第三章常见模拟量信号检测方法
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一个交流电压的大小，可以用它的峰值 ，平均值，有效值 及波形因数、波峰因数来表征。
(1)峰值定义：任何一个交变电压在所观测的时间或一个周 期内，其电压所能达到的最大值。
(2)平均值定义：数学上的定义为：, T为该交流电压的周 期。
(3)有效值U定义：该交流电压在一个周期内通过某纯阻负载 所产生的热量与一个直流电压在同样条件下产生的热量相 等时，该直流电压的数值。
第三章常见模拟量信号检测方法
2)自动分档测量方法
在自动测试系统中一般以 电流信号的最大值确定所 需电阻，如最大值为100mA， A/D的输入最大值为 10V， 可 选 电 阻 为 0.1KΩ ， 如 果 将自动量程分为四个档位， 可用4个25欧的电阻串联， 通过模拟开关引出不同的 信号，电路如图3.4所示， 图中运算放大器起输入缓 冲作用。这种方法对于直 流电流和交流电流的测量 都适用。
从测量的观点看，测量的主要参量是电压， 因为在标准电阻两端若测出电压值，那么就可通 过计算求得电流与功率，此外，包括测量仪器在 内的电子设备，它们的许多工作特性均可视为电 压的派生量，如调幅度、非线性失真系数等，可 以说，电压测量是其它许多电参量，也包括非电 参量的基础。
第三章常见模拟量信号检测方法
1）对电压测量的基本要求
➢ 频率范围宽：被测电压的频率可以是直流、超低频、低 频、高频或超高频，其频率范围为0HZ到几百MHZ，甚至 达到GHZ量级。
➢ 电压测量范围广：被测电压值可以小到微伏，甚至毫微 伏级，而大到几千伏，几十千伏。
➢ 输入阻抗高：电子测量仪器的输入阻抗就是被测电路的 额外负载，为了使仪器接入电路时，尽量减小它的影响， 要求仪器具有高的输入阻抗。
➢ 测量准确度高：由于电压测量的基准是直流标准电池， 同时，在直流测量中，各种分布性参量的影响极小，直 流电压的测量可获得极高的准确度。
➢ 抗干扰能力强：当测量仪器工作在高灵敏度时，干扰会 引入测量误差，故要有高的抗干扰能力。 返 回 上 页 下 页
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2)交流电压的测量
电压类信号又可分为直流电压和交流电压两类，比较简便 的方法是将直流电压和交流电压分别对待，对直流电压直 接处理，对交流电压，依据不同的响应变换为直流电压再 进行处理。
第三章常见模拟量信号检测方法
图3.3为一种用数字电压表分档测量直流电 流 的 基 本 电 路 ， 该 电 路 将 输 入 电 流 分 为 20A 、 200mA 、 20mA 、 2mA 四 个 量 程 ， 转 换 电 阻 用 0.01Ω、0.99Ω、9Ω、90Ω四个电阻串连，将 四种量程的电流接入电路的不同点，使得每种 量 程 的 电 流 在 满 量 程 时 得 到 的 电 压 都 是 0.2V （尽量选取数字电压表电压量程的最低档，以 便做到尽可能小的电流测量的内阻），从而用 0.2V的数字电压表配合不同的显示单位及小数 点位置指示被测电流的大小。这种方法是数字 多用表常用的测量方法。
第三章常见模拟量信号检测方法
对于常见的各类A/D变换器，尽管工作的方式 有很大的差异，都能够完成将直流电压信号变换为 数字信号的功能，因此各类模拟量信号只要能够通 过某种方式变换为电压信号，就可以进而变换为数 字信号送到智能仪器中进行处理。其一般原理框图 如下图所示：
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3.2 电压类信号的检测
第三章常见模拟量信号检测方法
(4)波形因数 交流电压的波形因素定义为该电压的有效值与平均值之比。
(5)波峰因数 交流电压的波峰因数定义为该电压的峰值与有效值之比。 进行交流/直流变换，必须首先知道变换电路的输出与被
测交流电压大小的关系，根据上述交流电压的三种表征，分 别有峰值响应、平均值响应和有效值响应三种检波器电路， 对应能够得到交流电压的峰值、平均值、有效值的数值。
以有效值为例，可以采用热电变换和模拟计算电路两种方 法来实现其测量。热电变换就是根据有效值的定义，将交流 电压通过某纯阻负载所产生的热量通过热电偶变换为直流信 号。模拟计算可以采用图3.2的电路进行计算。
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3.3 电流信号的检测 1)传统的手动分档测量方法
测量电流的基本原 理是将被测电流通 过已知电阻（取样 电阻），在其两端 产生电压，这个电 压与被测电流成正 比。
第三章常见模拟量信号检测方法
这种方法是借助数据采 集来完成的，其精度受 采样点数和采样频率的 限制，但在需要同步采 样的场合可以兼而求得， 如 图 3. 5b 为 一 种 对 相 位信号进行检测的采集 电 路 ， 图 中 SHA 为 采 样 保 持 放 大 器 ， AD 为 A/D 转 换 器 ， μP 为 微 处 理 器。
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3.4 相位型信号的检测
在检测系统中相位定义为同频的两路信号之间的相位 之差，严格来讲是指两路正弦信号的相位差，但如果是方 波、三角波等均匀波形时也可求其基波的相位差。
1)软件分析法
如图3. 5a所示，假如被测信号是不含直流分量的标 准的正弦波X1和X2，用同步采样的方法将两路信号量化， 对其进行分析，求得X1的两个同类过零点、求得X2的一个 同类过零点（这里同类过零点是指都是由正到负或都是由 负到正的过零点），由采样频率和采样点数通过X1的两个 同类过零点求得信号的周期T，通过X1的过零点与X2的过 零点之间的时间差ΔT。
第三章 常见模拟量信号的检测方法Baidu Nhomakorabea
3.1 概 述 3.2 电压类信号的检测 3.3 电流类信号的检测 3.4 相位型信号的检测 3.5 时间信号的检测 3.6 频率信号的检测 3.7 电阻信号的检测 3.8电容信号的检测
第三章常见模拟量信号检测方法
3.1 概述
智能仪器中起控制作用的微处理器所处理的 信号是二进制的数字信号，但物理世界中大量的 信号都是连续变化的模拟量，智能仪器能够对它 们进行处理的前提，先要能把模拟信号变换为数 字信号，完成这种变换的电路叫模-数变换器 （A/D变换器，简称ADC）。
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2）过零比较器法
(1)峰值定义：任何一个交变电压在所观测的时间或一个周 期内，其电压所能达到的最大值。
(2)平均值定义：数学上的定义为：, T为该交流电压的周 期。
(3)有效值U定义：该交流电压在一个周期内通过某纯阻负载 所产生的热量与一个直流电压在同样条件下产生的热量相 等时，该直流电压的数值。
第三章常见模拟量信号检测方法
2)自动分档测量方法
在自动测试系统中一般以 电流信号的最大值确定所 需电阻，如最大值为100mA， A/D的输入最大值为 10V， 可 选 电 阻 为 0.1KΩ ， 如 果 将自动量程分为四个档位， 可用4个25欧的电阻串联， 通过模拟开关引出不同的 信号，电路如图3.4所示， 图中运算放大器起输入缓 冲作用。这种方法对于直 流电流和交流电流的测量 都适用。
从测量的观点看，测量的主要参量是电压， 因为在标准电阻两端若测出电压值，那么就可通 过计算求得电流与功率，此外，包括测量仪器在 内的电子设备，它们的许多工作特性均可视为电 压的派生量，如调幅度、非线性失真系数等，可 以说，电压测量是其它许多电参量，也包括非电 参量的基础。
第三章常见模拟量信号检测方法
1）对电压测量的基本要求
➢ 频率范围宽：被测电压的频率可以是直流、超低频、低 频、高频或超高频，其频率范围为0HZ到几百MHZ，甚至 达到GHZ量级。
➢ 电压测量范围广：被测电压值可以小到微伏，甚至毫微 伏级，而大到几千伏，几十千伏。
➢ 输入阻抗高：电子测量仪器的输入阻抗就是被测电路的 额外负载，为了使仪器接入电路时，尽量减小它的影响， 要求仪器具有高的输入阻抗。
➢ 测量准确度高：由于电压测量的基准是直流标准电池， 同时，在直流测量中，各种分布性参量的影响极小，直 流电压的测量可获得极高的准确度。
➢ 抗干扰能力强：当测量仪器工作在高灵敏度时，干扰会 引入测量误差，故要有高的抗干扰能力。 返 回 上 页 下 页
第三章常见模拟量信号检测方法
2)交流电压的测量
电压类信号又可分为直流电压和交流电压两类，比较简便 的方法是将直流电压和交流电压分别对待，对直流电压直 接处理，对交流电压，依据不同的响应变换为直流电压再 进行处理。
第三章常见模拟量信号检测方法
图3.3为一种用数字电压表分档测量直流电 流 的 基 本 电 路 ， 该 电 路 将 输 入 电 流 分 为 20A 、 200mA 、 20mA 、 2mA 四 个 量 程 ， 转 换 电 阻 用 0.01Ω、0.99Ω、9Ω、90Ω四个电阻串连，将 四种量程的电流接入电路的不同点，使得每种 量 程 的 电 流 在 满 量 程 时 得 到 的 电 压 都 是 0.2V （尽量选取数字电压表电压量程的最低档，以 便做到尽可能小的电流测量的内阻），从而用 0.2V的数字电压表配合不同的显示单位及小数 点位置指示被测电流的大小。这种方法是数字 多用表常用的测量方法。
第三章常见模拟量信号检测方法
对于常见的各类A/D变换器，尽管工作的方式 有很大的差异，都能够完成将直流电压信号变换为 数字信号的功能，因此各类模拟量信号只要能够通 过某种方式变换为电压信号，就可以进而变换为数 字信号送到智能仪器中进行处理。其一般原理框图 如下图所示：
第三章常见模拟量信号检测方法
3.2 电压类信号的检测
第三章常见模拟量信号检测方法
(4)波形因数 交流电压的波形因素定义为该电压的有效值与平均值之比。
(5)波峰因数 交流电压的波峰因数定义为该电压的峰值与有效值之比。 进行交流/直流变换，必须首先知道变换电路的输出与被
测交流电压大小的关系，根据上述交流电压的三种表征，分 别有峰值响应、平均值响应和有效值响应三种检波器电路， 对应能够得到交流电压的峰值、平均值、有效值的数值。
以有效值为例，可以采用热电变换和模拟计算电路两种方 法来实现其测量。热电变换就是根据有效值的定义，将交流 电压通过某纯阻负载所产生的热量通过热电偶变换为直流信 号。模拟计算可以采用图3.2的电路进行计算。
第三章常见模拟量信号检测方法
3.3 电流信号的检测 1)传统的手动分档测量方法
测量电流的基本原 理是将被测电流通 过已知电阻（取样 电阻），在其两端 产生电压，这个电 压与被测电流成正 比。
第三章常见模拟量信号检测方法
这种方法是借助数据采 集来完成的，其精度受 采样点数和采样频率的 限制，但在需要同步采 样的场合可以兼而求得， 如 图 3. 5b 为 一 种 对 相 位信号进行检测的采集 电 路 ， 图 中 SHA 为 采 样 保 持 放 大 器 ， AD 为 A/D 转 换 器 ， μP 为 微 处 理 器。
第三章常见模拟量信号检测方法
3.4 相位型信号的检测
在检测系统中相位定义为同频的两路信号之间的相位 之差，严格来讲是指两路正弦信号的相位差，但如果是方 波、三角波等均匀波形时也可求其基波的相位差。
1)软件分析法
如图3. 5a所示，假如被测信号是不含直流分量的标 准的正弦波X1和X2，用同步采样的方法将两路信号量化， 对其进行分析，求得X1的两个同类过零点、求得X2的一个 同类过零点（这里同类过零点是指都是由正到负或都是由 负到正的过零点），由采样频率和采样点数通过X1的两个 同类过零点求得信号的周期T，通过X1的过零点与X2的过 零点之间的时间差ΔT。
第三章 常见模拟量信号的检测方法Baidu Nhomakorabea
3.1 概 述 3.2 电压类信号的检测 3.3 电流类信号的检测 3.4 相位型信号的检测 3.5 时间信号的检测 3.6 频率信号的检测 3.7 电阻信号的检测 3.8电容信号的检测
第三章常见模拟量信号检测方法
3.1 概述
智能仪器中起控制作用的微处理器所处理的 信号是二进制的数字信号，但物理世界中大量的 信号都是连续变化的模拟量，智能仪器能够对它 们进行处理的前提，先要能把模拟信号变换为数 字信号，完成这种变换的电路叫模-数变换器 （A/D变换器，简称ADC）。
第三章常见模拟量信号检测方法
2）过零比较器法