第六章 时域测量
电子测量技术第7章时域测量
y
Ll 2dU A2
U
y cm
y Uy Sy
Sy
Uy y
Sy
2dU A2 Ll
V
cm
Sx
Ux x
(3)荧光屏 圆形曲面或矩形平面，内壁沉积有荧光物质。
受到电子轰击后，形成亮点。当电子束随信号电压 偏转时，这个亮点的移动轨迹形成信号波形。
激励过后，亮点辉度下降到原始值的10%时所 延续的时间称为“余辉时间”。
1.耦合方式 2.衰减器
直流、低频时： u 2 R11 1 0 0 1 u1 R9 R11 900 100 10
高频时： Z1
R9 jC6
R9
1
jC6
1
R9
jR9C6
Z2
1
R11
j R11C 7
Z2 Z1 Z2
R9
1 1
R1 1
j R11C 7 jR9C6
3. 随机等效采样 基本原理：时间间隔的产生是随机的，采样事件随机 发生在触发点之后、小于一个采样信号周期的所有时 间点上，如果所有时间点上的采样事件都发生，就可 以采集完成小于一个采样信号周期的波形的信息，通 过对随机产生的采样数据的位置重新整理，就能将这 段波形进行复现，从而实现等效采样。
图中所示，在随机等效采样中，采样脉冲的频率 保持稳定，脉冲与脉冲之间的时间T为一个恒定的值， 将这个时间T等分为若干份，图中分为4份。每次信 号触发后，触发信号与下一次采样脉冲之间都存在一 个时间差，如图中的t1、t2、t3、t4。
(1) 正弦波频率为50Hz，已知采样点为50个，经过三次样条插 值、线性插值、三次插值、最邻近插值得到的点为250个。
仪器仪表时域测量
电子测量应用案例：介绍电子测量在各个领域的应用案例， 如通信、电力、汽车、航空航天等。
信号强度测量： 用于测量信号 的幅度、频率
等参数
信号质量评估： 评估信号的清 晰度、失真度
等
干扰分析：分 析信号干扰的 类型、来源和
影响
故障诊断与排 查：通过测量 信号参数的变 化，判断通信 设备的故障位
《仪器仪表时域测量》 PPT课件
汇报人：PPT
目录
课件介绍
仪器仪表概述
时域测量原理
仪器仪表时域 测量技术
仪器仪表时域 测量应用
总结与展望
课件介绍
课件的背景和目的 课件的内容和结构 课件的特点和优势 课件的应用和价值
帮助学生掌握 仪器仪表时域 测量的基本原 理和操作方法
提高学生解决 实际问题的能 力，增强实践
时域测量原理
时域测量原理：通 过测量信号随时间 变化的特征来描述 信号的性质
时域测量方法：采 用示波器、信号发 生器、数字万用表 等仪器进行测量
时域测量特点：直 观、实时、操作简 便
时域测量应用：在 电子、通信、控制 等领域得到广泛应 用
实时性：能够实时反映信号的变化情况 直观性：通过图形或曲线直接展示信号特征 灵活性：适用于各种不同类型的信号测量 高精度：能够实现高精度的信号测量和分析
汽车电子测量技术发展趋势：探讨汽车电子测量技术的发 展趋势，如智能化、网络化、集成化等。
汽车电子测量应用前景：分析汽车电子测量应用的前景， 如提高汽车性能、降低油耗、减少排放等。
飞机飞行状态监测：利用仪器仪表对飞机飞行过程中的各种状态参数进 行实时测量，如速度、高度、加速度等。
航空发动机性能测试：通过仪器仪表对航空发动机的各项性能指标进行 测量，如推力、耗油量、排气温度等，以评估发动机的工作状态和性能。
电子测量与仪器 第六章 时域测量
第六章时域测量（示波器）6．1 通用示波器由哪些主要电路单元组成?它们各起什么作用？它们之间有什么联系？6．2 通用示波器垂直偏转通道包括哪些主要电路？它们的主要作用是什么？它们的主要工作特性是什么？6．3 简述通用示波器扫描发生器环的各个组成部分及其作用？6．4 在示波器的水平和垂直偏转板上都加正弦信号所显示的图形叫李沙育图形。
如果都加上同频、同相、等幅的正弦信号，请逐点画出屏幕上应显示图形；如果两个相位差为90°的正弦波，用同样方法画出显示的图形。
6．5 现用示波器观测一正弦信号。
假设扫描周期（T x）为信号周期的两倍、扫描电压的幅度V x＝V m时为屏幕X方向满偏转值。
当扫描电压的波形如图6.42的a、b、c、d所示时，解：a bc dVx6．6 试比较触发扫描和连续扫描的特点。
6．7 一示波器的荧光屏的水平长度为10cm ，现要求在上面最多显示10MHz 正弦信号两个周期（幅度适当），问该示波器的扫描速度应该为多少？解：正弦信号频率为10MHz ，T ＝s f T 76101101011-⨯=⨯==，要在屏幕上显示两个周期，则显示的时间为s 71022T t -⨯==，扫描速度为s cm /10501021067⨯=⨯-6．8 示波器观测周期为 8ms ，宽度为 1ms ，上升时间为 0.5ms 的矩形正脉冲。
试问用示波器分别测量该脉冲的周期、脉宽和上升时间，时基开关（ t/cm ）应在什么位置（示波器时间因数为 0.05μs ～0.5s ，按 1－2－5 顺序控制）。
解：在示波器屏幕上尽量显示一个完整周期，而水平方向为10cm ，所以测量周期时，8ms/10cm ＝0.8ms/cm ，时基开关应在1ms 位置，测量脉宽时，1ms/10cm ＝0.1ms/sm ，时基开关应在100μs 位置，测量上升时间时，0.5ms/10cm ＝50μs/cm 时基开关应在50μs 位置6．9 什么是非实时取样？取样示波器由哪些部分组成？各组成部分有何作用？说明取样示波器观察重复周期信号的过程。
第6章时域测量
Ua
L
图6.4 电子束的偏转
Ls y U y hyU y 2bU a
3.
荧光屏
在示波管正面内壁涂上一层荧光物质，荧光物质将高速电子的 轰击动能转变为光能，产生亮点。 余辉时间：当电子束从荧光屏上移去后，光点仍能在屏上保持 一定的时间才消失。从电子束移去到光点：亮度下降为原始值 的10％，所延续的时间称为余辉时间． 不同荧光材料余辉时间不一样： 小于10μs的为极短余辉； 10μs～1ms为短余辉（通常是蓝色，便于摄影感光）； 1ms～0.1s为中余辉（通常为绿色，眼睛不易疲劳）； 0.1s～1s为长余辉（通常是黄色）； 大于1s为极长余辉（通常是黄色）。
主要按钮：垂直（Y）位移-----调Y放大器直流电位，使水平基 线上下移动。 寻迹-----有时Y增益过大,基线跑出屏幕,按“寻迹” 使增益大大降低拉回基线 倍率-----若把“倍率”置于“×5”,则负反馈减小， 增益增加5倍，这便于观测微弱信号。
6.4.3
示波器的X(水平)通道
示波器的X通道主要由扫描发生器环、触发电路和X放大器 组成．（见前第19张幻灯稿：示波器组成框图）
6.2 显示屏
静电偏转：光点轨迹显示 示波管CRT 磁场偏转：光栅增辉显示显示 液晶屏LCD+背光板 被动发光： 平板显示FPD 主动发光 液晶屏TFT
显示屏的种类
荧光屏VFD 等离子PDP 发光二极管LED 电致发光EL板 场致发射FED
当前用于示波器的主要是：示波管、TFT液晶屏及荧光屏 VFD。本节着重介绍当前应用最广的示波管和TFT液晶屏。
Tn
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2
ux
3
4 5
6
7
第6章时域测量
第6章 时域测量
2．通用示波器旳选用原则
上升时间tx=0
BW=100MHz
tr
0.35 BW
tr=0.35/100=3.5ns tx=10ns
屏幕上看到旳上升时间trx为 trx tx2 tr2
则被测信号旳上升时间
tx tr2x tr2
第6章 时域测量
trx trx tr
第6章 时域测量
6．3．2 显示两个变量之间旳关系
第6章 时域测量
图6．11 用示波器显示射极输出器旳跟随特征
第6章 时域测量
6. 6.4
4.
1 通 用 示 波 器 旳 构 成
通用电子示波器
第6章 时域测量
❖ 6．4．2 示波器旳Y(垂直)通道 ❖ 垂直通道旳任务是检测被观察旳信号，并将
它无失真或失真很小地传播到示波管旳垂直 偏转极板Y上。同步，为了与水平偏转系统配 合工作，要将被测信号进行一定旳延迟。为 了完毕上述任务，垂直偏转系统由探头、输 入衰减器、Y前置放大器、延迟线和Y输出放 大器构成。
第6章 时域测量
第6章 时域测量
❖ 6.1 时域测量引论 ❖ 6.2 示 波 管 ❖ 6.3 波形显示原理 ❖ 6.4 通用电子示波器 ❖ 6.5 取样技术在示波器中旳应用 ❖ 6.6 数字示波器
第6章 时域测量
6.1 时域测量引论
6.1.1电子示波器旳功用 ❖ 电子示波器简称示波器。它是
一种用荧光屏显示电量随时间变化 过程旳电子测量仪器。它能把人旳肉眼无法直接观察 旳电信号，转换成人眼能够看到旳波形，详细显示在 示波屏幕上，以便对电信号进行定性和定量观察，其 他非电物理量亦可经转换成为电量使用示波器进行观 察，示波器是一种广泛应用旳电子测量仪器，它普遍 地应用于国防、科研、学校以及工、农、商业等各个 领域。
时域测量与频域测量
时域测量与频域测量测量被测物件在不同时间的特性，即把它看成是一个时间的函数f(t)来测量，称为时域测量。
例如，对图中a的信号f(t)可以用示波器显示并测量它的幅度、宽度、上升和下降时间等参数。
把信号f(t)输入一个网络，测量出其输出信号f(t)，与输入相比较而求得网络的传递函数h(t)。
这些都属於时域测量。
对同一个被测物件，也可以测量它在不同频率时的特性，亦即把它看成是一个频率的函数S(ω)来测量，这称为频域测量。
例如，对信号f(t)可以用频谱分析仪显示并测量它在不同频率的功率分布谱S(ω)，如图b。
把这个信号输入一个网络,测量出其输出频谱S′(ω)，与输入相比较而求得网络的频率回应G（ω）。
这些都属於频域测量。
用一个频率可变的正弦（单频）信号作输入，测量出在不同频率时网络输出与输入功率之比，也得到G(ω)。
这仍然是频域测量。
时域与频域过程或回应，在数学上彼此是一对相互的傅里叶变换关系，这里*表示卷积。
时域测量与频域测量互相之间有唯一的对应关系。
在这一个域进行测量，通过换算可求得另一个域的结果。
在实际测量中，两种方法各有其适用范围和相应的测量仪器。
示波器是时域测量常用的仪器，便於测量信号波形参数、相位关系和时间关系等。
频谱分析仪是频域测量常用的仪器，便於测量频谱、谐波、失真、交调等。
1.最简单的解释频域就是频率域，平常我们用的是时域，是和时间有关的，这里只和频率有关，是时间域的倒数。
时域中，X轴是时间，频域中是频率。
频域分析就是分析它的频率特性！2. 图像处理中：空间域，频域，变换域，压缩域等概念！只是说要将图像变换到另一种域中，然後有利於进行处理和计算比如说：图像经过一定的变换（Fourier变换，离散yuxua DCT 变换），图像的频谱函数统计特性：图像的大部分能量集中在低，中频，高频部分的分量很弱，仅仅体现了图像的某些细节。
2.离散傅立叶变换一般有离散傅立叶变换和其逆变换3.DCT变换示波器用来看时域内容，频普仪用来看频域内容！！！时域是信号在时间轴随时间变化的总体概括。
《时域测量》课件
时域测量的应用领域
通信领域
用于信号传输、调制解 调等方面的测试和调试
。
电子测量
用于测量电子设备的性 能参数，如放大器、滤
波器等。
自动控制
用于控制系统的信号处 理和调试。
音频工程
用于音频信号的处理、 录制和播放等方面的测
试和调试。
时域测量的重要性
时域测量能够提供信号在时间域 内的完整信息，帮助工程师更好
地理解信号的特性和行为。
时域测量具有实时性，能够快速 捕捉和记录信号的变化，对于故
障排查和调试非常有帮助。
时域测量方法简单直观，易于掌 握，是电子工程领域的基本技能
之一。
02
CATALOGUE
时域测量的方法和技术
示波器法
总结词
通过示波器观察信号波形，测量信号的幅度、频率和相位等 参数。
利用数字信号处理算法，对信号进行滤波、去噪、特征提取等处理，以实现时域测量。
详细描述
数字信号处理技术是一种较为通用的时域测量方法，通过利用数字信号处理算法，可以对信号进行滤波、去噪、 特征提取等处理，以实现时域测量。数字信号处理技术具有较高的灵活性和可编程性，可以根据不同的测量需求 进行定制和优化。
详细描述
示波器法是一种常用的时域测量方法，通过观察信号波形， 可以测量信号的幅度、频率和相位等参数。示波器通常具有 高速采样和实时显示功能，能够捕捉信号的瞬态变化。
频谱分析法
总结词
通过分析信号的频谱，测量信号的频率成分和功率分布。
详细描述
频谱分析法是一种常用的时域测量方法，通过将信号转换为频域进行分析，可 以测量信号的频率成分和功率分布。频谱分析仪通常具有高分辨率和宽动态范 围，能够准确测量信号的频谱特性。
《电子测量与仪器》陈尚松版的_课后答案
第三章 信号发生器思考题与习题已知可变频率振荡器频率f 1＝~，固定频率振荡器频率f 2=，若以f 1和f 2构成一差频式信号发生器，试求其频率覆盖系数，若直接以f 1构成一信号发生器，其频率覆盖系数又为多少 解：因为差频式信号发生器f 0= f 1－f 2所以输出频率范围为：400Hz ～频率覆盖系数301055000Hz400MHz0000.2⨯=＝＝k如果直接以f 1构成一信号发生器，则其频率覆盖系数8.1.4996MHz2MHz5000.40≈='k、要求某高频信号发生器的输出频率f ＝8~60MHz ，已知其可变电容器的电容C 的变化范围为50pF~200pF ，请问该如何进行波段划分，且每个波段对应的电感应为多大解：2502002121minmax maxmin min max ===C CLC LC f f k ＝＝ππ 而5.7Hz80MHz6＝=∑k ，n k k =∑ 443.3255.0875.08.1lg 5.7lg 9.0lg lg ≈====∑k k n由MHz 8pF2002121maxmin ==L LC f ππ＝，所以H 979.10μ=L相邻波段的电感值满足：21k L L nn =-，所以可以计算得出 H 495.01μ=L H 124.02μ=L H 031.01μ=LXFG-7高频信号发生器的频率范围为f=100kHz~30MHz ，试问应划分几个波段（为答案一致，设k=） 解：而30000KHz10MHz3＝=∑k ，n k k =∑（84.7334.0477.24.29.0lg 300lg 9.0lg lg ≈==⨯==∑k k n简述直接数字频率合成原理，试设计一个利用微处理器产生任意波形发生器的方案，并讨论如何提高任意波形的频率答：在存储器里存储任意波形的数字量，通过微处理器以一定的时间间隔读取数据，并送D/A 转换器进行转换，并将电压信号送滤波器进行滤波，一直以相同的转换时间间隔取下一个数进行转换，这样就可得到任意波形发生器。
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第六章时域测量（示波器）
6．5 现用示波器观测一正弦信号。
假设扫描周期（T x）为信号周期的两倍、扫描电压的幅度V x＝V m时为屏幕X方向满偏转值。
当扫描电压的波形如图6.42的a、b、c、d所示时，试画出屏幕上相应的显示图形。
解：
a b
c d
Vx
6．7 一示波器的荧光屏的水平长度为10cm ，现要求在上面最多显示10MHz 正弦信号两个周期（幅度适当），问该示波器的扫描速度应该为多少？ 解：正弦信号频率为10MHz ，T ＝s f T 7
6
10
110
1011-⨯=⨯=
=
，要在屏幕上显示两个周
期，则显示的时间为s 71022T t -⨯==，扫描速度为
s cm /105010
2106
7
⨯=⨯-
6．8 示波器观测周期为 8ms ，宽度为 1ms ，上升时间为 0.5ms 的矩形正脉冲。
试问用示波器分别测量该脉冲的周期、脉宽和上升时间，时基开关（ t/cm ）应在什么位置（示波器时间因数为 0.05μs ～0.5s ，按 1－2－5 顺序控制）。
解：
在示波器屏幕上尽量显示一个完整周期，而水平方向为10cm ，所以 测量周期时，8ms/10cm ＝0.8ms/cm ，时基开关应在1ms 位置， 测量脉宽时，1ms/10cm ＝0.1ms/sm ，时基开关应在100μs 位置， 测量上升时间时，0.5ms/10cm ＝50μs/cm 时基开关应在50μs 位置
6．9 什么是非实时取样？取样示波器由哪些部分组成？各组成部分有何作用？说明取样示波器观察重复周期信号的过程。
解：由r t BW /35.0=，可知MHz BW 7)10
50/(35.09
=⨯=-，选择示波器时，信号上升
时间应大于3~5 t R （示波器上升时间），或者带宽大于3～5f M ，这样只有（2）和（4）满足，而（4）的上升时间最小，观察效果最好，但价格贵。
6．12数字存储示波器，设水平分辨力N ＝100点/Div ，当扫描速度为5μs/Div ；5ms/Div ；5s/Div ；时，其对应的采样频率为多少？有何启示？ 解：因为水平分辨力N ＝fs ×t/div ，
所以扫描速度为5μs/Div 时：采样频率MHz t
N f s 2010
51006
=⨯=
=-
扫描速度为5ms/Div 时：采样频率KHz t N f s 20105100
3
=⨯=
=
- 扫描速度为5s/Div 时：采样频率Hz t N f s 205100
=⨯
==
6．13 有A ，B 两台数字示波器，最高采样率均为200Ms/s ，但存储深度A 为1K ，B 为1M ，问当扫速从10ns/div 变到1000ms/div 时，试计算其采样率相应变化的情况，并仿照教材图
6.XX 形式用曲线表示出来。
这给选用DSO 有何启示？ 解：根据DSO 扫速、采样速率和记录长度的关系：
)(10)/()/()(div div S S s MS f pts L s ⨯⨯≥ 保持不变）(10
)()/()/(pts L div S S s MS f s ≤
⨯
A ：
div s div
s div s MS f pts L div S S s /5.010/102001000
)
(10)/()()/(6
μ=⨯⨯=
⨯=
对应P1点
当扫速为1ms/div 时，相应的采样速率 s KS div
s div div S S pts L s MS f s /10010/10
11000)
(10)/()()/(3
=⨯⨯=
⨯=
- 对应P2点
B ：div ms div
s div s MS f pts L div S S s /5.010/1020010
)
(10)/()()/(6
6
=⨯⨯=
⨯= 对应P3点
当扫速为1000ms/div 时，相应的采样速率 s KS div
s div div S S pts L s MS f s /10010/10
100010
)
(10)/()()/(3
6
=⨯⨯=
⨯=
- 对应P4点
结论：在选用DSO时，对相同最高采样率的DSO，应该选用记录长度较大的，这样扫速在较大范围变化时，采样速度不必跟着变化。