第5章 时域测量课件

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1、现代电子测量技术时域测量第5章时域测量5.1概述5.2CRT显示原理5.3通用示波器5.4采样示波器5.5数字存储示波器5.6示波器的基本测量技术5.1概述5.1.3示波器的分类根据示波器对信号的处理方式的不同可分为模拟、数字两大类：1模拟示波器——采用模拟方式对时间信号进行处理和显示。2数字示波器——对信号进行数字化处理后再显示。1模拟示波器模拟示波器可分为通用示波器、多束示波器、采样示波器、记忆示波器和专用示波器等。通用示波器采用单束示波管，又可分为单踪、双踪、多踪示波器。多束示波器采用多束示波管，荧光屏上显示的每个波形都

2、由单独的电子束扫描产生。取样示波器可以用较低频率的示波器测量高频信号。记忆示波器采用有记忆功能的示波管，实现模拟信号的存储、记忆和反复显示。专用示波器是能够满足特殊用途的示波器，又称特种示波器。图片1模拟示波器2数字示波器数字示波器将输入信号数字化（时域取样和幅度量化）后，经由D/A转换器再重建波形。数字示波器具有记忆、存贮被观察信号功能，又称为数字存贮示波器。根据取样方式不同，数字示波器又可分为实时取样、随机取样和顺序取样三大类。示波器主要由Y（垂直）通道、X（水平）通道和显示屏三大部分。Y（垂直）通道：由探头、衰减器、前置

3、放大器、延迟线和输出放大器组成，实质上是个多级宽频带、高增益放大器，主要对被测信号进行不失真的线性放大，以保证示波器的测量灵敏度。X（水平）通道：由触发电路、时基发生器和水平输出放大器组成，主要产生与被测信号相适应的扫描锯齿波。显示屏：主要由阴极射线管组成，常以CRT（CathodeRayTube）表示，通常称为示波管。另外，液晶显示屏（LCD）也已经应用于示波器。示波器的组成5.2CRT显示原理5.2.1CRT原理CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，基本结构如下图所示。1电子枪电子枪的作用是发射电子并形成很细的高

4、速电子束，它由灯丝F、阴极K、栅极G1和G2和阳极A1、A2组成。通过调节G1对K的负电位可控制电子束的强弱，从而调节光点的亮度，即进行“辉度”控制。调节A1的电位器称为“聚焦”旋钮，通过对它进行调节可调节G2与A1和A1与A2之间的电位；调节A2电位的旋钮称为“辅助聚焦”。聚焦旋钮辉度调节旋钮1电子枪电子束聚焦的原理是，电子从阴极K发射，经G1、G2、A1、A2聚焦和加速后进入偏转系统。电子在电子枪中的运动轨迹如下图所示。2偏转系统示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成，分别称为垂直偏转板和水平偏转板。当有外加电压作

5、用时，偏转板之间形成电场；在偏转电场作用下，电子束打向由X、Y偏转板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。为了示波器有较高的测量灵敏度，Y偏转板置于靠近电子枪的部位，而X偏转板在Y的右边。2偏转系统（静电偏转）电子束在偏转电场作用下的偏转距离y与外加偏转电压Uy成正比：示波管的Y轴偏转灵敏度（单位为cm/V）：其倒数为示波管的Y轴偏转因数。偏转灵敏度越大，示波管越灵敏。为提高示波管的Y轴偏转灵敏度，可在偏转板至荧光屏之间加一个后加速阳极A3。l为偏转板的长度；S为偏转板中心到屏幕中心的距离；b为偏转板间距；Ua为阳极A2上的电压。

6、3荧光屏荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波形显示部分。当电子束停止轰击荧光屏时，光点仍能保持一定的时间，这种现象称为“余辉效应”。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”。不同的荧光材料，余辉时间不一样。在使用示波器时，应避免电子束长时间的停留在荧光屏的一个位置，否则将使荧光屏受损。因此在示波器开启后不使用的时间内，可将“辉度”调暗。5.2.2示波管显示原理1．显示随时间变化的图形（1）Ux、Uy为固定电压时，有下面四种情况：光点出现在荧光屏的中心位置。光点仅在垂直方向偏移：Uy为正电压时，

7、光点从荧光屏的中心往垂直方向上移；Uy为负电压时，光点从荧光屏的中心往垂直方向下移。光点仅在水平方向偏移：Ux为正电压时，光点从荧光屏的中心往水平方向右移；Ux为负电压时，光点从荧光屏的中心往水平方向左移。当两对偏转板上同时加固定的正电压时，光点位置应为两电压的矢量合成。（2）X、Y偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况：仅在垂直偏转板的两板间加正弦变化的电压，则光点只在荧光屏的垂直方向来回移动，出现一条垂直线段。仅在水平偏转板的两板间加锯齿电压，则光点只在荧光屏的水平方向来回移动，出现一条水平线段。（3）Y偏转板加正弦波信号

8、电压，X偏转板加锯齿波电压，荧光屏上将显示出被测信号随时间变化的一个周期的波形曲线。2．显示任意两个变量之间的关系示波器两个偏转板上都加正弦电压时显示的图形称为李沙育（Lissajous）图形，这种图形在相位和频率测量中常会用到。若两信号的初相相同，且在X、Y方向的偏转距离相