数字示波器水平扫描时间检定方法的研究
示波器原理和校准
示波器原理示波器是利用电场改变电子运动轨迹来反映电压的瞬变过程，是显示二维图像的仪器。
二维图像在数学上要两个坐标Y和X来描述。
示波器上的二维图像要两个电场即Y电场(Y偏转)和X电场(X偏转)共同影响电子轨迹来形成。
对于一个电压信号V=F(t)的二维函数，需要两个坐标即V和t来描述。
数学上的绘图是简单的，示波器显示二维图形是把电压V=F(t)“加在”Y偏转上形成Y电场，影响电子Y向上的运动轨迹或位移。
这就反映出V值。
(如果V=F(t)是非常缓慢地变化，Y向上电子的运动轨迹如何)。
但是这没有描绘出V=F(t)的二维图形，t没有表达出来，如何表达t呢时间是不能“加在”X偏转上的，只能把时间概念“转到”电压概念上才行。
若V=Kt线性关系成立，就把时间“转到”电压了，但随t的增加电压会很大，同时会超出显示屏幕，不可实现。
最后选择锯齿波来兼顾而实现。
当把V=Kt “加在”X偏转上形成X电场，与Y电场共同影响电子轨迹(正交迭加)来描述V=F(t)。
V=F(t)和V=Kt实际上是两个完全不相干电压信号，它们的时间t也是不相干的，为了建立联系，示波器为此设置了辅助功能触发同步系统。
总之，围绕二维图形的建立，示波器面板设置了垂直Y向调整功能，水平X向(扫描)调整功能，辅助功能触发同步系统三大区域。
按三大功能区域熟悉各按钮功能，就显得简单易懂易记。
1 示波器的结构示波器它由示波管、衰减放大输入系统、扫描信号发生器、触发同步系统和电源供给系统组成。
2 示波器显示波形的原理X偏转板的作用是使光点水平运行，而Y偏转板的作用是使光点垂直运动。
因此在X偏转板上不加电压，而只有一个正弦信号加到Y偏转板上时，在屏幕上我们只能看到一条竖直的亮线，当信号的频率足够小时，我们就能清晰地看到光点的运动过程——正弦振动。
当X偏转板上的扫描信号完成m个周期时，Y偏转板上的正弦信号也刚好完成n 个周期，那么接下去屏幕上的光点就会重复以前的轨迹运动，我们就能看到稳定的图形。
一款示波器水平扫描系统的设计与实现
一款示波器水平扫描系统的设计与实现一、引言显示波器是一种用于显示模拟信号波形的电子设备，常用于实验室仪器、示波器以及电子仪器等领域。
显示波器水平扫描系统是其中的一个重要部分，用于控制信号在水平方向上的扫描速度和位置。
本文将介绍一种显示波器水平扫描系统的设计与实现。
二、设计思路显示波器水平扫描系统的设计主要包括以下几个方面：信号输入与采样、水平扫描信号发生、扫描控制、水平位置控制、信号放大与输出等。
1.信号输入与采样首先需要将待显示的模拟信号输入到系统中，并进行采样处理。
一般使用模拟信号输入电路将外部信号转换为数字信号，然后通过采样电路对信号进行离散化处理。
常用的采样方式包括周期采样、脉冲采样等。
2.水平扫描信号发生水平扫描信号的发生是显示波器水平扫描系统的核心部分。
常用的发生方式包括基于电压控制振荡器（VCO）的扫频方式和基于定时器的计数方式。
在这里我们采用基于定时器的计数方式实现水平扫描信号的发生。
3.扫描控制扫描控制是显示波器水平扫描系统的关键，它确定了信号在水平方向上扫描的速度和范围。
采用可调控的电压以及定时器的计数控制方式，可以实现对扫描速度进行调节。
4.水平位置控制水平位置控制是显示波器水平扫描系统的另一个重要部分。
一般采用电压调节方式来实现水平位置的控制。
通过改变给定的水平位置电压值，可以调节扫描的起始位置。
5.信号放大与输出最后，需要对扫描过程中采样得到的数字信号进行放大处理，并将放大后的信号通过显示屏幕进行输出。
常用的放大方式包括运算放大器放大和数模转换放大等。
三、实现步骤基于以上设计思路，我们可以按照以下步骤来实现显示波器水平扫描系统。
1.设计信号输入电路，将外部模拟信号转换为数字信号。
2.设计采样电路，对输入信号进行离散化处理。
3.基于定时器设计水平扫描信号发生电路。
通过定时器的计数方式控制扫描信号的频率。
4.设计扫描控制电路，采用可调控的电压调节扫描速度。
5.设计水平位置控制电路，通过改变电压调节扫描起始位置。
物理实验技术中电子数字示波器的使用技巧详解
物理实验技术中电子数字示波器的使用技巧详解引言：电子数字示波器是物理实验中常用的工具，它能够帮助实验者观测和记录电信号的波形。
本文将详解电子数字示波器的使用技巧，以帮助物理实验者更好地进行实验。
一、电子数字示波器的基本原理电子数字示波器是一种能够通过数字化的方式观测和测量电信号的设备。
其基本原理是将被测电信号转化为模拟信号，然后通过A/D转换器将其转换为数字信号，最后通过显示屏显示出波形。
在实验中，我们主要需要掌握以下几个关键技巧。
1. 利用触发功能触发是帮助示波器捕获和锁定特定信号的重要功能。
实验者可以根据实验需求设置合适的触发方式和触发电平，使示波器在特定条件下进行波形捕获。
触发功能的正确使用能够帮助实验者提高波形的稳定性和可靠性。
2. 选择合适的带宽示波器的带宽是指示波器能够显示的最高频率的上限。
在实验中，为了确保测量的准确性，实验者应根据被测信号的频率范围选择合适的示波器带宽。
若带宽不足，则会出现信号失真和不准确的情况。
3. 设置合适的垂直和水平缩放垂直缩放是指调整示波器的垂直灵敏度，即使波形在显示屏上充满整个垂直范围。
水平缩放是指调整示波器的水平灵敏度，以适应波形的显示时间和频率。
实验者应根据被测信号的振幅和频率范围，合理设置示波器的垂直和水平缩放，以充满整个显示屏并保持波形的清晰可见。
4. 选择合适的触发模式示波器一般有自动和正常两种触发模式。
自动模式适用于非周期性信号的观测，而正常模式适用于周期性信号的观测。
在实验中，根据被测信号的特点选择合适的触发模式，能够更好地捕获和显示信号的波形。
二、电子数字示波器的使用技巧1. 基本操作在使用示波器之前，首先应熟悉示波器的基本操作。
包括打开示波器电源，连接被测信号，调整触发方式和触发电平，以及调整垂直和水平缩放等。
熟练掌握这些基本操作能够提高实验效率和数据的准确性。
2. 信号标定在实验中，为了测量信号的幅值和频率，需要进行信号标定。
示波器通常有内置的功能可以进行信号标定。
模拟与数字示波器时间因数检定方法的差异与结果分析
模拟与数字示波器时间因数检定方法的差异与结果分析作者：黄劲来源：《商品与质量·消费视点》2013年第11期摘要：示波器按照其工作原理的不同包括数字示波器与模拟示波器两种，就目前来看，影响模拟示波器准确性的因素包括示波器输出信号、测量人员分辨力、电平不准确、测量重复性等因素，在这几项因素之中，电平不准确对于测量的影响很小，可以忽略不计；而影响数字示波器测量结果的因素则主要为示波器本身的因素，两者的误差约为10000倍，考虑到数字示波器自身延迟时间会对不确定度产生较大的影响，因此，在检定模拟示波器与数字示波器时需要使用不同的测量方式，分析不准确度的影响，从而达到最精确的数值。
本文主要分析模拟与数字示波器时间因数检定方法的差异与结果。
关键词：模拟示波器；数字示波器；时间因数检定方法；差异；结果一、引言示波器是一种应用范围十分广泛的测量仪器，按照其工作原理的不同包括数字示波器与模拟示波器两种，在示波器的工作过程中，会受到时间因素的影响，模拟示波器其水平扫描参数是依照模拟示波器检定程序而制定，但是，若数字示波器也根据以上的方式进行检定，那么就难以得到最准确的结果，考虑到这一因素，数字示波器不适宜按照以上的方式来检定。
二、模拟与数字示波器时基电路原理分析对于示波器来说，时间因素与示波器时基电路性能有着密切的关系，而模拟示波器时基电路包括扫描电压发生器、扫描门、释抑电路与电压比较器几个部分组成，能够在模拟示波器屏幕之中产生驱动扫描电压，在偏转系数的变化之下，时基电路也会发生周期性的变化，会增加斜坡，继而实现对电压的扫描，随着斜坡电压的上升，斜坡扫描电压的最大值以及最小值就会出现在屏幕上。
其中，相应的水平时间因数与扫描上升的时间相对应，而扫描上升时间的变化由扫描过程中各个档位不同阻容值来决定，从这一层面而言，在扫描过程中产生的误差也会不尽相同，在对其进行检定时必须要分析到每个档位的扫描时间因数。
数字示波器一般使用数字采集原理对信号波形进行采集，数字示波器内部时基信号主要由晶体振荡器产生，经过处理的信号经过相应的处理之后就会通过分频组合得出不同的扫描时间以及采样率，此时，数字示波器就能够根据相关的扫描显示时间与采样率对信号进行相应的量化与编码，再使用二进制的形式将处理后的数据储存与储存器之中，此外，再经过触发功能电路进行判定与触发，再通过模拟的形式显示出来，将波形展示出来。
数字示波器计量校准中的若干问题讨论
数字示波器计量校准中的若干问题讨论数字示波器是现代电子测试中常用的一种设备，它可以将电信号转换为数字信号进行处理和显示。
然而，在数字示波器的使用过程中，由于各种因素的影响，其测量结果可能会存在误差。
因此，数字示波器的计量校准显得尤为重要。
本文将从若干问题的角度，对数字示波器计量校准中的一些关键问题进行探讨和分析。
一、数字示波器的基本原理数字示波器是一种利用模数转换技术将模拟信号转换为数字信号的仪器。
它主要由信号输入模块、模数转换器、数字信号处理器以及显示器等部分组成。
在数字示波器中，模数转换器是关键部件，其主要功能是将模拟信号转换为数字信号。
数字信号处理器则通过对数字信号进行处理，实现信号的分析、存储和显示等功能。
二、数字示波器的误差来源数字示波器的测量误差来源较多，主要包括以下几个方面：1. 信号源的误差：信号源的稳定性、精度和频率响应等因素都会对数字示波器的测量结果产生影响。
2. 传感器的误差：传感器的灵敏度、线性度、温度漂移等因素也会对数字示波器的测量结果产生影响。
3. 数字示波器本身的误差：数字示波器的采样率、分辨率、灵敏度、噪声等因素也会对测量结果产生影响。
4. 测量环境的误差：测量环境中的温度、湿度、电磁干扰等因素也会对数字示波器的测量结果产生影响。
三、数字示波器的计量校准数字示波器的计量校准是保证其测量准确性的重要手段。
数字示波器的计量校准主要包括以下几个方面：1. 信号源校准：对信号源进行校准，确保其输出信号的精度和稳定性。
2. 传感器校准：对传感器进行校准，确保其灵敏度、线性度和温度漂移等指标符合要求。
3. 数字示波器自身校准：对数字示波器进行自身校准，包括采样率、分辨率、灵敏度和噪声等指标的校准。
4. 测量环境校准：对测量环境进行校准，确保温度、湿度和电磁干扰等因素的影响得到控制。
数字示波器的计量校准应该定期进行，一般建议每年进行一次。
在进行计量校准时，需要使用标准信号源和标准传感器进行比对校准，确保数字示波器的测量结果符合要求。
按模拟示波器检定方法评价数字示波器的若干问题探讨
上;6 分压箱倍数开关转至相应的倍数,以防止分压箱过载;7 缓慢调节自耦调压器,使被检钳形电流表指示在某一带数字的分度线处,然后调节YY10热电比较仪的电流调节器,平衡此时的热偶电动势,使检流计指示在零位,之后,将XF1b校验装置上的电流种类开关转向 直流 位置,使被测钳形电流表进入直流电路中,在其他条件不变的情况下,调节YJ6直流调节器,使YY10热电比较仪再次平衡;8 用UJ41直流电位差计测定此时的被测电流在标准电阻上产生的电压值,用此电压值除以标准电阻的阻值,再由式(3)就可以求出被检钳形电流表在该数字分度线处的实际值,进而由式(4)和式(5)可以确定出被检钳形电流表的误差值。
四、结语通过上述分析可以看到,采用本文所叙述的方法检定0 1级以下的精密指示钳形电流表的示值误差其方法是切实可行的。
参考文献[1]陆文骏,陆焱 高精度钳形表设计原理,电测与仪表,1995,32(6):3~4[2]上海电表厂 XF1b交、直流精密电表校验装置使用说明书上海电表厂,1982:18~19按模拟示波器检定方法评价数字示波器的若干问题探讨陈长龄宋玉娥(电子科技大学,成都市610054)摘要本文按模拟示波器的检定方法对数字示波器的垂直幅度参数,扫描时间参数和脉冲测量功能评价方法进行探讨,以为数字示波器评价测试提供参考。
关键词数字示波器示波器检定自动参数测量一、前言目前数字示波器正在普遍推广应用,特别是推出TDS700和TDS200系列后,使得数字示波器代替模拟示波器的趋势更加明显,因此如何评价数字示波器已摆在计量工程师面前。
目前,国内外均无数字示波器检定规程,都参照模拟宽带示波器检定规程。
这样,数字示波器的评价至少有两个难题有待解决。
1 各厂商的数字示波器的技术条件不统一,技术参数定义内含不一致。
例如:扫描时间相关的误差就有:时基误差!0 005%或!0 1%+15ps,时间间隔误差!200ps,游标误差!0 05%,时间误差!50ps等定义方法。
数字示波器的实验内容和主要步骤
一、实验仪器图片参照1、函数信号发生器图片2、数字示波器图片TDS2002数字示波器TDS1001B数字示波器二、实验内容介绍实验内容一：熟悉数字示波器面板各功能键实验内容二：1.简单测量正弦信号的频率、周期及峰—峰值1）选择输出信号为正弦信号，按下“DEFAULT SETUP”按钮，再按下“AUTO SET”按钮，综合使用仪器按钮，使得数字示波器的屏幕正好显示3个周期的正弦波。
2）按下数字示波器的“CH1 MENU”按钮，此时屏幕出现的菜单对应“探棒”选择“1 X ”档；3）使用数字示波器的“MEASURE”按钮，选择测量类型，测量出此3个周期的频率、周期及峰—峰值。
4）如此完成了一次测量，重复步骤3），共完成此3个周期信号频率、周期及峰—峰值的8次测量，并写出各物理量仪器的示值误差。
2.使用软件打印此3个周期的正弦信号。
使用软件打印出前一步骤所对应的3个周期正弦信号。
注意：TDS2002型数字示波器使用的是“WaveStar”软件；TDS1001型数字示波器使用的是“NI Signal Express Tektronix Edition”软件记录下“使用软件打印正弦波信号图形”的详细操作步骤。
附一：采用计算机中的“WaveStar”软件打印图形1)打开“WaveStar”软件,点击左边界面“Local”选项的“+”，弹出“Tek TDS 1000 Series”选项；2) 点击“Tek TDS 1000 Series”选项的“+”，然后点击“Data”选项的“+”;3)将“Waveforms”选项打开；4)这时点击“File”→“New Datesheet”→“YTsheet”，点击“OK”；5)击中界面左边“Waveforms”的“CH1”，并拖动到“YTsheet”工作表里；6)这时点击“Edit”→“New Annotation”,出现一个注释框，在注释框里输入注释信息（比如图形名称、姓名、学号、班级等）；7)在图上右击，选择“Print Datasheet…”→“OK”（或者：选择打印图标“Print Datasheet”），这个时候就会在打印机上打印出图形。
数字示波器校准及测量不确定度评定的分析
数字示波器校准及测量不确定度评定的分析摘要：在国家工业仪器仪表体系内，数字示波器始终占有非常重要的地位，而为了保障数字示波器的准确使用，需借助校准实验室对其进行严格的校准评价。
对此，文章从国家校准实验室所制定的相关标准出发，基于实际的实验室测量环境和JJF1057-1998《数字存储示波器校准规范》指出了具体的数字示波器校准及测量方法，同时也在分析评定其测量不确定的基础上验证了测量结果的可信性，旨在给予校准实验室其他校准项目一定的参考。
关键词：数字示波器；校准；测量；不确定度评定引言：近年来，伴随着我国科技水平的显著提高，仪器仪表于工业发展过程中所发挥的作用愈发凸显，而在实际仪器仪表应用过程中，人们往往需以严格的校准标准来保障其应用的可行性和可信性。
在此背景下，我国针对仪器仪表测量不确定度已经出台了包括JJF1059.1-2012在内的技术标准文件，这一方面为仪器仪表校准作业的准确进行提供了保障，另一方面也验证了评定测量不确定度对于保障仪表质量的重要意义。
对此，围绕数字示波器校准及测量不确定度评定进行具体分析，既符合数字示波器的应用要求，又满足工业测量仪器的发展需求。
1、数字示波器校准及测量概述1.1数字示波器的基本概念和主要类型数字示波器是集数据采集、A/D转换等一系列技术为一体所诞生的高性能示波器，其中，数字示波器具备多级菜单，能够满足不同用户的不同功能需求，尤其是以信息存贮为主要功能数字示波器的应用，不仅能够实现对于波形的实时存储，同时也能在长期保存波形数据的基础上满足使用人员的技术需求。
此外，针对常见数字示波器种类，除上述提到的用于信息存贮的数字存贮示波器外，数字荧光示波器以及混合信号示波器同样有着非常广泛的应用范围，其中，前者多用于反馈多层次辉度的长时间信号，后者则多用于就数模混合信号进行分析。
1.2数字示波器校准及测量的价值在实际数字示波器使用过程中，人们对于数字示波器的要求往往体现在两方面，其一为基本测量性能，其二为数据分析处理能力。
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数字示波器水平扫描时间检定方法的研究
示波器是用量最多、用途最广的电子测量仪器，是观察和测量电子波形不可缺少的工具。
随着科学技术的发展，数字示波器逐步代替模拟示波器，应用越来越广泛。
针对数字示波器与模拟示波器的扫描时间工作原理不同，探讨了几种检定数字示波器水平扫描系数的方法。
标签：数字示波器；水平扫描时间；计量检定
1 前言
示波器作为一种通用测量仪器，在科研、教学、生产等方面得到广泛应用。
它除了可以用于显示波形外，还可以用来测量各种波形参数。
随着科学技术的发展，示波器从早期的模拟示波器发展至现阶段功能强大、性能卓越的数字示波器。
数字示波器除了具有模拟示波器的功能外，还有强大的数据处理功能，在检定数字示波器时，扫描时间系数误差是必须检定的项目。
由于数字示波器采用晶振作为其时间基准，时间测量准确度比起模拟示波器有了很大的提高，因此，检定数字示波器时间扫描准确度已不能照搬模拟示波器的检定方法。
2 示波器水平扫描工作原理
2.1 模拟示波器扫描时间工作原理
模拟示波器扫描系统，也称时基电路，用来产生一个随时间做线性变化的扫描电压，这种扫描电压随时间的变化关系如同锯齿，故称锯齿波电压，这个电压经过x轴放大器放大后加到示波管的水平偏转板上时，电子束产生水平扫描，这样屏幕上的水平坐标变成时间坐标，y轴输入的被测信号波形就可以在时间轴上展开。
电子束在锯齿波电压的控制下，周而复始地从左到右沿x轴等速移动，这个过程被称之为”扫描”。
由于光点在x轴的位置与时间有关，所以光点扫描的轨迹也称为”时间基线”，简称时基。
扫描时基是指光迹在x方向偏转一格所对应的扫描时间，其单位是s/div、ms/div或μs/div。
2.2 数字示波器水平扫描工作原理
当信号进入数字示波器时，在信号到达显示器的偏转电路之前，示波器将按一定的时间间隔对信号进行采样。
对输入信号进行采样的速度称为采样速率，由采样时钟控制，一般为每秒20MS/s到200MS/s，然后变换成二进制字，贮存在存储器中。
数字示波器采用内置晶振作为时间基准，微处理器自动计算出两扫描点之间的时间差值，换算出相应的扫描时间并显示出来。
数字示波器扫描时间的准确度主要取决于所采用晶振的频率准确度和稳定度，同时也与采样速率以及触发抖动有关，晶振的频率准确度一般为10-4～10-6量级。
3 模拟示波器和数字示波器水平扫描检定区别
检定模拟示波器水平扫描时间系数时，按照模拟示波器检定规程来进行，由于模拟示波器光点直径的大小以及人眼分辨率等原因，当扫描时间系数变化小于0.1%时，人眼就根本分辨不出差别，所以示波器校准仪其时标最小变化量为0.1%。
示波器校准仪输出一个标准时标信号，使得该时标波形第2个波峰和第10个波峰分别与对应10%和90%的被测示波器荧光屏水平刻度线相重合，此时读取示波器校准仪上所显示的时标波形误差，即为被测模拟示波器扫描时间系数该档级示值误差。
由于目前尚没有数字示波器的检定规程，一般都参照模拟示波器检定规程来校准数字示波器。
由于数字示波器对被观测信号进行了幅度和时间数字化，并辅以自动参数测量功能，往往在测量时进行内插数据处理，从而进一步提高幅度、时间数字化分辨力，这样示波器幅度和时间技术参数准确度远优于等带宽的模拟示波器。
如果直接送一个时标信号给数字示波器，然后用检定模拟示波器扫描时间系数误差的检定方法来检定数字示波器的扫描时间准确度，这是无法测量出数字示波器的扫描时间准确度的，因为用人眼直接观察示波器所能觉察到的最小变化为0.1%，而数字示波器的扫描时间准确度至少为0.02%，0.02%的误差用人眼根本无法分辩。
因此示波器校准仪显然已不适合，并且手动测量误差大，需要寻找新的检定方法来检定数字示波器的水平扫描时间系数。
4 数字示波器水平扫描检定方法
4.1 采用时基放大的方法
①当数字示波器无时间延迟（delay）功能时
没有时间延迟功能的数字示波器，如果按照模拟示波器的检定方法来检定数字示波器，则每一档的扫描时间误差都是0。
但如果采用时基放大的方法，就可以检定出误差了。
如检定1ms/div档，输入时间间隔为1ms的时标，检定时采用1μs/div的扫描档来看，此时时间扫描准确度2×10-4被放大了1000倍，变为20%，此时通过人眼完全可以观看出误差了。
检定方法：首先在1μs扫描档将第一个时标脉冲与示波器的水平刻度中线对准，然后调节位移使时标向前移动，直至第二个脉冲出现在屏幕上，此时示波器所测出的时间间隔与输入时标信号之间的偏差再除以1ms所得值的百分数即为扫描时间系数误差。
②当数字示波器具有时间延迟（delay）功能时
当数字示波器具有时间延迟（delay）功能时，设置时标周期为10ms，将扫描时间系数设置为10ms/div。
按下数字示波器的DELAY按钮来启动延时功能，逆时针旋转水平POSITION按钮来设置延迟为10毫秒整，然后再将扫描时间系数设置为1μs/div，此时己经将时基相应的放大了10000倍，这样就能测出误差了。
注意此时设定的时基应该满足可以明显看出误差的要求，至少应该满足
时基=触发延时×0.01%。
4.2 直接测量数字示波器时基频率
如果数字示波器有时基信号输出口，可以用频率计直接测量该时基频率，计算出其误差。
4.3 测量数字示波器的扫描速度
用检定合格的时标产生器，采用直接检定法，按照数字示波器的标称水平扫描速度s/div，用一个和标称扫速相同的时标输入到示波器的垂直通道，使示波器屏幕上每一个水平格上正好出现一个时标，检定示波器的水平扫描速度，是否与标准的时标信号相符合。
读出的数据算出相对误差值，计算出扫描时间系数误差。
5 结束语
本文给出了几种数字示波器水平扫描时间的检定方法，根据设备的不同，选用不同的测量方法，更好地实现数字示波器的水平扫描时间系数的检定。
参考文献
[1]JJG262-1996模拟示波器检定规程[M] 中国计量出版社1996.
[2]陆福敏，詹志强，数字示波器扫描时间的探讨，电子测量与仪器学报，2004.
[3]容希，数字示波器参数校准方法探讨，管理与技术，2007.。