譚久剛 電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)

1、.電子丈量技術(shù)根底 電信職教 譚久剛：.；電子丈量技術(shù)根底電子丈量技術(shù)根底電子丈量的特點(diǎn)丈量頻率范圍寬丈量量程寬 丈量準(zhǔn)確度高低相差懸殊丈量速度快可進(jìn)展遙測(cè)易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試智能化和測(cè)試自動(dòng)化影響要素縱多，誤差處置復(fù)雜。丈量與計(jì)量的異同點(diǎn)1不同點(diǎn)：丈量與計(jì)量的含義不同丈量：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)方法對(duì)客觀事物獲得定量信息的過程計(jì)量：是利用技術(shù)和法制手段實(shí)現(xiàn)單位一致和量值準(zhǔn)確可靠的丈量。2.聯(lián)絡(luò)：計(jì)量可看作丈量的特殊方式，計(jì)量又是丈量的根底和根據(jù)3.丈量是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)手段對(duì)客觀事物獲得定量信息的過程，也就是利用實(shí)驗(yàn)手段把待丈量直接或間接地與另一個(gè)同類知量進(jìn)展比較，從而得到待丈量值的過程。中心方法：比較 丈量過程中所運(yùn)用

2、的器具和儀器就直接或間接地表達(dá)了知量。丈量結(jié)果的準(zhǔn)確與否，與所采用的丈量方法、實(shí)踐操作和作為比較規(guī)范的知量的準(zhǔn)確程度都有著親密的關(guān)系。因此，表達(dá)丈量過程中作為比較規(guī)范的知量的各類量具、儀器儀表，必需定期進(jìn)展檢驗(yàn)和校準(zhǔn)，以保證丈量結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性和一致性，這個(gè)過程那么稱為計(jì)量。確保比較規(guī)范的載體符合要求計(jì)量可看作丈量的特殊方式，在計(jì)量過程中，以為所運(yùn)用的量具和儀器是規(guī)范的，用它們來(lái)校準(zhǔn)、檢定受檢量具和儀器設(shè)備，以衡量和保證運(yùn)用受檢量具儀器進(jìn)展丈量時(shí)所獲得丈量結(jié)果的可靠性。因此，計(jì)量又是丈量的根底和根據(jù)。電子丈量的內(nèi)容電能量丈量電信號(hào)特性丈量電路元件參數(shù)丈量電子設(shè)備的性能丈量四、電子丈量方法的

3、分類、按丈量過程分類：直接丈量、間接丈量、組合丈量、按丈量方式分類： 偏向式丈量法、零位式丈量法、微差式丈量法。按被丈量的性質(zhì)分類：時(shí)域丈量、頻域丈量、數(shù)據(jù)與丈量、隨機(jī)丈量。丈量?jī)x器的性能目的精度精細(xì)度、正確度、準(zhǔn)確度穩(wěn)定度輸入阻抗靈敏度線性度動(dòng)態(tài)特性丈量?jī)x器的根本功能變換功能傳輸功能顯示功能信號(hào)發(fā)生器原理振蕩器：是信號(hào)發(fā)生器的中心部分，由他產(chǎn)生不同的頻率，不同波形的信號(hào)。變換器：可以使電壓放大器、功率放大器、調(diào)制器和整形器，普通情況下，振蕩器輸出的信號(hào)都較弱，需求在該部分加以放大。輸出級(jí)：調(diào)理輸出信號(hào)的電平的輸出阻抗。指示器：用來(lái)監(jiān)視輸出信號(hào)。電源：提供信號(hào)發(fā)生器各部分的任務(wù)電壓。脈沖信號(hào)發(fā)

4、生器的分類通用脈沖發(fā)生器、快沿脈沖發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字可編程發(fā)生器和特種脈沖發(fā)生器。九.正弦信號(hào)發(fā)生器的主要性能目的1.頻率范圍2.頻率準(zhǔn)確度3.頻率穩(wěn)定度4.有溫度、電源、負(fù)載變化引起的頻率動(dòng)搖5.非線性失真6.輸出阻抗7.輸出電平8.調(diào)制特性十示波器原理延續(xù)掃描和觸發(fā)掃描掃描電壓是周期性的鋸齒波電壓。在掃描電壓的作用下，示波管光點(diǎn)將在屏幕上作延續(xù)反復(fù)周期的掃描，假設(shè)沒有Y通道的信號(hào)電壓，屏幕上只顯示出一條時(shí)間基線。在時(shí)域丈量中，在Y通道參與周期變化的信號(hào)電壓，那么可顯示信號(hào)波形。延續(xù)掃描最主要的問題是如何保證在屏幕上顯示出穩(wěn)定的信號(hào)波形。為了得到穩(wěn)定的波形顯示，必需使掃描鋸齒波電壓周期

5、T與被測(cè)信號(hào)周期Ty堅(jiān)持整數(shù)倍的關(guān)系，即T=nTy。由于掃描電壓是由示波器本身的時(shí)基電路產(chǎn)生，它與被測(cè)信號(hào)電壓是不相關(guān)的，為此普通采用被測(cè)信號(hào)(或與被測(cè)信號(hào)相關(guān)的信號(hào))控制與觸發(fā)時(shí)基電路，使T=nTy ，這個(gè)過程稱為同步。利用這種同步方法可使掃描信號(hào)發(fā)生器在一定頻率穩(wěn)定度范圍內(nèi)保證T與Ty的整數(shù)倍關(guān)系，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的顯示。被測(cè)波形與掃描電壓的同步問題在觀測(cè)脈沖波形時(shí)尤為突出。延續(xù)掃描和觸發(fā)掃描觀測(cè)脈沖波形的比較。雙蹤和雙線示波器的區(qū)別雙蹤和雙線示波器各有優(yōu)缺陷：雙蹤示波器比普通示波器添加的部件不多，可以到達(dá)較高目的，價(jià)錢只添加15左右，如今消費(fèi)的示波器幾乎都具有雙蹤功能。其缺陷是任務(wù)于交替方式時(shí)，

6、需兩次掃描才干顯示兩個(gè)波形，因此無(wú)法察看兩個(gè)快速的單次信號(hào)或短時(shí)間的非 周期信號(hào)。雙線示波器兩個(gè)通道是完全獨(dú)立的，可以彌補(bǔ)上述缺乏，并且兩個(gè)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以用不同的時(shí)基發(fā)生器，使儀器更為靈敏多用。但由于示波管性能的限制，雙線示波器的技術(shù)目的普通較低。十三計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)頻原理十四計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)頻誤差1量化誤差1誤差2閘門時(shí)間誤差(規(guī)范時(shí)間誤差)可見提高測(cè)頻準(zhǔn)確度的途徑：提高晶振頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度擴(kuò)展閘門時(shí)間T；或增大fx倍頻后再測(cè) fx較低時(shí)，測(cè)周期，計(jì)算頻率計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)周誤差見書147頁(yè)十五計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)周原理十六檢波-放大/放大-檢波交流電壓表原理十七平均值及有效值電壓表丈量正弦信波、方波、

7、三角波202十八數(shù)據(jù)域丈量的含義及數(shù)字系統(tǒng)丈量的方法十九窮舉測(cè)試和隨機(jī)測(cè)試的含義及特點(diǎn)對(duì)一切的輸入信號(hào)，輸出信號(hào)的邏輯關(guān)系都正確，那么這個(gè)數(shù)字電路就是正確的；假設(shè)輸出的邏輯關(guān)系不正確，這個(gè)數(shù)字電路就是錯(cuò)誤的。這種測(cè)試方法就是窮舉測(cè)試法二十.示波器的主要目的頻率呼應(yīng)偏轉(zhuǎn)靈敏度掃描頻率輸入阻抗示波器的瞬態(tài)呼應(yīng)掃描方式二十一、示波管的根本構(gòu)造示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光屏三部分組成二十二、交流電壓表的表征交流電壓的表征：交流電壓除用詳細(xì)的函數(shù)關(guān)系式表達(dá)其大小隨時(shí)間的變化規(guī)律外，通常還可以用峰值、幅值、平均值、有效值等參數(shù)來(lái)表征。交流電壓丈量的根本方法：常規(guī)思緒：利用交流直流(ACDC)轉(zhuǎn)換電路將交

8、流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后再接到直流電壓表上進(jìn)展丈量。根據(jù)ACDC轉(zhuǎn)換器的類型，可分成檢波法和熱電轉(zhuǎn)換法。根據(jù)檢波特性的不同，檢波法又可分成平均值檢波、峰值檢波、有效值檢波等。峰值平均值有效值波形因數(shù)、波峰因數(shù)二十三、交流電壓丈量的根本方法是利用交流/直流轉(zhuǎn)換電路將交流電壓轉(zhuǎn)化成直流電壓，然后接到直流電壓表上進(jìn)展丈量。二十四、低頻交流電壓表的類型均值電壓表有效值電壓表二十五、高頻交流電壓表的類型峰值檢波器串聯(lián)峰值檢波器和雙峰值檢波器、并聯(lián)式檢波器、倍壓式峰值檢波器2.數(shù)字電壓表的A/D類型：比較式 積分式 復(fù)合式數(shù)字電壓表的優(yōu)缺陷：(1)準(zhǔn)確度高。(2)數(shù)字顯示。(3)輸入阻抗高。(4)丈量速

9、度快，自動(dòng)化程度高。(5)功能多樣。缺陷是交流丈量時(shí)的頻率范圍不夠?qū)?，普通上限頻率在1MHz以下。二十五、數(shù)字式電壓表的A/D類型 1.積分型 2.比較型二十六、數(shù)字電壓表的優(yōu)缺陷數(shù)字電壓表在直流和低頻 交流電壓丈量中具有速度快、準(zhǔn)確度高、數(shù)字顯示、輸入阻抗等優(yōu)點(diǎn)。二十七、電阻抗的根本含義阻抗主要指電阻抗。是以電阻值為實(shí)部和電抗值為虛部的復(fù)數(shù)，端口電壓向量與電流向量的比值。包括電阻分量和電抗分量。二十八、Q表根本原理257二十九、數(shù)據(jù)域丈量的對(duì)象數(shù)據(jù)域丈量的對(duì)象是數(shù)字邏輯電路三十、數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)數(shù)字信號(hào)普通為多路數(shù)字信號(hào)按時(shí)序傳送數(shù)字信號(hào)的傳送方式有串行和并行數(shù)字信號(hào)具有非周期性數(shù)字信號(hào)頻率范

10、圍寬數(shù)字信號(hào)為脈沖信號(hào)三十一、數(shù)據(jù)域測(cè)試的主要方法窮舉測(cè)試和隨機(jī)測(cè)試三十二、數(shù)據(jù)域測(cè)試的主要工具邏輯分析儀三十三、簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)域測(cè)試的工具1. 根本邏輯部件的測(cè)試2邏輯筆的運(yùn)用 三十三、邏輯分析儀的含義三十四、邏輯分析儀的觸發(fā)方式1組合觸發(fā) 2延遲觸發(fā)3限定觸發(fā)4序列觸發(fā)5計(jì)數(shù)觸發(fā)6“毛刺觸發(fā)三十五、邏輯分析儀的顯示方式1 定時(shí)式顯示方式 2形狀表顯示方式3圖解顯示方式4映像顯示方式三十六、信號(hào)發(fā)生器的根本目的 三十七、鎖相環(huán)根本構(gòu)造三十八、高頻信號(hào)發(fā)生器調(diào)制類型三十九、鎖置信號(hào)發(fā)生器四十、調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器四十一、數(shù)字合成低頻信號(hào)發(fā)生器通用RC振蕩器 LC振蕩器 差頻式振蕩器、低頻振蕩器根本類型調(diào)諧

11、信號(hào)發(fā)生器：其振蕩器通常為L(zhǎng)C振蕩器，根據(jù)反響方式，可分為變壓器、電感反響式電感三點(diǎn)式或哈特來(lái)式、電容反響式電容三點(diǎn)式或考畢茲式。鎖置信號(hào)發(fā)生器：在高性能的調(diào)諧式信號(hào)發(fā)生器中添加頻率計(jì)數(shù)器，并將信號(hào)源的振蕩頻率利用鎖相原理鎖定在頻率計(jì)數(shù)器的時(shí)基上，而頻率計(jì)數(shù)器又以高穩(wěn)定度的石英晶體振蕩器為基準(zhǔn)，從而使所想信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度大大提高，信號(hào)頻譜純度燈性能特性也得到了很大的改善。數(shù)字合成低頻信號(hào)發(fā)生器：RC文氏橋振蕩器以及積分器為根底的函數(shù)發(fā)生器。丈量電路系統(tǒng)頻率特性的方法：點(diǎn)頻法 掃頻法高頻信號(hào)發(fā)生器調(diào)制類型：調(diào)幅 調(diào)頻 脈沖調(diào)制鎖相環(huán)根本構(gòu)造：基準(zhǔn)晶振 鑒相器 壓控振蕩器 低通

12、濾波器脈沖信號(hào)發(fā)生器類型：通用脈沖發(fā)生器 快沿脈沖發(fā)生器 函數(shù)發(fā)生器 數(shù)字可編程脈沖信號(hào)發(fā)生器 特種脈沖發(fā)生器四十二、丈量電路系統(tǒng)頻率特性的方法四十三、高速示波器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵四十四、示波器線性時(shí)基掃描方式延續(xù)掃描觸發(fā)掃描四十五、頻率時(shí)間丈量的根本方法模擬法直讀法：又稱利用無(wú)源網(wǎng)絡(luò)頻率特性測(cè)頻法，含電橋法調(diào)和振法。比較法：將被測(cè)頻率信號(hào)與知頻率信號(hào)相比較，經(jīng)過觀、聽比較結(jié)果，獲得被測(cè)信號(hào)的頻率。屬比較法的有：拍頻法、差頻法、示波法。計(jì)數(shù)法電容充放電式電子計(jì)數(shù)式：當(dāng)前主流四十六、諧振法測(cè)頻種類 串聯(lián)諧振 并聯(lián)諧振四十六、電子計(jì)數(shù)法測(cè)頻和測(cè)周的誤差四十七、差頻式測(cè)頻的含義也稱外差法；待測(cè)頻率fx信號(hào)與

13、本振頻率f1信號(hào)加到非線性元件上進(jìn)展混頻，輸出信號(hào)中除了原有的頻率fx、 f1分量外，還將有它們的諧波nfx、m f1 ，及其組合頻率nfxm f1 。當(dāng)調(diào)理本振頻率f1時(shí)，能夠有一些n和m值使差頻為零。四十八、鑒相器的含義利用非線性器件把被測(cè)信號(hào)的相位差轉(zhuǎn)換成電壓或電流的增量，在電壓表或電流表表盤刻度上相位刻度，由電表指示可直讀被測(cè)信號(hào)的相位差的電路。四十九、示波器測(cè)頻方法概略1周期法 對(duì)于任何周期信號(hào)，可用前述的時(shí)間間隔的丈量方法，先測(cè)定其每個(gè)周期的時(shí)間T，再用下式求出頻率f ：f=1/T 李沙育圖形法測(cè)頻率 將示波器置X-Y任務(wù)方式，被測(cè)信號(hào)輸入Y軸，規(guī)范頻率信號(hào)輸入“X外接，漸漸改動(dòng)規(guī)

14、范頻率，使這兩個(gè)信號(hào)頻率成整數(shù)倍時(shí)， : 五十、計(jì)量基準(zhǔn)的含義與內(nèi)容：基準(zhǔn)是指用當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和工藝程度，以最高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性建立起來(lái)的專門用以規(guī)定、堅(jiān)持和復(fù)現(xiàn)物理量計(jì)量單位的特殊量具或儀器安裝等。主基準(zhǔn)、副基準(zhǔn)和任務(wù)基準(zhǔn)，也分別稱作一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)基準(zhǔn)各個(gè)根本知識(shí)的含義1.丈量的含義：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)方法對(duì)客觀事物獲得定量信息的過程2.計(jì)量的含義：是利用技術(shù)和法制手段實(shí)現(xiàn)單位一致和量值準(zhǔn)確可靠的丈量。3.電子丈量的含義：是泛指以電子技術(shù)為根本手段的一種丈量技術(shù)。他是丈量學(xué)和電子學(xué)相互結(jié)合的產(chǎn)物。4.單位制的含義：有根本單位、輔助單位和導(dǎo)出單位構(gòu)成的完好體系。5.計(jì)量基準(zhǔn)的含義：用當(dāng)代最新近的

15、科學(xué)技術(shù)和工藝程度，以最高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性經(jīng)建立起來(lái)的專門用以規(guī)定、堅(jiān)持和復(fù)現(xiàn)物理量計(jì)量單位的特殊量。6.丈量誤差的含義：丈量?jī)x器儀表的測(cè)得值與被丈量值之間的差別。7.系統(tǒng)誤差的含義：在多次等精度丈量同一量值時(shí)，絕對(duì)值得誤差與符號(hào)堅(jiān)持不變，或當(dāng)條件改動(dòng)時(shí)誤差按某種規(guī)律變化。8.隨機(jī)誤差含義：對(duì)同一量值進(jìn)展多次等精度丈量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)測(cè)的方式無(wú)規(guī)那么變化的誤差。9.極限誤差的含義：隨機(jī)誤差絕對(duì)值大于3個(gè)概率僅為0.003.即=3。9.允許誤差的含義丈量?jī)x器在規(guī)定運(yùn)用條件下能夠產(chǎn)生的最大誤差。10.信號(hào)發(fā)生器的含義：提供測(cè)試用電信號(hào)的安裝。11.頻率合成：把一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)高穩(wěn)定度頻率源

16、經(jīng)過加、減、乘除及其組合運(yùn)算，以產(chǎn)生在一定頻率范圍內(nèi)，按一定的頻率間隔的一系列離散頻率。相關(guān)頻率合成：用一個(gè)石英晶體產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率，然后經(jīng)過分頻，倍頻等，使參與混頻器的頻率之間是相關(guān)的。12.相關(guān)頻率合成：假設(shè)用一個(gè)石英晶體產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率。然后經(jīng)過分頻、倍頻等，使參與混頻器的頻率之間是相關(guān)的13.非相關(guān)頻率合成：假設(shè)用多個(gè)石英晶體產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率，那么產(chǎn)生混頻的兩個(gè)基準(zhǔn)頻率之間是相互獨(dú)立的。14.等非等精度丈量的含義：在堅(jiān)持丈量條件不變的情況下對(duì)同一被丈量進(jìn)展的多次丈量過程稱作等精度丈量。假設(shè)在同一被丈量的多次反復(fù)丈量中，不是一切丈量條件都維持不變(比如，改動(dòng)了丈量方法，或改換了丈量?jī)x器，或改動(dòng)了聯(lián)接方式，或丈量環(huán)境發(fā)生了變化，或前后不是一個(gè)操作者，或同一操作者按不同的過程進(jìn)展操作，或操作過程中由于疲勞等緣由而影響了細(xì)心專致程度等)，這樣的丈量稱為非等精度丈量或不等精度丈量殘差等概念的含義：當(dāng)進(jìn)展有限次丈量時(shí)，各次測(cè)得值與算術(shù)平均值之差，定義為剩余誤差或殘差：15.數(shù)字電壓表丈量值誤差用4位數(shù)字電壓表2V檔和200V