第3章模擬測量方法

1、電子測量原理電子測量原理第1頁電子測量原理電子測量原理第2頁電子測量原理電子測量原理第3頁電子測量原理電子測量原理第4頁電子測量原理電子測量原理第5頁電子測量原理電子測量原理第6頁電子測量原理電子測量原理第7頁電子測量原理電子測量原理第8頁211()NkVukN電子測量原理電子測量原理第9頁電子測量原理電子測量原理第10頁電子測量原理電子測量原理第11頁23204639.94(20) 0.929(20)0.0092(20)0.00006(20) 10 ( )tEEttttV電子測量原理電子測量原理第12頁電子測量原理電子測量原理第13頁+-V1V2V3V4R1R2R3R4R5R6(R1=R2=

2、R3=R4)1234V +V +V +VV=4561oRVVR電子測量原理電子測量原理第14頁312412340VVVVVVVVRRRR12344VVVVVV561oRVVR電子測量原理電子測量原理第15頁電子測量原理電子測量原理第16頁電子測量原理電子測量原理第17頁高高頻頻電電壓壓V0V1RFDCDCRFR RGR RR RR RT TR RT TC CC CVRF電子測量原理電子測量原理第18頁電子測量原理電子測量原理第19頁2201222222R FTTTVVVRRR22014R FVVV電子測量原理電子測量原理第20頁1RC電子測量原理電子測量原理第21頁電子測量原理電子測量原理第2

3、2頁01()TUutd tT01( )TUutd tT20 .6 3 7ppUVV電子測量原理電子測量原理第23頁2VTR20( )TutdtR201( )TVut d tT電子測量原理電子測量原理第24頁10.7072ppVVVppVKV峰 值有 效 值電子測量原理電子測量原理第25頁21.41/2pppVKVFVKV有效值平均值(1/2)1.112/2 2pFpVKV（）電子測量原理電子測量原理第26頁TT電子測量原理電子測量原理第27頁電子測量原理電子測量原理第28頁DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc電子測量原理電子測量原理第29頁m inm ax(),sdLR

4、 r C TRC T電子測量原理電子測量原理第30頁I0u(t)D1D2D3D4CCu(t)D1D2I0電子測量原理電子測量原理第31頁01( )( )22Todmdmu tu tIdtTrrrroI( )u t電子測量原理電子測量原理第32頁201( )TVu t dtT電子測量原理電子測量原理第33頁電子測量原理電子測量原理第34頁電子測量原理電子測量原理第35頁2( )ut0TAu(t)Vrms電子測量原理電子測量原理第36頁冷冷端端T T0 0熱熱端端T T電子測量原理電子測量原理第37頁電子測量原理電子測量原理第38頁2IVR Ru u( (t t) )冷冷端端T T0 0加加熱熱絲

5、絲熱熱端端T T熱熱偶偶M Mu uA A連連接接導導線線I I電子測量原理電子測量原理第39頁R Ru u( (t t) )冷冷端端T T0 0加加熱熱絲絲熱熱端端T T測測量量熱熱偶偶電電流流表表平平衡衡熱熱偶偶+ +- -V Vo oE Ex xE Ef fV Vi i熱熱端端T T連連接接導導線線差差分分放放大大器器電子測量原理電子測量原理第40頁電子測量原理電子測量原理第41頁2212(.)kVkVV電子測量原理電子測量原理第42頁峰峰值值檢檢波波表表頭頭( (讀讀數(shù)數(shù)= =) )Vpu(t)電子測量原理電子測量原理第43頁V22pVV2ppVV任意pV任意2pppVVKK任意任意任

6、意任意電子測量原理電子測量原理第44頁2,pppppppppVVK VKVkkKKKKK任意任意任意任意任意任意任意電子測量原理電子測量原理第45頁21.4121.41ppKKp（任意波）峰值V（任意波）有效值V221222ppppKKKK電子測量原理電子測量原理第46頁V平平均均值值檢檢波波表表頭頭( (讀讀數(shù)數(shù)= =) )u(t)電子測量原理電子測量原理第47頁V0.91.112 2FVVVKV0.9VV任意V任意0.9FFVKVK任意任意任意任意V電子測量原理電子測量原理第48頁,FFFFVVKVKVKkK任 意任 意任 意任 意任 意0.91.11FFFFKKkKK任意任意任意電子測量

7、原理電子測量原理第49頁0.90.9FK（任意波）均值V（任意波）有效值V0.910.91.1110.90.9FFFFFKKKKK電子測量原理電子測量原理第50頁1 1.4100%29%1.4 電子測量原理電子測量原理第51頁FVKV方波VVVVFK方波1 0.9100%11%0.9電子測量原理電子測量原理第52頁411( )(sinsin3sin5.)35pu tVtttVP0T=1uStu(t)電子測量原理電子測量原理第53頁224111.352ppVVV 1pPVKV方波22224111110.9735792ppVV電子測量原理電子測量原理第54頁100%3%VV電子測量原理電子測量原理

8、第55頁電子測量原理電子測量原理第56頁峰峰值值檢檢波波器器步步進進分分壓壓器器直直流流放放大大器器uA步步進進分分壓壓器器斬斬波波穩(wěn)穩(wěn)零零式式放放大大器器uA(a)峰峰值值檢檢波波器器( (探探頭頭內(nèi)內(nèi)) )(b)電子測量原理電子測量原理第57頁步步進進分分壓壓器器寬寬帶帶交交流流放放大大器器均均值值檢檢波波器器uA電子測量原理電子測量原理第58頁電子測量原理電子測量原理第59頁1210lgPdBP2111VPR2222VPR122 0 lgVd BV電子測量原理電子測量原理第60頁 10lgwmxP dBP mW電子測量原理電子測量原理第61頁20 .7 7 516 0 0m W2 0 l

9、g0 .7 7 5xVVVVPd BxxmP mWP dB xxVV VV dB電子測量原理電子測量原理第62頁3.4.2 分貝值的測量分貝值的測量電子測量原理電子測量原理第63頁3.4.2 分貝值的測量分貝值的測量電子測量原理電子測量原理第64頁輸輸入入衰衰減減器器寬寬帶帶交交流流放放大大器器均均值值檢檢波波器器uAd dB B“輸輸入入電電平平”選選擇擇標標準準電電平平震震蕩蕩器器“輸輸入入阻阻抗抗”選選擇擇“電電平平校校準準”dB電子測量原理電子測量原理第65頁電子測量原理電子測量原理第66頁電子測量原理電子測量原理第67頁010lgiZZ電子測量原理電子測量原理第68頁1 絕對電平絕對

10、電平(1)功率電平dBm(2)電壓電平電壓電平dBV2 音量單位音量單位(VU)電子測量原理電子測量原理第69頁69電子測量原理電子測量原理第70頁70電子測量原理電子測量原理第71頁71電子測量原理電子測量原理第72頁電子測量原理電子測量原理第73頁733.5.3 有源陷波電路有源陷波電路1. 雙雙T形電路構(gòu)成的無源陷波器形電路構(gòu)成的無源陷波器是基波頻率電子測量原理電子測量原理第74頁例設計一個雙T形陷波器，要求在1000Hz時陷波，且陷波器的3dB帶寬為50Hz。取取C=103,RT=10K電子測量原理電子測量原理第75頁752.雙雙T形有源陷波器形有源陷波器由于A3的正反饋作用,使帶寬變

11、窄,Q值提高。電子測量原理電子測量原理第76頁763. 由由RC文氏電橋組成的陷波器文氏電橋組成的陷波器電橋的元件參數(shù)關(guān)系為電橋的元件參數(shù)關(guān)系為R1=2R2,C1=C2=C,R3=R4=RRCf210UAD=1/3Ui UBD=1/3Ui對于基波U0=0，對于基波電子測量原理電子測量原理第77頁77采用由文氏電橋組成的有源陷波電路采用由文氏電橋組成的有源陷波電路RP1調(diào)節(jié)反饋量，改變Q值，達到良好選頻作用。電子測量原理電子測量原理第78頁783.5.4 失真度測量儀舉例失真度測量儀舉例1.基本工作原理基本工作原理陷波網(wǎng)絡的調(diào)節(jié)包括陷波網(wǎng)絡的調(diào)節(jié)包括,頻率調(diào)節(jié)、相位粗調(diào)節(jié)、相位細調(diào)節(jié)。頻率調(diào)節(jié)、

12、相位粗調(diào)節(jié)、相位細調(diào)節(jié)。顯示波形以李沙育圖形表示失真主要由幾次諧波形成。儀器指示顯示波形以李沙育圖形表示失真主要由幾次諧波形成。儀器指示的失真度：的失真度：電子測量原理電子測量原理第79頁79當失真度小于當失真度小于10%時，時， 當失真度大于當失真度大于10%時，應按下式加以計算修正時，應按下式加以計算修正2.失真度測量的誤差分析失真度測量的誤差分析(1)儀器指示的失真度與真正失真度的偏差儀器指示的失真度與真正失真度的偏差(相對誤差相對誤差)(2)失真儀中的基波抑制網(wǎng)絡很難做到將基波分量全失真儀中的基波抑制網(wǎng)絡很難做到將基波分量全 部濾除，也很難做到對二次以上的諧波一點不衰部濾除，也很難做到

13、對二次以上的諧波一點不衰 減，這也會造成一定的測量誤差。減，這也會造成一定的測量誤差。1)(12,T電子測量原理電子測量原理第80頁3.5 3.5 失真度測量儀的應用失真度測量儀的應用失真度測量儀型號多樣，但其基本使用方法和應用是雷同的，本節(jié)以BS-1為例介紹其應用。BS-1失真度測量儀是全晶體管化高靈敏度的音頻測量儀器，可測各種頻率的諧波失真度、以及檢查相位失真的測量儀器，還可作為單獨的平衡式或不平衡式音頻電壓表使用。 可測失真度范圍為0.03%100%，準確度 5%(滿刻度)。最低電壓可測100uV電子測量原理電子測量原理第81頁3.5 BS1型失真度測量儀面板電子測量原理電子測量原理第8

14、2頁BS-1失真度測量儀的使用方法：1；準備工作：被測信號接入不平衡端，開關(guān)K3在電壓位2：在分壓器開關(guān)K2置于100%位置下，改變衰減器，使電壓表指在明顯位置3：改變開關(guān)K3，由“電壓”改為“校準”，調(diào)節(jié)“校準控制”電位器，使指針指示滿刻度4：開關(guān)K3放到“失真位”5：將被測信號源頻率開關(guān)放到被測的頻段上6：反復調(diào)節(jié)“調(diào)諧”，“相位”“微調(diào)”，使電壓表指示最小，相應的改變分壓器開關(guān)位置，讀出電壓表指示，既為失真度的百分數(shù)。3.5 BS-1失真度測量儀的使用方法：電子測量原理電子測量原理第83頁失真度測量儀的基本組成與原理失真度測量儀的基本組成與原理1342ki不平衡輸入平衡輸入接示波管示波管

15、電路電橋電路平衡輸入變壓器穩(wěn)壓電源電壓表電路1234K2Y軸輸入測量選擇開關(guān)測量選擇開關(guān)3.5 失真度測量儀原理方框圖電子測量原理電子測量原理第84頁失真度測量的定義SZ-3型失真度測量儀的失真度定義：型失真度測量儀的失真度定義：%100223222122322nnVVVVVVVK非線性諧波失真度的定義：非線性諧波失真度的定義：%1002122322VVVVnfK其中，V1、 V2、 V3、 Vn分別為基波、二次諧波、三次諧波及n次諧波的有效值。電子測量原理電子測量原理第85頁結(jié)合結(jié)合SZ-3型失真度測量儀的不同狀態(tài)介紹型失真度測量儀的不同狀態(tài)介紹其基本原理：其基本原理：1 1、分貝測量：、分

16、貝測量：當測量選擇開關(guān)K1置于第1檔(即分貝檔)位置時，測量儀接成一臺平衡式電壓表，可以用來測量平衡電路輸出的音頻信號電壓。被測信號由平衡輸入接線柱輸入，經(jīng)平衡輸入變壓器后直接加到電壓表電路。使電壓表作出相應的指示(此時可作出分貝指示數(shù))。2 2、電壓測量：、電壓測量：當測量選擇開關(guān)K1置于第2檔(即電壓檔)位置時，測量儀作為一臺不平衡電壓表，可測量一般設備的音頻電壓的大小。被測信號由不平衡輸入插孔輸入后直接加到電壓表電路，使電壓表作出相應的電壓指示。電子測量原理電子測量原理第86頁3、當測量選擇開關(guān)K1置于第3檔(即校準檔)位置時，測量儀處于失真度測量前的校準狀態(tài)校準狀態(tài)。此時電橋電路不起濾

17、波作用(由于電橋電路中的文氏電橋并聯(lián)臂被短路，基波全部通過)。被測信號由不平衡插孔接入電橋電路，全部信號通過電橋電路，電壓表指示值是被測信號的總的有效值，調(diào)節(jié)“校準控制”電位器，使電橋電路輸出一個定值(10mV)的校準信號，直接加入電壓表電路，使電壓表在100%(即1V)檔時，指示在滿度值位置。此值即為：2232221nVVVV電子測量原理電子測量原理第87頁例如：指示值為0.1V，則與標準值1V相比為10%，所以失真度為10%；指示值為0.01V ，則與標準值1V相比為1%，所以失真度為1%。4、當測量選擇開關(guān)K1置于第4檔(即失真度檔)位置時，測量儀進行失真度測量失真度測量，此時，文氏電橋

18、正常工作，橋路能將被測信號中的基波分量過濾橋路能將被測信號中的基波分量過濾(調(diào)節(jié)其調(diào)諧元件使電壓表指示最小，即表示基波已濾除)，此時電表指示值即為被測信號中的高次諧波分量的總有效值，即 也就是失真度值。22322nVVV電子測量原理電子測量原理第88頁88NoImage0RLRXQL電子測量原理電子測量原理第89頁890CXQCRRCQcRD11tan0CUC1U.IRUICOR電子測量原理電子測量原理第90頁90電子測量原理電子測量原理第91頁913.7 Q值的測量值的測量3.7.1 Q表的工作原理表的工作原理電子測量原理電子測量原理第92頁92被測線圈振蕩波形圖被測線圈振蕩波形圖電子測量原

19、理電子測量原理第93頁93jXRZ電子測量原理電子測量原理第94頁943.7.2 用虛、實部分分離法測量阻抗用虛、實部分分離法測量阻抗1. 測量原理測量原理當當US=1V, UO=0.1GXRS, 則則 GX=10UO/RS (實部實部)當當US=1V, UO” =0.1CXRS, 則則 CX=10UO”/ RS (虛部虛部)電子測量原理電子測量原理第95頁95電子測量原理電子測量原理第96頁96阻抗的虛、實部分離電路原理框圖阻抗的虛、實部分離電路原理框圖當開關(guān)置1時，乘法器輸出阻抗的實部UO，當開關(guān)置2時，乘法器輸出阻抗的虛部UO”。電子測量原理電子測量原理第97頁972. 阻抗測量電路阻抗

20、測量電路電子測量原理電子測量原理第98頁Sunday, April 17, 202298輸出電壓與量程及被測參數(shù)的關(guān)系表輸出電壓與量程及被測參數(shù)的關(guān)系表電子測量原理電子測量原理第99頁99RUP2電子測量原理電子測量原理第100頁100電子測量原理電子測量原理第101頁101電子測量原理電子測量原理第102頁102電子測量原理電子測量原理第103頁1033.3 噪聲電壓的測量噪聲電壓的測量電子測量原理電子測量原理第104頁104UKUKUFn13. 1電子測量原理電子測量原理第105頁105電子測量原理電子測量原理第106頁106unoniAUU電子測量原理電子測量原理第107頁107電子測量

21、原理電子測量原理第108頁1083.信噪比的測試信噪比的測試nSnSnSnSUUPPdBSnRUUPPSnRlg20lg10)()(2信號發(fā)生器工作，窄帶電壓表測量信號電壓，信號發(fā)生器不工作，有效值電壓表測量噪聲電壓。電子測量原理電子測量原理第109頁1094.噪聲系數(shù)的測量噪聲系數(shù)的測量(1)利用噪聲發(fā)生器測量噪聲系數(shù)利用噪聲發(fā)生器測量噪聲系數(shù)電子測量原理電子測量原理第110頁110電子測量原理電子測量原理第111頁111加入濾波器,是為了使噪聲帶寬合乎標準,如1KHZ。ffwnCRB41電子測量原理電子測量原理第112頁112電子測量原理電子測量原理第113頁113%23100%51.15

22、-AX00%8 .19100%50.99-AX00電子測量原理電子測量原理第114頁干干擾擾信信號號un被被測測電電壓壓VxHLDVM被被測測電電壓壓VxHLDVM干干擾擾信信號號ucm電子測量原理電子測量原理第115頁電子測量原理電子測量原理第116頁HLDVMHLDVMunun外外部部感感應應信信號號Vx存存在在干干擾擾的的信信號號源源+Eucm電子測量原理電子測量原理第117頁電子測量原理電子測量原理第118頁sin()nnnuUt1101()TomxnxnTVVudtVuRCRC101111111111sin()cos()cos22sinsin222sinsin()Tnmnnnnnnn

23、nnnnnnnuUtdtTUTTUTTTU TTTTTTT 由電子測量原理電子測量原理第119頁nu1sinnTT1(0,1,2,)nTkTk1sinnTT1(0,1,2,)nTnnTnunu1max1sinnnnnU TTuTT電子測量原理電子測量原理第120頁max()20lgnnUNMR dBu11()20lgsinnnTTNMR dBTT電子測量原理電子測量原理第121頁5 50 06 60 01 10 00 02 20 00 05 50 00 00 02 20 04 40 0N NM MR R( (d dB B) )f fn n= =1 1/ /T Tn n( (H Hz z) )T T1 1= =1 10 0m ms s