自动识别产品检测与分析_5(2_3)综述

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1、1 1 2014-15（1） 付丽华 信息与控制学院 自动识别产品测试与分析 1 1 2 2 上节回顾 第2章 常用电子测量仪器仪表 2.3 电子示波器 2.4 电子计数器 2.5 电子电压表 2 2 3 （1）检查电源： （2）仪器校准 （3）信号连接 （4）参数测量 幅度的测量 周期和频率的测量 上升时间和下降时间的测量 调幅系数的测量 【使用步骤】 上节回顾-电子示波器的使用方法 3 4 u电子计数器是一种最常见、最基本的数字化仪器，它 利用数字电子技术对在给定时间内通过的脉冲进行计 数并显示其计数结果。 按其测量功能分类： （1）通用计数器 （2）频率计数器 （3）计算计数器 上节回顾

2、-电子计数器 u带有微处理器、具有计算 功能的计数器。 u它除具有计数器功能外， 还能进行数学运算、求解比 较复杂的方程，能依靠程控 进行测量、计算和显示等全 部工作。 4 5 【测量参数】 1、峰值 2、平均值 3、有效值 4、波形因数 5、波峰因数 上节回顾-电子电压表 5 6 二、模拟式电子电压表的主要类型 1、均值电压表 2、峰值电压表 3、有效值电压表 【模拟交流电压表】 上节回顾- 电子电压表 6 7 7 第2章 常用电子测量仪器仪表 2.5 电子电压表 2.6 扫频仪 2.7 晶体管特性图示仪 7 本节内容 7 8 【数字电压表】 一、数字电压表(DVM)组成 u数字式电压表首先

3、对被测模拟电压进行处理、 量化，再由数字逻辑电路进行数据处理，最后以 数码形式显示测量结果。 2.5 电子电压表 8 9 u直流数字电压表主要根据A/D转换器的转换原理不 同，可分为以下几种类型。 比较型数字电压表 1. 测量精确度高、速度快，但抗干扰能力差。 积分型数字电压表 1. 抗干扰能力强，成本低，但转换速度慢。 复合型A/D转换器 u 将比较型和积分型结合，取其各自优点，兼顾精 确度、速度、抗干扰能力，从而适用于高精度测 量。 A/D转换器是数字电压表的核心。 【数字电压表】 一、数字电压表(DVM)组成 2.5 电子电压表 9 10 二、数字电压表的主要技术指标 1、测量范围 （1

4、）量程 （2）显示位数 完整显示位： u 显示位数是指数字电压表能够完整显示 这十个数码的位数 非完整显示位（最高位）： 只能显示05的显示位称为 只能显示0和1两个数码的显示位称为显示位。 显示位。 【数字电压表】 2.5 电子电压表 u表示电压表所能测量的最小电压 到最大电压范围。 u其中不经衰减器和输入放大器的 量程称为基本量程，它是测量误差 最小的量程。 10 11 （）超量程能力 u超量程能力是数字电压表的一项重要指标，它是指数 字电压表能测量的最大电压超过其量程值的能力。 u一台数字电压表有无超量程能力，决定于它的量程分 挡情况和能够显示的最大数字情况。 u超量程能力公式： 使用具

5、有超量程能力的电压表，在有些情况下 可以提高测量精度。 二、数字电压表的主要技术指标 【数字电压表】 2.5 电子电压表 11 12 2、分辩力 3、测量误差 二、数字电压表的主要技术指标 【数字电压表】 2.5 电子电压表 u分辩力是指数字电压表能够显示被测电 压的最小变化值的能力，即显示器末位跳 变一个字所需的最小电压变化值。 u在不同量程上,数字电压表的分辩力是 不同的。在最小量程上数字电压表具有最 高的分辩力。 u数字电压表的测量误差包括固有误差 和工作误差，这里只讨论固有误差。 u固有误差是指在基准条件下的误差。 u读数误差,与当前读数 有关。 u主要包括DVM的刻度系 数误差和非线

6、性误差。 u满度误差,与当前读数无 关，只与选用的量程有关。 u满度误差有时也用与之相 当的末位数字的跳变个数来 表示，记为n个字 。 12 13 【A/D转换器原理】 1、逐次比较式A/D转换器 【数字电压表】 2.5 电子电压表 u工作原理类似于天平： u在转换过程中，用被测电压与一已知的标准电压（ D/A转换器输出电压）进行比较，并用比较结果控制D/A 转换器的输入，使其输出电压大小向被测电压靠近，直 到两者趋于相等为止。 u此时D/A转换器的输入量（也就是比较寄存器的输出 量）即为A/D转换器的输出数字量。 13 14 2、双斜积分式A/D转换器 【数字电压表】 2.5 电子电压表 u

7、是一种间接式A/D转换器。 u其转换原理是通过两次积分，将被测电压变换成与其 平均值成正比的时间间隔，然后在该时间间隔内对时钟 脉冲进行计数，以实现A/D转换。 14 15 （1）准备阶段 (t0t) ： 计数器复零，电 路处于休止状态 。 u输入=输出=0 (2)采样阶段(t1 t2)：该阶段A/D转换 器对被测电压Ux定时 积分。 u输出线性上升 u计数器减法计数, 从N1到0停止(计时) (3)比较阶段(t2 t3) ：本阶段对基准电压进 行定值反向积分。 u输出线性下降 u计数器加法计数，从0 到N2 15 16 【数字多用表的特点】 1、特点： u准确度高、数字显示、读数迅速准确、分

8、辨力高、 输入阻抗高、能自动调零、自动转换量程、自动转 换及显示极性。 u用大规模集成电路，体积小，可靠性好，测量功能 齐全，操作简便。内部有较完善的保护电路，过载 能力强。 2、不足之处： u不能反映被测量的连续变化过程以及变化的趋势。 不适于作电桥调平衡用的零位指示器。价格偏高。 【数字电压表】-数字多用表 2.5 电子电压表 16 17 VC890C型数字万用表 17 18 根据被测电压的种类选择电压表的类型。 根据被测电压的大小选择量程适宜的电压表。 保证被测量电压的频率不超出电压表的频率范围。 其他条件相同的情况下，应尽量选择输入阻抗大的 电压表。在测量高频电压时，应尽量选择输入电容

9、 小的电压表。 测量非正弦波电压，应根据被测电压波形的特征， 适当选择电压表的类型，以便正确理解读数的含义 并对其进行修正。 注意电压表的误差范围 【电压表的选择】 【数字电压表】-选择和使用 2.5 电子电压表 18 19 【使用注意事项】 正确放置电表。 测量前，要进行机械调零和电气调零。 注意被测电压与电压表之间的连接。 正确选择量程。 注意输入阻抗的影响。 测量电阻时，数字多用表的内部电压极性是红笔为“ ”，黑笔为“”，而模拟多用表却恰好相反，用它来 判断有关电路时应注意。 【数字电压表】-选择和使用 2.5 电子电压表 19 【概念辨析】 【时域测量】 【频域测量】 u 主要讨论线性

10、系统频率特性的测量和信号的频谱分 析。 【频域测量主要仪器】 频率特性测试仪（扫频仪）； 外差式频谱分析仪； 失真度测试仪； 谐波失真度。 2.6 扫频仪 把信号作为时间的函数进行分析 把信号作为频率的函数进行分析 20 【线性系统频率特性的测量】 一、测量方法 1、点频测量法 u是一种静态测量方法，比较繁琐。 例： 2、扫频测量法 u是一种动态测量方法，较好。 输入信号 （f 1、2、3x） 输出信号 （uo） f x uo f1 f2 f3 f4 低通滤波器 2.6 扫频仪 21 【频率特性测试仪的工作原理】 u根据扫频测量法的原理设计、制造而成的。它是将 扫频信号源及示波器的XY显示功能

11、结合为一体，用 于测量网络的幅频特性。 2.6 扫频仪 u扫频信号通过被测电路时，信号的幅度将按被测 电路的幅度频率特性而改变，到检波器输入端的信 号不再是等幅波， u经过检波后的信号，再经垂直放大器加于示波管 上，显示出被测电路的频率特性曲线。 22 1、扫描电压发生器 2、扫频信号发生器 3、被测电路 4、检波探头 2.6 扫频仪 【频率特性测试仪的工作原理】 u输出u1和u2两个信号。 uu1：扫描电压信号；一方面给 扫频信号发生器提供调制信号， 另一方面给示波器x轴偏转板提 供扫描电压。 uu2：扫频停振信号；为消除扫 描逆程期间，回扫轨迹对正程轨 迹的干扰，在扫描电压逆程期间 ，使扫

12、频振荡器停止产生扫频信 号，从而回扫时呈现水平线光迹 。 u在扫描信号控制下，输出频率 随扫描电压幅度大小变化的扫频 信号； u同时也接受扫描停振信号的控 制，在扫描电压逆程期间停振； 即为u3。 u 由于输入信号的频率变化，按 照电路自身的特性输出信号的幅 度不同；即为u4。 u将被测电路的输出信号u4包络波 形检出，形成u5信号。 23 5、混频器 u产生扫频信号与晶振信号的差频，送入频标形成电路 频标 扫频 信号 4.98MHz5MHz5.02MHz 晶振信号 （含多次谐波） 5MHz5MHz5MHz 混频 输出 20KHz20KHz 0 2.6 扫频仪 【频率特性测试仪的工作原理】 2

13、4 【主要技术指标】 1、有效频率宽度 f u在扫频线性和振幅平稳性符合要求的前提下，一次 扫频能达到的最大频率覆盖范围。即： f =f maxf min 2、中心频率f 0 u中心频率范围指f 0的变化范围，也就是扫频仪的工 作频率。 2.6 扫频仪 有效扫频宽度 一次扫频时能获 得的最高瞬时频 率 一次扫频时能获 得的最低瞬时频 率 25 3、相对扫频宽度 u 有效扫频宽度与中心频率之比，即： “窄带扫频（窄扫）”： f 远小于信号瞬时 频率的扫频信号； “宽带扫频”： f 和瞬时频率可以相比拟的 扫频信号。 4、扫频线性 u 扫频信号瞬时频率变化和调制电压瞬时值变化之间 的吻合程度。吻合

14、程度越高，扫频线性越好。 5、振幅平稳性 u 在幅频特性测试中，必须保证扫频信号的幅度恒定 不变。扫频信号的振幅平稳性通常用它的寄生调幅 来表示，寄生调幅越小，表示振幅平稳性越高。 2.6 扫频仪 【主要技术指标】 26 【频率特性测试仪典型产品】 1、BT3C-A型频率特性测试仪 uBT3C-A型频率特性测试仪是利用示波管直接显 示被测设备的幅频特性曲线的仪器。 【优点】 u由于采用晶体管及集成电路，因而功耗低，体 积小，重量轻，输出电压高，寄生调幅小，扫频 非线性系数小，衰减器精确度高，频谱纯度好， 显示灵敏度高。 【特点】 u扫频宽度和中心频率均可在1300MHz内连续 调节。可用来测定

15、无线电设备的频率特性。 2.6 扫频仪 27 中心频率：1 MHz300MHz连续调节； 扫频频偏：分全扫和窄扫，全扫扫频范围为1MHz 300MHz，窄扫扫频范围为以中心频率为中心，频率偏移 为0.5 MHz15MHz； 扫频非线性系数：扫频频偏在15MHz范围内不大于 10%；扫频输出电压：500mV(75)； 扫频信号输出阻抗：75； 扫频输出寄生调幅：不大于7%； 输出衰减：10dB7，1dB10步进； 频标：1MHz、10MHz（复合）,50MHz及外接； Y轴输入衰减：分1、10、100三挡； Y轴输入灵敏度：不低于2.5mVP-P/cm。 2、BT3C-A型主要技术性能 2.6

16、扫频仪 28 3、 BT3C-A型扫频仪的应用注意事项 仪器在测量之前应进行电气性能的检查。 扫频输出电缆和检波输入电缆在接入被测网络时， 地线应尽量短，以免产生误差。 对于输出端带有检波电路的待测网络，与Y轴输入端 相连接的电缆线不应带有检波探头； u 当被测网络输出端带有直流电位时，Y轴输入应 选用AC耦合方式； u 当被测网络输入端带有直流电位时，应在扫频输 出电缆上串接容量较小的隔直电容。 2.6 扫频仪 29 3、 BT3C-A型扫频仪的应用注意事项 扫频仪工作在高频状态时，应注意扫频信号输出和被 测网络（或设备）之间的阻抗匹配。 u 如被测网络的输入阻抗不是75，为了减小测试 误差，应在仪器的扫频输出与被测网络输入端之 间加入一个阻抗匹配器。 u 此外，连接线的公共接地点要牢靠。 观察鉴频输出的S曲线时，要注意“+”、“”极性