实验四 峰值谷值检测实验
夫兰克赫兹实验报告
大学物理实验报告夫兰克—赫兹实验一：实验目的1．测量氩原子的第一激发电位，加深对原子能级的理解。
2．了解夫兰克和赫兹在研究原子内部能量问题时所采用的基本实验方法。
了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像和影响这个过程的主要物理因素。
二：实验原理1．玻尔提出的量子理论指出：⑴ 原子只能较长久地停留在一些稳定状态（简称定态），原子在这些状态时，不发射或吸收能量；各定态有一定的能量，其数值是彼此分立的，这些能量值称为能级，最低能级所对应的状态称为基态，其他高能级所对应的态称为激发态。
原子的能量不论通过什么方式发生改变，它只能使原子由一个定态跃迁到另一个定态。
⑵ 原子从一个定态跃迁到另一个定态而发射或吸收辐射时，辐射频率是一定的。
如果用Em 和En 代表有关两定态的能量，辐射的频率ν确定于普朗克公式：n m E E h -=ν （8-1）式（8-1）中的h 为普朗克常数，其值为6.6260×10-34J·s 。
为了使原子从低能级向高能级跃迁，可以通过具有一定频率ν的光子来实现，也可以通过具有一定能量的电子与原子碰撞（非弹性碰撞）进行能量交换的方法来实现。
后者为本实验采用的方法。
设初速度为零的电子在电势差为V 的加速电场作用下，获得eV 的能量。
在充氩气的夫兰克—赫兹管中，具有一定能量的电子将与氩原子发生碰撞。
如果以E0代表氩原子的基态能量，E1代表氩原子的第一激发态的能量，当电子与氩原子相碰撞时传递给氩原子的能量恰好是eV0=E1-E0 （8-2）则氩原子就会从基态跃迁到第一激发态，而相应的电势差V0称为氩原子的第一激发电位。
其他元素气体原子的第一激发电位也可以按此法测量得到。
1914年，夫兰克和赫兹首次用慢电子轰击汞蒸气中汞原子的实验方法，测定了汞原子的第一激发电位。
2．夫兰克—赫兹实验的物理过程本仪器采用的充氩四极夫兰克—赫兹管，实验原理如图8-1所示图8 -1 夫兰克—赫兹实验原理图管内有发射电子的阴极K ，它由VF 通电加热管中的灯丝K 而产生热电子发射。
峰值能量的峰峰值检波
峰值能量的峰峰值检波（最新版）目录一、引言二、峰值能量的概念三、峰峰值检波的原理四、峰峰值检波的应用五、总结正文一、引言在现代科学研究和工程技术领域中，峰值能量的检测与测量已成为一个重要的课题。
为了更好地理解和掌握峰值能量的特性，科学家们研究了一种名为峰峰值检波的技术。
本文将围绕峰值能量的峰峰值检波展开讨论，介绍其原理和应用。
二、峰值能量的概念峰值能量是指在一个特定时间段内，能量波形的最大值。
在信号处理领域，峰值能量常用于衡量信号的强度和幅度。
峰值能量的计算公式为：峰值能量 = (1/T) * ∫ |x(t)| dt，其中 T 表示时间段，x(t) 表示信号的函数表达式。
三、峰峰值检波的原理峰峰值检波，顾名思义，是一种检测信号峰值能量的方法。
其基本原理是：通过对信号进行积分，求得信号在一定时间内的峰值能量，从而得到信号的强度和幅度信息。
具体操作过程是：将输入信号与一个基准信号进行比较，求得信号的峰值，然后根据峰值和基准信号的关系，计算出信号的峰值能量。
四、峰峰值检波的应用峰峰值检波技术在多个领域都有广泛的应用，例如：1.通信系统：在数字通信系统中，峰值能量是一个重要的性能指标。
通过测量峰值能量，可以评估通信系统的性能和信道质量。
2.雷达技术：在雷达系统中，峰值能量可以用来衡量目标回波的强度，从而提高雷达的探测能力和分辨率。
3.声学测量：在声学领域，峰值能量可以用来测量声波的强度，从而评估声源的能量和声场的特性。
4.地震勘探：在地震勘探中，峰值能量可以用来评估地震波的能量和地震源的强度，从而提高地震勘探的准确性。
五、总结综上所述，峰峰值检波技术在峰值能量的检测和测量中发挥着重要作用。
其原理简单，应用广泛，为各领域的研究和实践提供了有力的支持。
峰值和谷值电压检测 2
峰值和谷值电压检测史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析一、前言峰值检测电路（PKD，Peak Detector）的作用是对输入信号的峰值进行提取，产生输出Vo = Vpeak，为了实现这样的目标，电路输出值会一直保持，直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。
峰值检测电路在AGC（自动增益控制）电路和传感器最值求取电路中广泛应用，自己平时一般作为程控增益放大器倍数选择的判断依据。
有的同学喜欢用AD637等有效值芯片作为程控增益放大器的判据，主要是因为集成的方便，但个人认为是不合理的，因为有效值和信号的正负峰值并没有必然联系；其次，实际应用中这类芯片太贵了。
当然，像电子设计竞赛是可以的，因为测试信号总是正弦波，方波等。
二、峰值检测电路原理顾名思义，峰值检测器（PKD，Peak Detector）（本文默认以正峰值检测为例）就是要对信号的峰值进行采集并保持。
其效果如下如（MS画图工具绘制）：根据这样的要求，我们可以用一个二极管和电容器组成最简单的峰值检测器。
如下图（TINA TI 7.0绘制）：这时候我们可以选择用面包板搭一个电路，接上信号源示波器观察结果，但在这之前利用仿真软件TINA TI进行简单验证会节省很多时间。
通过简单仿真（输入正弦信号5kHz,2V pp），我们发现仅仅一个二极管和电容器组成的峰值检测器可以工作，但性能并不是很理想，对1nF的电容器，100ms后达到稳定的峰值，误差达10%。
而且，由于没有输入输出的缓冲，在实际应用中，电容器中的电荷会被其他部分电路负载消耗，造成峰值检测器无法保持信号峰值电压。
因此我们可以用模电书上说的“超级二极管”代替简单二极管（TINA TI 7.0绘制）：从仿真结果来看，同等测试条件下，检测误差大大减小。
但我们知道，超级二极管有一个缺点，就是Vi从负电压变成正电压的过程中，为了闭合有二极管的负反馈回路，运放要结束负饱和状态，输出电压要从负饱和电压值一直到（Vi+V二极管）。
峰值能量的峰峰值检波
峰值能量的峰峰值检波1. 引言峰值能量的峰峰值检波是一种常用于信号处理和测量领域的技术。
它可以用来检测信号中的最大和最小幅值，并计算其差值，即峰峰值。
通过这种方法，我们可以获取有关信号强度、功率和动态范围等重要信息。
在本文中，我们将介绍峰值能量的概念、原理以及如何进行峰峰值检波。
我们还将讨论该技术在不同领域中的应用，并探讨其优点和局限性。
2. 峰值能量的概念和原理2.1 峰值能量在信号处理中，峰值能量是指信号在一段时间内达到的最大能量。
它是描述信号强度和功率的重要指标之一。
对于周期性信号，其峰值能量可以通过计算一个周期内各点幅值的平方和来获得。
2.2 峰峰值峰峰值是指一个信号中最大幅度和最小幅度之间的差异。
它可以表示信号振幅的范围大小。
峰峰值通常用于衡量信号的动态范围，即信号的最大可测量范围。
2.3 峰峰值检波原理峰峰值检波是一种用于测量信号中最大和最小幅度的方法。
它通过将信号与一个参考电平进行比较，从而确定信号的峰值和谷值。
具体步骤如下：1.设置一个参考电平，通常为零。
2.将信号与参考电平进行比较。
如果信号超过参考电平，则记录其幅度作为当前的峰值；如果信号低于参考电平，则记录其幅度作为当前的谷值。
3.在整个信号周期内重复步骤2，直到得到一个完整的峰峰值。
4.计算得到的峰峰值，即为信号的振幅范围。
3. 峰峰值检波应用3.1 电子测量在电子测量中，峰峰值检波广泛应用于测量各种类型的信号。
例如，在音频领域中，可以使用该技术来测量音频信号的振幅范围，以确保音频设备正常工作。
在无线通信中，峰峰值检波可用于测量无线电信号的强度和功率，从而评估通信质量。
3.2 振动分析在振动分析领域，峰峰值检波可用于测量机械设备的振动幅度。
通过监测设备振动的最大和最小幅度，可以及时发现设备故障和异常。
这对于预防设备损坏、提高生产效率至关重要。
3.3 光学测量在光学测量中，峰峰值检波可以用来评估光信号的强度和稳定性。
例如，在光纤通信中，可以使用该技术来测量光信号的功率范围，并确定光纤传输的质量。
示波器的峰值检测和有效值测量
示波器的峰值检测和有效值测量示波器（oscilloscope）是一种广泛应用于电子行业的仪器，用于显示和测量电信号的波形。
在信号测量过程中，峰值检测和有效值测量是示波器的两个重要功能。
本文将深入探讨这两种测量方法的原理和应用。
一、峰值检测峰值检测是指示波器测量一段时间内信号的最大振幅。
此功能对于测量脉冲信号的幅度、测量交流信号的峰峰值等都非常有用。
峰值检测采用的是峰值检测电路，电路主要由快速整流电路和保持电路组成。
快速整流电路通过快速将信号转换为单方向的电压，保持电路则将最大峰值保持在示波器屏幕上显示。
峰值检测功能使得我们能够直观地获取信号的最大振幅，帮助我们进行信号分析和故障排除。
二、有效值测量有效值测量是指示波器计算一段时间内信号的均方根值。
有效值是交流信号最基本的特性之一，常用于电压、电流和功率的测量中。
无论是正弦波还是非正弦波信号，有效值都是系统能量的平均值。
示波器通过对信号波形进行采样和计算，可以准确地测量信号的有效值。
对于非正弦波形的复杂信号，示波器采用了一些数学算法进行有效值的计算，确保测量结果具有高精度和可靠性。
有效值测量在各个领域都有广泛的应用，例如在电力系统中，用于测量电压和电流的有效值以确保系统的运行安全和稳定。
在音频领域，有效值测量被用于衡量声音的音量大小。
总结：示波器的峰值检测和有效值测量是其两种重要的测量方法。
峰值检测帮助我们确定信号的最大振幅，对于分析信号特征和解决问题至关重要。
有效值测量则能够准确地计算信号的均方根值，广泛应用于各个领域的信号测量中。
无论是调试电路、测试设备还是进行音频分析，示波器的峰值检测和有效值测量功能都是不可或缺的重要工具。
通过正确理解和应用这两种测量方法，我们可以更准确地分析信号特征，提高工作效率，并解决各种电子领域的问题。
峰值检波原理
峰值检波原理
峰值检波（Peak Detection）是一种常用的信号处理技术，它
可以在信号中检测出峰值，并输出相应的峰值幅度。
在实际应用中，峰值检波被广泛应用于通信、雷达、医学影像、声音处理等领域。
本文将介绍峰值检波的原理及其在实际应用中的一些特点。
峰值检波的原理很简单，它通过对信号进行峰值检测，找出信
号中的最大值，并输出这些峰值的幅度。
在数字信号处理中，峰值
检波通常包括以下几个步骤：
1. 信号采样，首先对输入信号进行采样，将连续的模拟信号转
换为离散的数字信号。
2. 峰值检测，对采样后的信号进行峰值检测，找出信号中的最
大值。
3. 输出结果，将检测到的峰值幅度输出，作为最终的结果。
在实际应用中，峰值检波常常用于检测信号中的脉冲、噪声、
干扰等。
例如，在通信系统中，峰值检波可以用于解调调幅信号；
在雷达系统中，峰值检波可以用于检测目标的距离和速度；在医学
影像中，峰值检波可以用于检测图像中的异常区域；在声音处理中，峰值检波可以用于检测声音中的爆破声等。
峰值检波具有很高的灵敏度和抗干扰能力，能够有效地提取出
信号中的重要信息。
但是，峰值检波也存在一些局限性，例如对信
号波形的要求较高，对噪声和干扰比较敏感等。
总的来说，峰值检波是一种简单而有效的信号处理技术，它在
实际应用中有着广泛的用途。
通过对信号进行峰值检测，可以有效
地提取出信号中的重要信息，为后续的处理和分析提供有力支持。
希望本文对峰值检波原理有所帮助，谢谢阅读！。
测量正弦信号的峰峰值电压实验报告
测量正弦信号的峰峰值电压实验报告一、示波器测量时间实验：1．现象：示波器屏幕上没有任何信号。
可能的原因有：(1)示波器的电源开关没有打开；(2)亮度设置太低，请调节亮度旋扭，增加亮度；(3)波形偏离屏幕显示区，请调节上下位移旋扭和左右位移旋扭，使波形在示波器屏幕中间区域显示；(4)实验者可能将所用通道的接地旋扭按下了，这样信号就会对地短路，没有任何信号输入到示波器测量端，请将该旋扭弹起；(5)仪器相关元件损坏，请联系实验室老师解决。
2．现象：在做示波器测量时间实验中，所读波形周期与理论值相差太大。
可能是由于：(1)没有把扫描微调旋扭置于校准的位置；该旋扭位于时基旋扭下方，请将其右旋到底；(2)如果所测周期与理论值相差5倍左右，请看一下是不是将 5扩展档按下了？如果按下该档，实际时基量程只有所标的五分之一，请把旋扭弹起，或者在按下的情况下，按实际时基量程的五分之一计算即可，(该旋扭位于时基旋扭的上方)。
(3)所用信号源输出的实际频率不是实验内容的测量点频率，请注意信号源频率直接从右方LCD显示读出即可，不需将结果再乘以所用频率档；例如：信号源显示为199Hz，所用频率档为×1K档，那么信号发生器最终输出的频率是199Hz，而不是199KHz(199×1KHz)。
3．现象：在做示波器测量时间实验中，所读波形Vpp(峰峰值电压)与理论值相差太大。
可能由于：(1)没有将相关电压灵敏度微调旋扭右旋到校准位置，该旋扭位于电压灵敏度旋扭的下方；(2)所用的电压灵敏度量程与所用通道不一致，比如用通道1(CH1)测量电压，记录时误读了通道2(CH2)的电压灵敏度量程。
4．现象：实验中示波器显示的待测波形老是在屏幕上移动，测量不方便。
可能由于：(1)你所用的通道与垂直方式选择档位、触发源选择档位不一致。
例如：如果实验者用通道1测量数据，请保证垂直方式置于通道1位置，同时触发源档位也应置于通道1位置，否则波形可能不稳；(2)如果上面档位正确，请调节电平旋扭，该旋扭能调节触发电平值的大小，使待测波形稳定；5．现象：在用李萨如图形测公共信号源频率时，没有出现图形。
峰值和谷值电压检测
峰值和谷值电压检测史上最实用较深刻的峰值检测电路实例与分析一、前言峰值检测电路（PKD，Peak Detector）的作用是对输入信号的峰值进行提取，产生输出Vo = Vpeak，为了实现这样的目标，电路输出值会一直保持，直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。
峰值检测电路在AGC（自动增益控制）电路和传感器最值求取电路中广泛应用，自己平时一般作为程控增益放大器倍数选择的判断依据。
有的同学喜欢用AD637等有效值芯片作为程控增益放大器的判据，主要是因为集成的方便，但个人认为是不合理的，因为有效值和信号的正负峰值并没有必然联系；其次，实际应用中这类芯片太贵了。
当然，像电子设计竞赛是可以的，因为测试信号总是正弦波，方波等。
（本文参加了TI公司的博文比赛，觉得还行的话，希望大家帮顶一下、回复一个，谢谢大家，我会更努力的：-）二、峰值检测电路原理顾名思义，峰值检测器（PKD，Peak Detector）（本文默认以正峰值检测为例）就是要对信号的峰值进行采集并保持。
其效果如下如（MS画图工具绘制）：根据这样的要求，我们可以用一个二极管和电容器组成最简单的峰值检测器。
如下图（TINA TI 7.0绘制）：这时候我们可以选择用面包板搭一个电路，接上信号源示波器观察结果，但在这之前利用仿真软件TINA TI进行简单验证会节省很多时间。
通过简单仿真（输入正弦信号5kHz,2V pp），我们发现仅仅一个二极管和电容器组成的峰值检测器可以工作，但性能并不是很理想，对1nF的电容器，100ms后达到稳定的峰值，误差达10%。
而且，由于没有输入输出的缓冲，在实际应用中，电容器中的电荷会被其他部分电路负载消耗，造成峰值检测器无法保持信号峰值电压。
因此我们可以用模电书上说的“超级二极管”代替简单二极管（TINA TI 7.0绘制）：从仿真结果来看，同等测试条件下，检测误差大大减小。
但我们知道，超级二极管有一个缺点，就是Vi从负电压变成正电压的过程中，为了闭合有二极管的负反馈回路，运放要结束负饱和状态，输出电压要从负饱和电压值一直到（Vi+V二极管）。
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实验目的 ：
1. 掌握运算放大器性质，会用运算放大器搭出峰值、 谷值检测电路。
2. 掌握峰值、谷值检测电路的特点及性能。 3. 学会上述电路的测试和分析方法。
实验原理 :
图 4.1 正峰值检测电路
图4.1为同相端输入情形。
第一片LF356与D1、D2用作半波线性整流器， 第二片LF356为射极跟随器。当Ui为正时，第 一片LF356输出为正，D2导通，D1截止，只要 Ui略大于Uo，第一片LF356处于开环放大状态， 它使电容C迅速充电。只有当Uo=Ui时，电容C 才停止充电。因此，Uo达到Ui的最大值。当Ui 减小时，第一片LF356的输出为负，D1导通， 第二片LF356为跟随器。D2截止，电容C保持 原有充电电压Uo。
实验内容:
实验电路如图4.1、4.2所示 (1) 接通±12V电源。 (2) 测量Ui悬空时的UO值。 (3) Ui输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观 察Ui→UO波形并记录。
实验元件:
放大器 LF356 2个
电容 33p
1个
电阻 10K
4个
二极管 4148
2个
实验思考题:
➢峰值、谷值检测电路在生物医学信号处理中 有何意义？
图4.2 负峰值检测反映Ui 的负峰值，输出的Uo值为正。当Ui为负，并 且 Uo<|Ui| 时 ， 第 一 片 LF356 输 出 为 正 ， D1 截 止，D2导通，它使电容C迅速充电，Uo增大。 当Uo增至|Ui|时，电容C停止充电，Uo=|Uimin|。 当Ui>-Uo时，第一片LF356的输出为负，D1导 通，D2截止，Uc保持不变，Uo也保持不变。
➢将电路中的电容多换几个不同的容值观察效 果并解释。