電子儀器與測量2

電子儀器與測量2什么是測量,什么是電子測量,答:測量是人們?yōu)榱舜_定被測對象的量值或確定一些量值的依從關(guān)系而進行的實驗過程。在這個過程中，人們借助專門的設(shè)備，把被測量與標準的同類單位量進行比較，從而確定被測量與單位量之間的數(shù)值關(guān)系，最后用數(shù)值和單位共同表示測量結(jié)果。電子測量是指在電子學中測量有關(guān)電的量值。從廣義上說，凡是利用電子技術(shù)進行的測量都可以說是電子測量;從狹義上說，電子測量是指在電子學中測量有關(guān)電的量值的測量。簡述電子測量的意義和特點。答:電子測量的意義除具體運用電子科學的原理、方法和設(shè)備對各種電量、電信號及電路元器件的特性和參數(shù)進行測量外，還可通過各種敏感器件和傳感裝置對非電量進行測量，而且往往更加方便、快捷、準確，是用其他測量方法所不能替代的。它的特點:1.?測量頻率范圍寬?2.?量程范圍寬??3.?測量準確度高4.?測量速度快5.?易于實現(xiàn)遙測6.?易于實現(xiàn)測量過程的自動化和測量儀器微機化按具體測量對象來分，電子測量包括哪些內(nèi)容,答:電子測量包括:(1)電能量的測量(2)電路參數(shù)的測量(3)電信號特征的測量(4)電子設(shè)備性能的測量(5)特性曲線的顯示電子測量的主要方法有哪些,?答:(l)直接測量(2)間接測量(3)組合測量(4)時域測量(5)頻域測量(6)據(jù)域測量(7)隨機測量計量和測量:計量是實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。從定義中可以看出，它屬于測量，源于測量，而又嚴于一般測量，是測量的一種特定形式。計量與其它測量一樣，是人們理論聯(lián)系實際，認識自然、改造自然的方法和手段。它是科技、經(jīng)濟和社會發(fā)展中必不可少的一項重要的技術(shù)基礎(chǔ)。計量與測試是含義完全不同的兩個概念。測試是具有試驗性質(zhì)的測量，也可理解為測量和試驗的綜合。它具有探索、分析、研究和試驗的特征。通用計數(shù)器測量頻率的工作原理:通過計數(shù)器在單位時間(即閘門時間)內(nèi)對被測信號進行計數(shù)，然后利用公式得出被測信號的頻率，為了測量更寬的范圍，可以改變閘門時間。通用計數(shù)器測量周期的工作原理:和測頻原理類似，將被測信號整形轉(zhuǎn)換后作為閘門時間，而用標準頻率作為計數(shù)脈沖，進行計數(shù)，同樣通過改變標準頻率的分頻，即改變時標信號，來測量更寬的范圍。長期頻率穩(wěn)定度和短期頻率穩(wěn)定度是怎樣定義的,長期頻率穩(wěn)定度:信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預熱時間后，信號頻率在任意3小時內(nèi)所發(fā)生的最大變化。短期頻率穩(wěn)定度:信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預熱時間后，信號頻率在任意15分鐘內(nèi)所發(fā)生簡述電壓測量的基本要求及電壓測量儀器的分類方法。電壓測量的基本要求:(1)應(yīng)有足夠?qū)挼碾妷簻y量范圍(2)應(yīng)有足夠?qū)挼念l率范圍(3)應(yīng)有足夠高的測量準確度(4)應(yīng)有足夠高的輸入阻抗(5)應(yīng)具有高的抗干擾能力電壓測量儀器的分類方法:(1)按頻率范圍分類(2)按被測信號的特點分類(3)按測量技術(shù)分類調(diào)制域分析儀的關(guān)鍵技術(shù)是什么,有何用途,調(diào)制域分析儀關(guān)鍵的技術(shù)是要實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)地測量頻率。調(diào)制域分析儀的主要分析功能有:頻率、相位、時間間隔相對于時間軸的變化顯示;單次或多次平均;任何測量結(jié)果的直方圖顯示;測量結(jié)果數(shù)值顯示;調(diào)制分析(峰—峰偏移、中心頻率、調(diào)制速率);抖動頻譜分析;各種參數(shù)統(tǒng)計(平均、最大、最小、方差、均方差、有效值、概率);阿侖方差計算等。抖動和調(diào)制都可利用機內(nèi)的分析功能方便地進行定量分析。另外，儀器還具有組合觸發(fā)和選通功能，用于捕獲復雜輸入信號的特定部分?；炬i相環(huán):它由相位比較器(PD),壓控振蕩器(VCO)和環(huán)路濾波器(LPF)組成的閉合環(huán)路。相位比較器即鑒相器，它比較兩個輸入信號f0和fi的相位差，輸出與相位差成比例的電壓，這個電壓稱為誤差電壓Ud。環(huán)路濾波器是一種低通濾波器，它濾去誤差電壓中的高頻成分及噪音，用以改善環(huán)路的性能。壓控振蕩器是在外加電壓的作用下能改變其輸出頻率的振蕩器。鎖相環(huán)的工作過程就是通過頻率牽引，達到相位鎖定的過程在環(huán)路鎖定時，其輸出頻率具有與輸入頻率相同的頻率特性。這就是鎖相環(huán)的基本工作原理。通用示波器:它主要由示波管，垂直通道和水平通道組成。此外，還包括電源電路，以及由它產(chǎn)生示波管和儀器電路中需要的多種電源。示波器Y通道的任務(wù)是，將被測的信號盡量不失真地加到示波管Y偏轉(zhuǎn)板上，通常包括探頭，輸入衰減器，Y前置放大器，延遲線和Y輸出放大器等部分。示波器的X通道主要由掃描發(fā)生器環(huán)，觸發(fā)電路和X放大器組成。其中掃描發(fā)生器環(huán)和觸發(fā)電路用來產(chǎn)生所需的掃描信號，X放大器可能用來放大掃描信號，也可能用來放大直接輸入的任意外接信號。比較觸發(fā)掃描(無掃描線)和連續(xù)掃描(有掃描線)的特點。連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描示波器掃描的兩種方式。為了更好地觀測各種信號，示波器應(yīng)該既能連續(xù)掃描又能觸發(fā)掃描，掃描方式的選擇可通過開關(guān)進行。在連續(xù)掃描時，沒有觸發(fā)脈沖信號，掃描閘門也不受觸發(fā)脈沖的控制，仍會產(chǎn)生門控信號，并啟動掃描發(fā)生器工作;在觸發(fā)掃描時，只有在觸發(fā)脈沖作用下才產(chǎn)生門控頻率合成方法中，直接模擬合成技術(shù)的特點是什么,(1)頻率分辨力高，增加一級基本運算單元就可以使頻率分辨力提高一個數(shù)量級。(2)頻率切換快，可用于跳頻通信對抗，因為頻率點不太多。(3)電路龐大復雜，采用混頻電路太多，會引起很多寄生頻率分量，相位雜散。簡述通用示波器Y(垂直)通道的主要組成部分。示波器的垂直通道主要由探極、衰減器、前置放大器、延遲級、輸出放大器等組成。垂直通道的主要作用是:對被測量信號進行適當?shù)姆糯蠛螅佑谑静ü艿拇怪逼D(zhuǎn)板上以控制電子束的垂直偏轉(zhuǎn)。垂直通道的性能的好壞將直接影響到測量信號的觀測結(jié)果的精確度，這些性能主要有:足夠?qū)挼念l帶寬度、較高靈敏度、小的上升時間、很小的非線性失真等。X(水平)通道:由觸發(fā)電路、時基發(fā)生器和水平輸出放大器組成，主要產(chǎn)生與被測信號相適應(yīng)的掃描鋸齒波。其主要任務(wù)是產(chǎn)生隨時間線性變化的掃描電壓，再放大到足夠的幅度，然后輸出到水平偏轉(zhuǎn)板，使光點在熒光屏的水平方向達到滿偏轉(zhuǎn)。示波管:陰極射線管(CRT)主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成。同步:如果掃描電壓周期Tx與被測電壓周期Ty保持Tx=nTy的關(guān)系，則稱掃描電壓與被測電壓“同步”。試說明觸發(fā)電平、觸發(fā)極性調(diào)節(jié)的意義。在電路中設(shè)置觸發(fā)電平和觸發(fā)極性調(diào)節(jié)兩種控制方式，通過這兩種方式可任意選擇被顯示信號的起始點，便于對波形的觀測和比較。觸發(fā)極性是指觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的上升沿還是下降沿。觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的上升沿為“+”極性;觸發(fā)點位于觸發(fā)源信號的下降沿則為“,”極性;觸發(fā)電平是指觸發(fā)脈沖到來時所對應(yīng)的觸發(fā)放大器輸出電壓的瞬時值，觸發(fā)極性和觸發(fā)電平?jīng)Q定觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時刻，并決定掃描的起點。對電壓測量有哪些基本要求:(1)頻率范圍寬(2)測量電壓范圍廣(3)輸入阻抗高(4)測量精度高度(5)抗干擾能力強。分辨力:數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位1個字所代表的電壓值，稱做儀表的分辨力，它反映儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。分辨率:數(shù)字電壓表的分辨力指標亦可用分辨率來表示。分辨率是指所能顯示的最小數(shù)字(零除外)與最大數(shù)字的百分比。雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器:它由模擬電路和數(shù)字電路兩部分構(gòu)成。模擬電路部分由基準電壓源+Ur和-Ur，模擬開關(guān)S1—S4，積分器和比較器組成，數(shù)字電路部分由控制邏輯電路，時鐘發(fā)生器，計數(shù)器與寄存器等雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器的特點:(1)抗串模干擾能力強(2)對積分元件及時鐘信號的穩(wěn)定性和準確度要求大為降低(3)測量靈敏度較高(4)測量速度慢是其主要缺點(5)積分器、比較器中運放的零點漂移會帶來轉(zhuǎn)換誤差調(diào)制域測量的意義:制域描繪出了頻率、時間間隔或相位等隨時間的變化曲線。方便地表達出頻域和時域中難以描述的信號參數(shù)和信號特性。為人們對復雜信號的測試和分析提供了方便直觀的方法，解決了一些難以用傳統(tǒng)方法或不可能用傳統(tǒng)方法解決的難題。逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換原理:設(shè)被測電壓UX=6V，比較器的特性類似于天平，當U0>Ux,輸出為0;當U0<Ux，輸出為1。工作開始時，系統(tǒng)啟動SAR，當?shù)谝粋€時鐘脈沖CP上升沿到來時，使SAR得高位Q3置1，則D/A轉(zhuǎn)換器輸入1000，輸出U0=8V，加到比較器與輸入被測電壓Ux相比較，因為這時U0>Ux，比較器輸出Uc=0，使或門G處于開放狀態(tài)。當?shù)谝粋€時鐘脈沖CP下降沿到來時，可經(jīng)G門將Q3復位。當?shù)诙€CP上升沿到來時，使SAR得Q2置1，D/A轉(zhuǎn)換器輸入0100，輸出U0=4V，加至比較器，使Uc=1，關(guān)閉G門，當?shù)诙€CP下降沿不能將SAR的Q2復位，D/A轉(zhuǎn)換器的輸入保留為0100，其余類推。通用計數(shù)器測量頻率的誤差:即?1誤差(量化誤差)和閘門時間誤差(標準時間誤差)。通用計數(shù)器測量周期的誤差:即量化誤差、觸發(fā)轉(zhuǎn)換誤差以及基準頻率誤差。頻率穩(wěn)定度的定義:頻率穩(wěn)定度是指在一定時間間隔內(nèi)，頻率源的頻率準確度的變化，所以實際上是頻率不穩(wěn)定度，它表征頻率源持續(xù)工作于恒定頻率上的能力。調(diào)制域概念:調(diào)制域即指由頻率軸(F)和時間軸(T)共同構(gòu)成的平面域。頻譜分析儀是一種多用途的頻域測量儀器，其地位類似于時域的示波器。它是一種使用不同方法在頻域內(nèi)對信號的電壓、功率、頻率等參數(shù)進行測量并顯示的儀器?；镜臉?gòu)成機理:實時分析法(FFT法)和非實時分析法(掃描式)兩類。外差式頻譜儀的原理可以簡述為:掃頻的本振與信號混頻后，使信號的各頻譜分量依次地移入窄帶濾波器，檢波放大后與掃描時基線同步顯示出來。其要點是移頻濾波。模擬式頻譜儀:以掃描式為基礎(chǔ)構(gòu)成，采用濾波器或混頻器將被分析信號中各頻率分量逐一分離。數(shù)字式頻譜儀:非掃描式，以數(shù)字濾波器或FFT變換為基礎(chǔ)構(gòu)成。頻率特性的測量有哪些方(1)點頻法。點頻法的優(yōu)點是測量時不需要特殊儀器，測量準確度比較高，能反映出被測網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)特性，這種方法的缺點是操作繁瑣、工作量大、容易漏測某些細節(jié)，不能反映出被測網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性。(2)掃頻法。掃頻測量法的測量過程簡單，速度快，也不會產(chǎn)生測漏現(xiàn)象，還能邊測量邊調(diào)試，大大提高了調(diào)試工作效率。掃頻法反映的是被測網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性，測量結(jié)果與被測網(wǎng)絡(luò)實際工作情況基本吻合，這