电子式电测仪表课件

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1、第3章电子式电测仪表前言主要讲示波器。它是一种用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器。它能把人的肉眼无法直接观察到的电信号转换成人眼能够看到的波形，具体显示在荧光屏上，以便对电信号进行定性和定量观测，其他非电物理量亦可经转换成为电量，使用示波器进行观测。根据用途与特点：可分为通用示波器、取样示波器、数字存储示波器和专用示波器。本章内容电子示波器原理电子示波器的应用取样示波器数字存储示波器3.1电子示波器原理3.1.1示波器的基本结构通用示波器原理框图1．示波管简称CRT（CathodeRayTube），它是一种利用高速电子冲击

2、荧光屏使它发光的显示器件。由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成，整个结构密封在一个喇叭状的抽成真空的玻璃壳中。电子枪由电源驱动产生电子束，经一组水平偏转板和垂直偏转板作用后射向荧光屏，形成出亮点（线）。电子示波器原理当只有交变的被测信号经垂直放大器加到垂直偏转板上时，仅在屏幕上形成一条垂线，其长短反映被测信号强弱。为屏幕显示交变信号，必须扫描，即水平偏转加扫描电压（锯齿波信号）扫描：若垂直偏转不加信号，屏幕光电随锯齿波线性增加左向右等速直线移动，一个周期结束，返回原点。X轴称时间轴，水平线称“时基”。交变信号经扫描后，屏幕显示见上

3、图。电子示波器原理2.扫描方式示波器中的扫描电压锯齿波是一种线性时间基线。线性时基扫描可分成连续扫描和触发扫描两种方式。左下图是连续扫描电压波形，回扫后没有等待时间，故适用于观测连续信号。右下图是触发扫描电压波形，它只在触发信号的激励下才开始扫描，每完成一次扫描后就处于等待状态，直到下一次触发信号到来时再进行扫描。电子示波器原理采用连续扫描时，如果TnnTs，屏幕上的波形会有“移动”现象Tn：扫描周期Ts：被测信号周期如果Tn=4Ts，屏幕将显示几个周期波形？电子示波器原理触发扫描将被测信号到来时采样到触发电路，产生触发脉冲，启

4、动时基发生器，使示波器（对信号相同点）从左到右扫描。信号经采样、形成触发脉冲、扫描发生需约0.15us延迟，由延迟电路（线）匹配。电子示波器原理3.双踪显示为了观察和比较两个不同电压波形可采用双踪显示，实现的方法一般是用双束示波管或用单束示波管外加电子开关。采用双束示波管的示波器结构复杂、价格较贵。利用单束示波管实现双踪显示的方法如图所示：电子示波器原理控制S1、S2的方法有两种，即交替法和断续法。交替法控制中，用扫描信号控制电子开关S1和S2，轮流完成整个扫描周期。如果接通速度快，因余辉效应，屏幕有两个稳定波形。如果扫描速度慢，会

5、有波形闪烁或交替。断续法用固定频率（10KHz）方波控制开关接通，S1和S2按0.1ms速度交替接通，屏幕显示两个断续波形。断续法为轮流分段扫描，如果被测信号频率低，虚线间距小，可以想向为实线。但若被测信号频率高，信号将难以复原。交替法和断续法(a)交替法显示波形(b)断续法显示波形电子示波器原理4.其它被测信号微弱，要先经放大器放大。灵敏度选择开关(“V/DIV”或“VOLTS/DIV”)扫描速度控制(“T/DIV”或“SEC/DIV”)示波器电源（高压部分和低压两部分）3.1.2示波器的主要性能指标频率响应范围通频带扫描速度与信

6、号频率对应，扫描速度范围越宽越好输入阻抗用电阻Ri与电容Ci并联等效，Ri越大，电容Ci越小，对被测信号影响越小。偏转灵敏度荧光屏偏转单位长度对应无衰减被测信号峰-峰值大小，体现观察微弱信号能力。时域响应指标时域响应指标标准矩形方波的示波器显示图形时域响应指标反映示波器的电子电路在方波脉冲作用下的响应特性，主要用上升时间tr、下降时间tf、上冲S0、下冲Sn、预冲Sp、下垂δ等参数表示。3.2电子示波器的应用3.2.1电压的测量交流电压的测量测量时要注意探头衰减电压的测量Y轴耦合方式置“GND”，调节直线在屏幕位置作基准。耦合方式置

7、“DC”，调节波形完整显示。根据波形高点偏离扫描基线距离读出数据。直流电压的测量3.2.2时间的测量时间间隔的测量时间的测量上升时间的测量3.2.3两个同频率信号相位差的测量1．直接测量法两个同频率信号相位差的测量2．李萨育图形法3.2.4频率的测量对于重复信号的频率，可先测信号周期，再计算频率。可采用扩展周期计算方法。频率测量的另一种方法是李萨育图形法，即在示波器的X轴加可调标准频率信号，在Y轴加被测信号。反复调节标准信号的频率和幅值，使示波器显示稳定的圆形或椭圆形，则被测频率，式中为标准信号的频率值。3.3取样示波器通用示波器的

8、波形显示过程中，测量时间与被测信号的实际持续时间相等，属于实时测量方法。实时测量方法受Y轴放大器带宽、时基扫描速度限制，fH≤1500MHz。利用取样技术，高频信号变换成低频，普通示波器可以显示高频信号。称非实时取样示波器。3.3.1