测量原理的研究及应用(3)

2019-01-12 15:17

即输入耦合方式,一般有直流(DC)、交流(AC)和接地(GND)三种,可通过示波器面板选择。

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(LINE)三种。

二、时域波形信号的采集及显示

电子测量的对象可分为信号特性和系统特性两类。

同一物理信号和系统特性可以在时间和频率两个域内描述,因此有时域和频域两种测试方法。

频率测量研究的是被测对象的复数频率特性,即信号的频谱和系统的传递函数。 时域测量研究的是被测对象的幅度-时间特性,即信号波形和系统的脉冲响应或阶跃响应。

V(t)V(f)Tτt

1/τ2/τ时域中的重复脉冲f 频域中的脉冲串频谱使用时域测量技术及FFT算法求信号的频谱

在一个时间段中对被测信号x(t)进行采样(采样次数为m),对采样值进行A/D转换,得到时间和幅值均离散的序列x(n);

对x(n)作快速傅立叶变换(FFT),X(k)为x(n)的复频谱,有m个复数值;

X(k)??x(n)en?0m?1?jnk2?mn,k?0,1,?m?1 由X(k)可计算得到幅度谱和相位谱。

优点(1)能够进行实时分析;(2)既可以测量周期信号的频谱,也可以测量非周

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期信号和瞬态信号的频谱

(一) 信号的时域测量

信号的时域测量是对以时间作为自变量的电参量的测量,即信号幅度随时间变化的规律。

1. 脉冲信号参数的时域测试

顶bcAτAwe90P%T10%底dtr实际脉冲tff 理想脉冲(1) 脉冲参数的定义

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与时间有关的脉冲参数的定义

(2) 脉冲参数的测量方法

使用示波器对脉冲波形进行测量,从荧光屏直接读波形刻度,然后再根据公式计算得到各参数值。测量方法:

将被测脉冲直接加到示波器垂直通道Y的输入端,波形的垂直方向表示与幅度有关的参数,水平方向表示与时间有关参数。

①确定出脉冲的顶值和底值(即幅值的100%和0%的基线位置)。 ②测量幅度:

③其它与幅度有关参数测量:从波形上读出响应的刻度值,再比上幅度的刻度值即可。

④上升时间测量:确定波形幅度为10%和90%的位置,然后读刻度,再乘以水平扫描时基因素。

3)测量误差及对示波器的要求

与幅度有关的测量误差来源主要有探头衰减比误差、示波器的输入阻抗、通道非线性失真、读数误差、顶值和底值不准等。

与时间有关的测量误差来源主要有:示波器的建立时间(带宽)、时基不准确、上下基线的判别不准、读数误差等。测量误差一般为百分之几。

测量上升时间可下式修正由示波器有限带宽带来的误差

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当示波器的频带宽度大于被测信号中最高频率的5倍以上时,一般可以忽略示波器带宽对脉冲上升时间测量的影响。

2. 调幅信号参数的时域测试 调幅系数:

tr?22trx?tr0m?1)直线扫描法:

调制信号振幅Em=载波信号振幅Ec 加到示波器Y轴输入端,测出a、b长度,则:

a?bm??100%a?b U(t)EmEmEc0bat 2)梯形图法

示波器工作于X-Y方式,将调幅波、调制信号分别加至示波器X和Y轴输入端,测出a、b长度计算。

+X+bau(t)Y-ba 3)椭圆法

-+ 将被测调幅信号用RC移相电路移相后,加至示波器的X和Y输入端,示波器工作在X-Y方式下,测量a、b长度计算。

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(二)线性系统的时域测量

1.线性系统的描述 ①n阶线性微分方程;

②对微分方程进行拉普拉斯变换,可得到系统的传递函数;

③给系统输入扫频正弦信号,测量对应输出信号的幅值和相位,可得系统的频率特性;

④给系统输入单位脉冲信号,得到时域中的脉冲响应函数。

系 统x(t)激励(微分方程)(传递函数)(频率响应函数)(脉冲响应函数)y(t)响应 2.脉冲响应函数 单位脉冲信号:

??(t)?0单位阶跃信号:

?t?0t?0且??????(t)dt?1

u(t)?10两者间关系:

?t??0t?0

du(t)??(t)dt?t???(t)dt?u(t)

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