《测感技术》PPT课件

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1、第1页第3章电子测量显示技术本章内容：3.1示波器的功能、分类和发展3.2信号的波形显示3.3信号分析和频域测量显示技术显示技术分为:时域显示：示波器频域显示：频谱分析仪教学要求：掌握示波器和频谱分析仪的工作原理；掌握常见示波器和频谱分析仪的使用方法第2页3.1示波器的功能、分类和发展1.示波器的分类根据示波器对信号的处理方式的不同可分为模拟、数字两大类：模拟示波器：采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等通用示波器采用单束示波管，分为单踪、双踪、多踪示波器。多束示波器采用多束示

2、波管，荧光屏上显示的每个波形都由单独的电子束扫描产生。取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。记忆示波器采用有记忆功能的示波管，实现模拟信号的存储、记忆和反复显示。专用示波器是能够满足特殊用途的示波器，又称特种示波器。如：心电示波器、矢量示波器数字示波器（数字存储示波器）对信号进行数字化处理后再显示。分为实时、随机、顺序三种取样方式。具有存储、单次显示、非周期显示，高档的具有FFT功能、通信等；100MHz以上的示波器一般为数字示波器。第3页2.示波器的主要技术指标1）频带宽度BW和上升时间trBW：Y通道输入信号的的频带宽度。BW=f

3、H-fL,一般fL＝0上升时间tr：输入理想阶跃信号时，示波上升沿从10%到90％所需时间，反映了示波器Y通道跟随输入信号快速变化的能力。频带宽度BW与上升时间tr的关系可近似表示为：2）扫描速度：是指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离，单位为“cm/s”荧光屏上通常用间隔1cm的坐标线作为刻度线，因此扫描速度的单位也可表示为“div/s”。扫描速度的倒数称为“时基因数”，它表示单位距离代表的时间，单位为“t/cm”或“t/div”，时间t可为μs、ms或s，在示波器的面板上，通常按“1、2、5”的顺序分成很多档。第4页3）偏转因数：光点在

4、荧光屏上的垂直（Y）方向移动1cm（即1格）所需的电压值，单位为“V/cm”、“mV/cm”（或“V/div”、“mV/div”）。偏转因数表示了示波器Y通道的放大/衰减能力。偏转因数的倒数称为“（偏转）灵敏度”。4）输入阻抗当被测信号接入示波器时，输入阻抗Zi形成被测信号的等效负载。直流时为输入电阻，交流时为电阻（兆欧）与电容（几十皮法）并联。5）输入方式即输入耦合方式，一般有直流（DC）、交流（AC）和接地（GND）三种。6）触发源选择方式触发源是指用于提供产生扫描电压的同步信号来源，一般有内触发（INT）、外触发（EXT）、电源触发（L

5、INE）三种。3.示波器的发展(1)20世纪30～50年代是模拟示波器的诞生和实用化阶段。1958年时模拟示波器的最高带宽达到100MHz。电子管的时代，个头大（2）20世纪60年代是示波器技术水平不断提高的阶段。如模拟示波器带宽从100MHz、150MHz到300MHz，取样示波器的带宽则达到了18GHz。（3）20世纪70年代开始模拟示波器的技术指标大幅度提高以及数字示波器诞生和发展阶段。模拟示波器的带宽由1971年的500MHz到1979年的1GHz，创造了模拟示波器的带宽高峰。晶体管及集成电路时代（4）目前数字存储示波器是示波器发展的

6、主要方向数字存储示波器的技术指标都优于模拟示波器，尤其在带宽上，数字存储示波器正在逐步取代模拟示波器。第6页3.1.1CRT显示技术1.示波管的基本结构CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。电子枪FKG1G2A1A2Y偏转X偏转偏转系统荧光屏荧光屏－E＋E灰度聚焦辅助聚焦2.波形显示的基本原理1）显示随时间变化的图形（1）Ux、Uy（X、Y轴偏转电压）为固定电压时，有下面四种情况：Ux=Uy=0Ux=0Uy=0Ux、Uy不为0第9页（2）Y偏转板加正弦波信号电压，X偏转板加锯齿波电压，荧光屏上将显示出被测信号随时间变化的一个周期的波

7、形曲线。1）显示随时间变化的图形（续）第10页2）扫描的概念如果在X偏转板上加一个随时间线形变化的电压，垂直偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏移距离为，比例系数Sx称为示波管的X轴偏转灵敏度(cm/V)，hx为光点移动速度(cm/s)，水平亮线“时间基线”光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描”，能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程”，自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为“扫描逆程”。3）同步的概念如果扫描电压周期Tx与被测电压周期Ty保持Tx=nTy的关系，则称扫描电压与被测电压“同步”。此时，

8、荧光屏上将稳定显示n个周期的被测信号波形。Tx≠nTy(n为正整数)，即不满足同步关系时，显示的波形不稳定。2.波形显示的基本原理第11页4）连续扫描和触发扫描Ty