电子感测技术第三章

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1、3.1电压、电平、功率和噪声的测量3.1.1电压和电平的测量1.交、直电压表的结构和测量原理各种电压表结构DCAC输入量程放大电子电压表数字模拟万用表阻抗变换A/DV/I计数器电流指示电压超量程电压三位半分辨率量程10V00.01V19.99V第3章电压、频率和电路元器件的测量2.数字电压表(DVM)的测量范围和分辨力19.99v0.001v00.01v0.01v9.999v09.99v9.99v10v0.001v00.01v0.01v4.999v04.99v4.99v5v000.1mv000.1mv001mv199.9mv199.9mv199mv0.2v199.9mv00.01mv0

2、00.1mv00.1mv99.99mv099.9mv99.9mv0.1v四位三位半三位量程3.交流电压的量值及转换关系：0U(t)UP+U0UP-UmUPPtUPP=(UP＋)-(UP-)=2Um统一性叠加性相对电平：11.25-11/1.25=0.83210103.1.2功率和射频功率的测量1.交、直流功率的测量2.射频功率的间接测量（1）.晶体检波器的测量（2）.热电转换器的测量射频源衰减器可变衰减器功分器(魔T)晶体检波器铋锑热电偶UPU为直流电压或交流有效值（3）大功率的测量热转电功率计直读P0小功率计扩展量程家用微波炉加热功率射频脉冲功率不均匀度测准τ3.1.3噪声测量和抗干

3、扰措施1.噪声电压有效值Un的测量(1)用宽带平均值电压表测量时的读数为Uα（2）用宽带示波器测量其峰峰值Upp2．放大器噪声系数NF的测量(1)定义噪声仪放大器噪声调节T2T1ENR（dB）Pni(T2)NF(dB)Pno(T2+Tn)平方率检波指压表Pni(T1)Pno(T1+Tn)室温PnAPTnRg=RiR0=RL(2)y系数和超标比ENR：(3)对数表示(4)功率倍增法（y＝2），仪表读出ENR（dB）=NF（dB）系数超标比3.用失真度仪的“相对电平”测量放大器的信噪比S/N(dB)(1).连接好信号源、放大器和失真度仪输入(2).使放大器输入端短路，“输入量程”应减小到的

4、噪声电压量程ndB,在此档量程内的噪声电压读数NdB对应比值（相对电平）信号源放大器失真度仪U0=3VNS(dB)Sn＝10dB4.抗干扰措施模拟电路输入级的噪声是主要的（1）屏蔽技术（2）接地技术（4）与屏蔽接地相反的“浮置”（8）采用锁相环路（PLL）（5）变压器或光电的耦合隔离法（3）滤波技术（6）采用电桥平衡电路（7）通过整形、积分和门限等措施3.2射频（RF）网络特性参数测量和应用3.2.1射频简介1.微波波长：2.传输线上阻抗：l容性感性低高I()U()高低容性感性034l12l14低（阻性)lξξξ传输线终端()ξZ123..行程空气中(r＝μr＝1)电磁介质中（r>

5、1，μr>1)电介质中(r>1，μr＝1)无限传播传输线中介质中波长线上阻抗处处变，四分之一高低换，半个波长又还原，不同介质有区别。3.2.2单口网络的反射参数1.反射系数单口网络物体RF入射反、散射入射波出射波测试口abT2.模值回波损失电压驻波比3.相位差：电波行程相移常数RL=20lg

6、Γ

7、（dB）3.2.3双口网络的散射参数1.S参数测试口T1T2反射参数传输参数RF入射反射、透射双口网络物体反射，透射RF入射a1b1a2b2T1T2测试口插入损耗（衰减）2.模值输入功率反射功率负载功率3.2.4S参数的测量1．自动网络分析仪（ANA）的组成和类型组成类型信号源测试装置幅相检

8、测器矢量（ANA）扫频源定向耦合器和混频器比值计和相位计六端口(SPANA)点频源六端口电路检波器或功率计时域(TDANA)脉冲源延迟线段取样示波器双口网络a2b2a1b1T1T2信号源测试装置DUT幅相检测器2．ANA的工作原理（HP8510B为例）3.2.5应用举例检测（雷达、遥感、传感器等）通信（中继通信、卫星通信、移动通信）能量（微波加热、微波输能、微波引擎等）。1．微波传感器的检测原理xa2b2a1b1信号源测试装置幅相检测器优点：非接触在线检测和实时处理，耐高温和高压等缺点：有零漂，定标困难微波的三大应用:2.透射式测量矢量电压表定向耦合器微波源发射天线接收天线被测物流水线

9、3.反射式测量原油流管微波源PrPi0100含水率％Pr/Pi3.3.1计数法测量fAfB倍频器分频器计数窄脉冲主门t=TA/aT=NtN计数器门控脉冲T=bTB门控宽脉冲×a÷b门控量化误差：宽控开关窄计数，越宽越窄高精度。四块电路三端口，二入一出经主门绝对误差：ΔN=±11、测量频率fXfXfC放大整形门控主门1/fXbTCa=1÷b分频器fx=Nfc/b2、测量周期TXfC倍频器门控主门TcTx=NTca≥1b=1TxTx放大整形器Tx=