電子式電測儀表課件

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1、第3章電子式電測儀表前言主要講示波器。它是一種用熒光屏顯示電量隨時(shí)間變化過程的電子測量儀器。它能把人的肉眼無法直接觀察到的電信號轉(zhuǎn)換成人眼能夠看到的波形，具體顯示在熒光屏上，以便對電信號進(jìn)行定性和定量觀測，其他非電物理量亦可經(jīng)轉(zhuǎn)換成為電量，使用示波器進(jìn)行觀測。根據(jù)用途與特點(diǎn)：可分為通用示波器、取樣示波器、數(shù)字存儲示波器和專用示波器。本章內(nèi)容電子示波器原理電子示波器的應(yīng)用取樣示波器數(shù)字存儲示波器3.1電子示波器原理3.1.1示波器的基本結(jié)構(gòu)通用示波器原理框圖1．示波管簡稱CRT（CathodeRayTube），它是一種利用高速電子沖擊

2、熒光屏使它發(fā)光的顯示器件。由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三個(gè)部分組成，整個(gè)結(jié)構(gòu)密封在一個(gè)喇叭狀的抽成真空的玻璃殼中。電子槍由電源驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生電子束，經(jīng)一組水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板作用后射向熒光屏，形成出亮點(diǎn)（線）。電子示波器原理當(dāng)只有交變的被測信號經(jīng)垂直放大器加到垂直偏轉(zhuǎn)板上時(shí)，僅在屏幕上形成一條垂線，其長短反映被測信號強(qiáng)弱。為屏幕顯示交變信號，必須掃描，即水平偏轉(zhuǎn)加掃描電壓（鋸齒波信號）掃描：若垂直偏轉(zhuǎn)不加信號，屏幕光電隨鋸齒波線性增加左向右等速直線移動(dòng)，一個(gè)周期結(jié)束，返回原點(diǎn)。X軸稱時(shí)間軸，水平線稱“時(shí)基”。交變信號經(jīng)掃描后，屏幕顯示見上

3、圖。電子示波器原理2.掃描方式示波器中的掃描電壓鋸齒波是一種線性時(shí)間基線。線性時(shí)基掃描可分成連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描兩種方式。左下圖是連續(xù)掃描電壓波形，回掃后沒有等待時(shí)間，故適用于觀測連續(xù)信號。右下圖是觸發(fā)掃描電壓波形，它只在觸發(fā)信號的激勵(lì)下才開始掃描，每完成一次掃描后就處于等待狀態(tài)，直到下一次觸發(fā)信號到來時(shí)再進(jìn)行掃描。電子示波器原理采用連續(xù)掃描時(shí)，如果Tn?nTs，屏幕上的波形會有“移動(dòng)”現(xiàn)象Tn：掃描周期Ts：被測信號周期如果Tn=4Ts，屏幕將顯示幾個(gè)周期波形？電子示波器原理觸發(fā)掃描將被測信號到來時(shí)采樣到觸發(fā)電路，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，啟

4、動(dòng)時(shí)基發(fā)生器，使示波器（對信號相同點(diǎn)）從左到右掃描。信號經(jīng)采樣、形成觸發(fā)脈沖、掃描發(fā)生需約0.15us延遲，由延遲電路（線）匹配。電子示波器原理3.雙蹤顯示為了觀察和比較兩個(gè)不同電壓波形可采用雙蹤顯示，實(shí)現(xiàn)的方法一般是用雙束示波管或用單束示波管外加電子開關(guān)。采用雙束示波管的示波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴。利用單束示波管實(shí)現(xiàn)雙蹤顯示的方法如圖所示：電子示波器原理控制S1、S2的方法有兩種，即交替法和斷續(xù)法。交替法控制中，用掃描信號控制電子開關(guān)S1和S2，輪流完成整個(gè)掃描周期。如果接通速度快，因余輝效應(yīng)，屏幕有兩個(gè)穩(wěn)定波形。如果掃描速度慢，會

5、有波形閃爍或交替。斷續(xù)法用固定頻率（10KHz）方波控制開關(guān)接通，S1和S2按0.1ms速度交替接通，屏幕顯示兩個(gè)斷續(xù)波形。斷續(xù)法為輪流分段掃描，如果被測信號頻率低，虛線間距小，可以想向?yàn)閷?shí)線。但若被測信號頻率高，信號將難以復(fù)原。交替法和斷續(xù)法(a)交替法顯示波形(b)斷續(xù)法顯示波形電子示波器原理4.其它被測信號微弱，要先經(jīng)放大器放大。靈敏度選擇開關(guān)(“V/DIV”或“VOLTS/DIV”)掃描速度控制(“T/DIV”或“SEC/DIV”)示波器電源（高壓部分和低壓兩部分）3.1.2示波器的主要性能指標(biāo)頻率響應(yīng)范圍通頻帶掃描速度與信

6、號頻率對應(yīng)，掃描速度范圍越寬越好輸入阻抗用電阻Ri與電容Ci并聯(lián)等效，Ri越大，電容Ci越小，對被測信號影響越小。偏轉(zhuǎn)靈敏度熒光屏偏轉(zhuǎn)單位長度對應(yīng)無衰減被測信號峰-峰值大小，體現(xiàn)觀察微弱信號能力。時(shí)域響應(yīng)指標(biāo)時(shí)域響應(yīng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)矩形方波的示波器顯示圖形時(shí)域響應(yīng)指標(biāo)反映示波器的電子電路在方波脈沖作用下的響應(yīng)特性，主要用上升時(shí)間tr、下降時(shí)間tf、上沖S0、下沖Sn、預(yù)沖Sp、下垂δ等參數(shù)表示。3.2電子示波器的應(yīng)用3.2.1電壓的測量交流電壓的測量測量時(shí)要注意探頭衰減電壓的測量Y軸耦合方式置“GND”，調(diào)節(jié)直線在屏幕位置作基準(zhǔn)。耦合方式置

7、“DC”，調(diào)節(jié)波形完整顯示。根據(jù)波形高點(diǎn)偏離掃描基線距離讀出數(shù)據(jù)。直流電壓的測量3.2.2時(shí)間的測量時(shí)間間隔的測量時(shí)間的測量上升時(shí)間的測量3.2.3兩個(gè)同頻率信號相位差的測量1．直接測量法兩個(gè)同頻率信號相位差的測量2．李薩育圖形法3.2.4頻率的測量對于重復(fù)信號的頻率，可先測信號周期，再計(jì)算頻率?？刹捎脭U(kuò)展周期計(jì)算方法。頻率測量的另一種方法是李薩育圖形法，即在示波器的X軸加可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，在Y軸加被測信號。反復(fù)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率和幅值，使示波器顯示穩(wěn)定的圓形或橢圓形，則被測頻率，式中為標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率值。3.3取樣示波器通用示波器的

8、波形顯示過程中，測量時(shí)間與被測信號的實(shí)際持續(xù)時(shí)間相等，屬于實(shí)時(shí)測量方法。實(shí)時(shí)測量方法受Y軸放大器帶寬、時(shí)基掃描速度限制，fH≤1500MHz。利用取樣技術(shù)，高頻信號變換成低頻，普通示波器可以顯示高頻信號。稱非實(shí)時(shí)取樣示波器。3.3.1