電子測(cè)量技術(shù)波形測(cè)試技術(shù)

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1、4.1概述示波器從性能和結(jié)構(gòu)出發(fā)，可分為五類：(1).通用示波器，采用單束示波管，能定性和定量觀測(cè)信號(hào)。(2).多束示波器（亦叫多線示波器），采用多束示波管，能實(shí)時(shí)觀察和比較兩個(gè)以上的波形。(3).取樣示波器，采用取樣技術(shù)將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為低頻信號(hào)，然后再進(jìn)行顯示，能觀測(cè)高頻和窄脈沖信號(hào)。(4).記憶、存貯示波器，具有記憶、存貯信號(hào)的功能，能觀察單次瞬變過程、非周期現(xiàn)象、低頻和慢速信號(hào)及不同地點(diǎn)觀測(cè)到的信號(hào)。采用記憶示波管記憶波形的叫記憶示波器；采用數(shù)字技術(shù)帶微處理器的叫數(shù)字存貯示波器，如HP54501等。(5)

2、.特種示波器，能滿足特殊用途或具有特殊裝置的專用示波器。第4章波形測(cè)試技術(shù)4.2波形測(cè)試的基本原理波形測(cè)試就是用示波器進(jìn)行測(cè)量問題。所謂示波器，就是利用電子射線的偏轉(zhuǎn)來復(fù)現(xiàn)電信號(hào)瞬時(shí)圖象的一種電子儀器。要實(shí)現(xiàn)示波器如此的“復(fù)現(xiàn)電信號(hào)”，即進(jìn)行圖象顯示，核心部件是陰極射線示波管（CRT）。下面就介紹它的結(jié)構(gòu)和成象原理。4.2.1CRTCRT主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。4.2.1CRT(續(xù))1電子槍電子槍的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)的高速電子束，它由燈絲F、陰極K、柵極G1和G2和陽

3、極A1、A2組成。通過調(diào)節(jié)G1對(duì)K的負(fù)電位可控制電子束的強(qiáng)弱，從而調(diào)節(jié)光點(diǎn)的亮度，即進(jìn)行“輝度”控制。調(diào)節(jié)A1的電位器稱為“聚焦”旋鈕，通過對(duì)它進(jìn)行調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)G2與A1和A1與A2之間的電位；調(diào)節(jié)A2電位的旋鈕稱為“輔助聚焦”。4.2.1CRT(續(xù))電子束聚焦的原理是，電子從陰極K發(fā)射，經(jīng)G1、G2、A1、A2聚焦和加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。電子在電子槍中的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖所示。4.2.1CRT(續(xù))2偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)示波管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由兩對(duì)相互垂直的平行金屬板組成，分別稱為垂直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板。當(dāng)有外加電壓作用時(shí)，偏轉(zhuǎn)板之間

4、形成電場(chǎng)；在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)作用下，電子束打向由X、Y偏轉(zhuǎn)板共同決定的熒光屏上的某個(gè)坐標(biāo)位置。為了示波器有較高的測(cè)量靈敏度，Y偏轉(zhuǎn)板置于靠近電子槍的部位，而X偏轉(zhuǎn)板在Y的右邊。4.2.1CRT(續(xù))電子束在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)作用下的偏轉(zhuǎn)距離與外加偏轉(zhuǎn)電壓成正比：示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度（單位為cm/V）：其倒數(shù)為示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)。偏轉(zhuǎn)靈敏度越大，示波管越靈敏。為提高Y軸偏轉(zhuǎn)靈敏度，可在偏轉(zhuǎn)板至熒光屏之間加一個(gè)后加速陽極A3。l為偏轉(zhuǎn)板的長(zhǎng)度；S為偏轉(zhuǎn)板中心到屏幕中心的距離；b為偏轉(zhuǎn)板間距；Va為陽極A2上的電壓。4.2.1CR

5、T(續(xù))3熒光屏熒光屏將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，是示波管的波形顯示部分。在使用示波器時(shí)，應(yīng)避免電子束長(zhǎng)時(shí)間的停留在熒光屏的一個(gè)位置，否則將使熒光屏受損。因此在示波器開啟后不使用的時(shí)間內(nèi)，可將“輝度”調(diào)暗。當(dāng)電子束停止轟擊熒光屏?xí)r，光點(diǎn)仍能保持一定的時(shí)間，這種現(xiàn)象稱為“余輝效應(yīng)”。4.2.2波形顯示的基本原理1．顯示隨時(shí)間變化的圖形（1）Ux、Uy為固定電壓時(shí)，有下面四種情況：光點(diǎn)出現(xiàn)在熒光屏的中心位置。光點(diǎn)僅在垂直方向偏移：Uy為正電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向上移；Uy為負(fù)電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往垂直方向

6、下移。4.2.2波形顯示的基本原理（續(xù)）1．顯示隨時(shí)間變化的圖形（續(xù)）光點(diǎn)僅在水平方向偏移：Ux為正電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往水平方向右移；Ux為負(fù)電壓時(shí)，光點(diǎn)從熒光屏的中心往水平方向左移。當(dāng)兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上同時(shí)加固定的正電壓時(shí)，光點(diǎn)位置應(yīng)為兩電壓的矢量合成。4.2.2波形顯示的基本原理（續(xù)）1．顯示隨時(shí)間變化的圖形（續(xù)）（2）X、Y偏轉(zhuǎn)板上分別加變化電壓，有下面兩種情況：僅在垂直偏轉(zhuǎn)板的兩板間加正弦變化的電壓，則光點(diǎn)只在熒光屏的垂直方向來回移動(dòng)，出現(xiàn)一條垂直線段。4.2.2波形顯示的基本原理（續(xù)）1．顯示隨時(shí)間

7、變化的圖形（續(xù)）僅在水平偏轉(zhuǎn)板的兩板間加鋸齒電壓，則光點(diǎn)只在熒光屏的水平方向來回移動(dòng)，出現(xiàn)一條水平線段。4.2.2波形顯示的基本原理（續(xù)）1．顯示隨時(shí)間變化的圖形（續(xù)）（3）Y偏轉(zhuǎn)板加正弦波信號(hào)電壓，X偏轉(zhuǎn)板加鋸齒波電壓，熒光屏上將顯示出被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的一個(gè)周期的波形曲線。4.2.2波形顯示的基本原理（續(xù)）2．顯示任意兩個(gè)變量之間的關(guān)系示波器兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板上都加正弦電壓時(shí)顯示的圖形稱為李沙育（Lissajous）圖形，這種圖形在相位和頻率測(cè)量中常會(huì)用到。若兩信號(hào)的初相相同，且在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光屏

8、上畫出一條與水平軸呈45度角的直線。4.2.2波形顯示的基本原理（續(xù)）2．顯示任意兩個(gè)變量之間的關(guān)系（續(xù)）若兩信號(hào)的初相相差90度，且在X、Y方向的偏轉(zhuǎn)距離相同，在熒光屏上畫出的圖形為圓。4.3通用示波器4.3.1通用示波器的組成4.3.2通用示波器的垂直通道1．輸入電路：包括衰減器和輸入選擇開關(guān)。（1）衰減器最佳補(bǔ)償條件：過補(bǔ)償：欠補(bǔ)償：改變分壓比的開關(guān)為示波器的垂直靈敏度粗調(diào)開關(guān)，