ZC4136全自動數(shù)字低失真度測試儀使用說明書.doc

目 錄 一、概述1 二、主要特征1 三、基本工作特性指標(biāo)2 四、面板描述4 五、操作指南7 六、工作原理簡介8 七、儀器的維護(hù)和保養(yǎng)10 八、儀器附件11 一、概述 ZC4136型低失真度測量儀是一臺新型全自動數(shù)字化的儀器，是根據(jù)當(dāng)前科研、生產(chǎn)、計量檢測、教學(xué)和國防等用戶實現(xiàn)快速精確測量的迫切需要重新設(shè)計的。最小失真測量達(dá)到0.005%，它是一臺性能/價格比較高的智能型儀器，是中策儀器ZC41系列全數(shù)字失真儀家族中的最新成員。 被測信號的電壓、失真、頻率全部集中在一塊LCD液晶屏上自動顯示，采用了真有效值檢波，電壓測量可在輸入電壓300V300V，頻率10Hz550kHz內(nèi)實現(xiàn)全自動測量；失真度測量可在輸入電壓100mV300V，頻率10Hz110kHz內(nèi)全自動測量，失真測量范圍為30%0.005%。該儀器具有平衡和不平衡輸入電壓和失真測量的功能，同時還具有測量S/N（信噪比）、SINAD（信雜比）的功能。幅度顯示單位可為V、mV、dB，失真度顯示單位可選擇%或dB，S/N、SINAD顯示單位為dB。該儀器內(nèi)設(shè)400Hz高通、30kHz和80kHz低通濾波器，方便用戶使用。 該儀器是一臺具有全自動測量信號電壓、頻率和信號失真等多種功能的新一代智能型儀器，也是當(dāng)前在信號失真測量領(lǐng)域國內(nèi)較高水平的一種全數(shù)字化、全自動、多功能型的智能化儀器。 二、主要特征 1具有全自動失真度測試功能，內(nèi)部自動校準(zhǔn),自動跟蹤濾波。 2可測量的最小失真度0.005% 3設(shè)置了 30kHz，80kHz低通濾波器，降低了寬帶非諧波（例如噪聲）的影響，使測量低頻段信號的諧波失真時更精確。 4增加了測量信/雜比（SINAD）和信/噪比（S/N）的功能。 5提高了測量信號失真時輸入信號的電壓范圍：100 mV300V。 6具有測試平衡信號或不平衡信號的功能。 7增設(shè)了頻率計數(shù)功能，被測信號頻率可直接由LCD液晶屏精確顯示。 8保留了示波器輸出監(jiān)視插孔，方便使用者觀察被測信號的波形，以及小失真信號測量時的整機(jī)濾諧狀態(tài)。 9陷波網(wǎng)絡(luò)濾除特性可達(dá)90dB100dB。 10采用高精度真有效值檢波器檢波，有效減少檢波誤差。三、基本工作特性指標(biāo) 1失真度測量 1）頻率范圍： 不平衡： 20Hz110kHz 平 衡： 20Hz100kHz 2）輸入信號電壓范圍： 100mV300V 3）失真度測量范圍： 輸入電壓 300mV300V： 100Hz100kHz：30%0.01%，20Hz100Hz：30%0.03%100kHz110kHz：30%0.05%輸入電壓100mV300mV： 20Hz110kHz：30%0.05% 4）準(zhǔn)確度： 20Hz20kHz 0.5dB 10Hz110kHz 1dB 失真在0.03%及以下,輸入信號在100-300mV： 2dB 5）殘余失真和噪聲（ 1Vrms輸入時）：20Hz20kHz：0.0058% ；10Hz50kHz：0.0088%50kHz110kHz：0.0098% 6）%顯示分辨率： 10%100%： 0.1% 1%9.99%： 0.01% 1%以下： 0.001% 7）dB顯示分辨率：0.01dB2SINAD測量： 1）頻率范圍： 不平衡： 20Hz110kHz 平 衡： 20Hz100kHz 2）SINAD測量范圍： 10dB80dB （其它指標(biāo)同失真測量）3AC電壓測量： 1）電壓測量范圍： 300V300V 2）頻率范圍： 不平衡： 10Hz550kHz 平 衡： 10Hz120kHz 3）以1kHz為基準(zhǔn)的頻響： 不平衡： 20Hz20kHz 0.5dB 10Hz100kHz 1dB 100kHz550kHz 1.5dB 平 衡： 10Hz100kHz 1dB 100kHz120kHz 1.5dB4）電壓表準(zhǔn)確度：(以1kHz為基準(zhǔn))3%，固有噪聲50V 5）電壓表有效值波形誤差：3%（輸入信號波峰因數(shù)3時） 6）顯示分辨率： 100V以上： 100mV 10V以上： 10mV 1V以上： 1mV 100mV以上： 0.1mV 10mV以上： 0.01mV 1mV以上： 0.001mV 1mV以下： 0.0001mV 4S/N測量： 1）頻率范圍： 10Hz 550kHz 2）S/N測量范圍： 0 99.99dB 5頻率測量： 1）電壓測量時頻率范圍： 10Hz550kHz，輸入信號5mV 2）失真測量時頻率范圍： 10Hz110kHz，輸入信號100mV 3）準(zhǔn)確度：0.1%2個字 6，本儀器定義0dB=1Vrms(測量功率時0dBm=0.7745V,即1mW在600上的功率，所以只需在當(dāng)前dB讀數(shù)上加2.22即為dBm值)，dB顯示分辨率：0.01dB。 7輸入阻抗：100k/100pF（平衡、不平衡） 8電源電壓：220V 10%，50Hz 2Hz 9功率消耗：約20VA 10儀器的工作環(huán)境條件為組 11體積：350(W)mm 120(H)mm 340(D)mm 12重量：約5kg 四、面板描述 1儀器前面板布置及其功能說明： 電源開關(guān)： 將儀器電源線插入儀器后面板插座中，另一端接220V交流電源，再按下此鍵即接通儀器電源。 、 信號輸入端“HIGH”和“LOW”插座：“HIGH”和“LOW”是為測量平衡輸入信號設(shè)置的；當(dāng)測不平衡信號時，信號接入“HIGH”端。當(dāng)測平衡信號時，信號高端接“HIGH”，低端接“LOW”即可。 波形監(jiān)控端子：將示波器輸入接到該插孔可直接觀看被測信號的波形或濾諧后諧波波形，示波器接入端輸出阻抗為600。 接地端子：前面板上的接地端子是機(jī)殼接地用的，在使用本儀器前，應(yīng)首先將該接地端子與被測設(shè)備接地端子連接，再可靠地接入大地。輔助濾波器選擇控制區(qū)。 l 400Hz (HP)：為400Hz的高通濾波器，供在被測信號大于400Hz時，按此鍵可基本消除50Hz電源干擾，特別在測量小信號失真時按下此鍵，可提高小失真的測量準(zhǔn)確度。 l 30kHz、80kHz (LP)：低通濾波器，可根據(jù)需要選擇，在測量信號諧波失真時，10kHz以下的信號要按30kHz低通。20kHz以下的信號要按80kHz低通以消除高頻噪聲。l HOLD：是專門用來鎖定濾諧網(wǎng)絡(luò)的。當(dāng)對復(fù)雜信號失真測量時，頻率測量準(zhǔn)確度可能變差，為防止網(wǎng)絡(luò)誤動，可按此鍵，鎖定網(wǎng)絡(luò)，以便準(zhǔn)確濾諧，如果鎖定的不是要測量的信號頻率，需送入一失真小的信號，然后按該鍵，鎖定該頻率，再進(jìn)行測量。自動跟蹤頻率時，對應(yīng)LCD 顯示為AUTO；鎖定時，顯示為HOLD。 測量顯示LCD屏 功能按鍵選擇區(qū)：l F1 鍵：此鍵為測量功能選擇按鍵，依次按下，對應(yīng)顯示區(qū)分別顯示： DISTN：此時儀器進(jìn)入失真度測量狀態(tài)，首次進(jìn)入失真測試狀態(tài)測試時間一般大于10秒，此后再測試，則可較快得出準(zhǔn)確結(jié)果。一般被測信號頻率低，濾諧時間長；頻率高,濾諧時間就短。當(dāng)電平顯示“LIMIT”時，表示輸入信號低于測量幅度要求，增大輸入信號幅度即可。 SINAD：此時儀器進(jìn)入信/雜比測量狀態(tài)，測量方法原理同失真度測量。顯示單位為dB。 S/N： 此時儀器進(jìn)入信/噪比測量狀態(tài)（不平衡或平衡信號的接入法同電壓測），關(guān)閉信號源輸出或者將被測設(shè)備輸入短路，此時本儀器顯示的dB數(shù)，即為被測系統(tǒng)的信/噪比。 LEVEL：此時儀器進(jìn)入電壓測量狀態(tài)（本儀器已設(shè)定好開機(jī)即自動進(jìn)入電壓測量狀態(tài)）l F2鍵：平衡輸入或不平衡輸入的切換按鍵（本儀器開機(jī)默認(rèn)為不平衡輸入）。 l F3鍵：顯示單位切換鍵。電壓測量時，可選擇V、dB顯示；失真度測量時，可選擇%、dB顯示。S/N和SINAD測量只用dB顯示。l F4 鍵：串行接口控制鍵。OFF串行口關(guān)閉；ON串行口開啟。2儀器背板布置及其功能說明： 交流電源輸入插座， 保險絲座 220V/110V 切換鍵 RS232C串行接口五、操作指南 （1）按下面板上的電源開關(guān)，儀器自動進(jìn)入電壓測量狀態(tài)。 （2）電壓測量： 當(dāng)被測為不平衡電壓信號時，只需將信號電纜接入本儀器的“HIGH”端，則被測的信號電壓和頻率就會自動顯示出來。當(dāng)被測為平衡電壓信號時，首先按F2鍵，然后將高端接入“HIGH”，低端接入“LOW”，即可實現(xiàn)平衡電壓的自動測量。電壓顯示單位可通過按F3鍵設(shè)置。 （3）失真度測量： 對不平衡或平衡信號的接入法同電壓測量。被測信號電壓應(yīng)大于或等于100mV（否則將顯示“LIMIT”），按下F1鍵選擇失真度測量方式，系統(tǒng)自動跟蹤被測信號的電平和頻率，無需任何操作，顯示穩(wěn)定后則可記錄數(shù)據(jù)。失真度顯示可選擇dB或%顯示，按失真鍵時，儀器自動選擇%顯示。（請按說明書四中（9）選用濾波器，一般選擇低通濾波器的上限頻率要比被測信號的頻率大35倍，即可不影響測量結(jié)果的精度了）。 (4) SINAD測量： 對不平衡或平衡信號的接入法同電壓測量。按下F1鍵選擇信雜比測量，測量方法原理同失真度測量，顯示單位為dB。 (5) S/N測量方式： 對不平衡或平衡信號的接入法同電壓測量。在電壓測量狀態(tài)下按下F1鍵，選擇S/N測量方式，本儀器首先顯示被測設(shè)備輸出端的電平，一般用dB顯示。然后關(guān)閉信號源的輸出或被將測設(shè)備輸入短路，此時本儀器顯示的dB數(shù)，即為被測系統(tǒng)的信/噪比。 六、工作原理簡介 本儀器的工作原理采用基波濾除的方案，如下框圖： 設(shè)計中對關(guān)鍵電路和器件采用了特殊的設(shè)計和制造工藝，并采用了當(dāng)代計算機(jī)技術(shù)與之相結(jié)合，程控自動跟蹤輸入信號的頻率、幅度，自動濾諧，全部數(shù)據(jù)由一塊LCD顯示屏集中顯示。儀器面板上保留了示波器輸出監(jiān)視插孔，便于使用者直接觀察被測信號的波形，特別在失真測量狀態(tài)，使用者可直接觀察到被測信號的失真主要是由哪次諧波形成的及濾諧狀態(tài)，在小失真信號測量時，可以直接觀察到整機(jī)的濾諧狀態(tài)。 對平衡信號的測量，本儀器設(shè)計時放棄了老式儀器采用平衡變壓器轉(zhuǎn)換的方案，因為它制造工藝復(fù)雜，造價高，使用頻帶窄。本儀器設(shè)計了特種平衡不平衡轉(zhuǎn)換電路，擴(kuò)展了使用頻帶。 本儀器的陷波網(wǎng)絡(luò)濾除特性可達(dá)90100dB，儀器設(shè)計了30kHz、80kHz和750kHz三種低通濾波器，在使用中可根據(jù)需要加入適當(dāng)?shù)臑V波器，抑制高頻干擾及噪聲的影響，提高了測量精度；同時又設(shè)計了400Hz高通濾波器，當(dāng)測量高于400Hz的信號失真時，按下它可以大大消除50Hz的電源干擾。 本儀器采用了高精度的真有效值檢波器，使信號的波峰因數(shù)在不大于3的情況下不會帶來象采用平均值或準(zhǔn)有效值檢波器帶來的檢波誤差。 本儀器關(guān)于失真度的測量： 顯示單位定義：單位D * 100%，dB單位20logD 當(dāng)失真度大于10%時，應(yīng)按下式加以計算修正（根據(jù)計量規(guī)程JJG251-97）： 式中：D0為本儀器的顯示值，D為經(jīng)修正后的真實的失真度量值。 信噪比（S/N）測量： dB單位20logD 將信號源設(shè)定在一定的輸出值，然后按動OFF鍵，關(guān)閉信號輸出，即可讀出S/N的dB值。 信雜比（SINAD）的測量： dB單位20logS。 七、 串行接口命令列表： 測量方式命令 說明LEVEL電平測量DISTN 失真度測量SINAD 信雜比測量S/N信噪比測量FREQ 頻率測量 陷波器設(shè)置命令 說明FAUTO自動濾諧FHOLD濾諧網(wǎng)絡(luò)保持FX 濾諧網(wǎng)絡(luò)吸合在經(jīng)定的頻上，其中X代表頻率值；如10.000kHz;800.00Hz 濾波器設(shè)定命令 說明L30k選定30kHz 低通N30k關(guān)閉 30kHz低通L80k選定80kHz 低通N80k關(guān)閉 80kHz低通L400選定400Hz 高通N400關(guān)閉 400Hz高通 輸出單位設(shè)定命令 說明OUTDB輸出單位對數(shù)表示OUTLN線性表示:如V,MV,% 輸出內(nèi)容命令 說明RFREG讀取頻率值RMEAS 讀取測量值RETURN 退出串口七、儀器的維護(hù)和保養(yǎng) 1、儀器出廠時電源電壓使用220V/50Hz 2、儀器可連續(xù)工作八小時。 3、儀器的使用及存放處所的條