第6章示波器-电子测量

参考答案第一章习题解答1.1 解：测量是人类认识和改造世界的一种重要手段。

测量是通过实验方法对客观事物取得定量数据的过程。

其实测量和我们每个人都有着密切的联系，人们或多或少都对它有一定的了解。

关于测量的科学定义，可以从狭义和广义两个方面进行阐述。

狭义而言，测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。

在测量过程中，人们借助专门的设备，把被测对象直接或间接地与同类已知单位进行比较，取得用数值和单位共同表示的测量结果。

广义而言，测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。

例如，故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。

电子测量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。

它是测量学和电子学互相结合的产物；也是在科学研究、生产和控制中，人们为了对被测对象所包含的信息进行定性分析、定量掌握所采取的一系列电子技术措施；是分析事物，做出有关判断和决策的依据。

在电子测量过程中，以电子技术理论为依据，以电子测量仪器为手段，对各种电量、电信号、电路特性和元器件参数进行测量，还可以通过传感器对各种非电量进行测量。

严格地讲，电子测量是指利用电子技术对电子学中有关物理量所进行的测量。

1.2 解：电子测量的范围十分广泛，从狭义上来看，对电子学中电的量值的测量是最基本、最直接的电子测量，其内容有以下几个方面：(1)电能量的测量，如测量电流、电压、功率等。

(2)电子元件和电路参数的测量，如测量电阻、电容、电感、品质因数及电子器件的其他参数等。

(3)电信号的特性和质量的测量，如测量信号的波形、频谱、调制度、失真度、信噪比等。

(4)基本电子电路特性的测量，如测量滤波器的截止频率和衰减特性等。

(5)特性曲线的测量，如测量放大器幅频特性曲线与相频特性曲线等。

1.3 解：精密度(δ)说明仪表指示值的分散性，表示在同一测量条件下对同一被测量进行多次测量时，得到的测量结果的分散程度。

电子信号的观察与测量在电子学中，电子信号是指电子设备中传输和处理信息的电流、电压或电场强度的变化。

电子信号可以分为模拟信号和数字信号两种类型。

模拟信号是连续变化的信号，可以表示为连续的波形，例如声音、光线的强度等。

数字信号是离散的信号，只能取有限个特定的离散值，例如计算机中的二进制信号。

观察和测量电子信号的主要工具包括示波器、频谱分析仪、信号发生器等。

下面将详细介绍这些工具和观察测量电子信号的方法。

示波器是用来观察和测量电子信号波形的仪器。

它将电子信号转换成可见的波形图像，以便人们观察和分析。

示波器的工作原理是通过控制电子束在屏幕上绘制出信号的波形。

示波器可以显示信号的振幅、频率、相位、周期、上升时间、下降时间等参数。

示波器的使用可以帮助我们观察到电子信号的不稳定性、干扰、噪声等问题。

频谱分析仪是用来测量电子信号频谱特性的仪器。

它可以将一个复杂的信号分解成不同频率的成分，并显示在频谱图上。

频谱分析仪可以帮助我们观察到信号的频谱分布、频率分量、谐波、杂散等特性。

频谱分析仪在研究和设计通信系统、音频系统、无线电等领域中广泛应用。

信号发生器是用来产生特定频率、振幅、波形和模式的电子信号的仪器。

它可以模拟不同类型的信号，例如正弦信号、方波信号、脉冲信号等。

信号发生器可以帮助我们生成标准的测试信号，用于测试和校准其他电子设备和电路。

在观察和测量电子信号时首先，选择合适的测量设备和工具。

根据所要测量的信号类型和参数，选择适合的示波器、频谱分析仪、信号发生器等设备。

同时，需要根据测量范围、精度、带宽和采样率等要求进行选择。

其次，进行准确的测量配置。

在测量过程中，需要正确连接电路和设备，并设置合适的测量参数。

例如，选择合适的电压和时间刻度、触发方式和触发电平等。

最后，对测量结果进行分析和评估。

观察和测量到的信号波形、频谱图等结果需要进行分析和评估，以便了解信号的特性、性能和问题。

总之，电子信号的观察与测量在电子学领域中起着关键作用。

示波器测量原理
示波器是一种用于测量电压信号波形的仪器。

它的工作原理基于振动的物理原理。

示波器的基本构成包括垂直放大器、水平放大器、扫描系统、触发器和显示系统。

垂直放大器负责对输入的电压信号进行放大，使其能够在显示系统上显示出来。

水平放大器负责对时间轴进行放大，以便观察波形的快慢变化。

扫描系统负责水平方向上的扫描，使波形能够在显示屏上连续显示出来。

触发器用于控制波形的稳定显示，确保波形具有连续性和稳定性。

当电压信号输入示波器后，垂直放大器对其进行放大，然后通过水平放大器进行时间轴的放大，得到一个具有一定幅度的电压波形。

扫描系统以一定的速率扫描时间轴，将得到的电压波形转化为屏幕上的图形。

同时，触发器通过检测电压信号的特定条件，如上升沿或下降沿，来控制波形的显示方式，以保证波形的稳定显示。

在示波器的显示系统上，通过操作旋钮和按钮，用户可以调整垂直放大倍数、水平放大倍数、扫描速率等参数，以获得所需的波形显示效果。

此外，示波器还具有一些附加功能，如触发电平调节、电压测量等。

总体来说，示波器测量原理就是通过放大、扫描和触发等操作，将输入的电压信号转化为屏幕上的波形图形，以便用户观察和
分析电压信号的特性。

它在电子工程、通信技术等领域中具有广泛的应用。

实验电子示波器的原理和使用实验实验电子示波器的原理和使用实验示波器是一种综合性的电信号测试仪器，它能把眼睛看不见的电信号转换成能直接观察的波形，展现于显示屏上。

示波器实际上是一种时域测量仪器，用来观察信号随时间的变化关系，可用来测量电信号波形的形状、幅度、频率和相位等。

凡是能转化为电信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观察。

示波器种类很多，有通用示波器、多踪示波器、数字示波器等。

用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，数字示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。

因此学习使用示波器在物理实验中具有非常重要的地位。

本实验以电子示波器为例介绍示波器的原理和使用。

【实验目的】1.了解示波器的工作原理，熟悉示波器和信号发生器的基本使用方法。

2.学会用示波器观察电信号的波形。

3.通过观察利萨如图形，学会一种测量正弦波信号频率的方法，并加深对互相垂直振动合成理论的理解。

4.研究用辉度调制法测定频率的方法。

【实验原理】不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1所示的几个基本组成部分:示波管(又YX称阴极射线管)、垂直放大电路(放大)、水平放大电路(放大)、扫描信号发生电路(锯齿波发生器)、自检标准信号发生电路(自检信号)、触发同步电路、电源等。

图1 示波器的基本结构简图1.示波管的工作原理X一、电子示波管:如图2所示，它是个喇叭状的大电子管，管内包含有电子枪、和Y轴偏转板、荧光屏等三部分。

电子枪发射电子束射到荧光屏上，使荧光屏上的荧光物质膜受激发光，显示一个光点，光点的亮度依电子流的速度和密度而变化，受电子枪控制器控制。

在电子束的通道旁装有两对相互垂直的平行板，当它们加有电压时，每对平行板之间就有相应的电场，使电子流受电场力作用而偏转，其中一对能使电子束沿水平方向偏转，称为轴偏转板;另一对平行板能使电子束沿竖直方向偏转，称为轴偏转板。

电子束XY偏转大小(荧光屏上光点移动大小)和偏转板电压大小成正比;当两对偏转板上所加的是随时间变化的电压时，电子束将同时按两种电压变化规律偏转，荧光屏上的光点相应地形成两种运动迭加的图像，这就是示波管的原理。

《电子测量技术》复习提纲试卷类型：一、填空题：30%;二、单项选择题：10％；三、判断题：10％；四、问答题：25%;五、计算题：25％。

复习要求：第一章：1、掌握电子测量的特点和一般方法（偏差、零位、微差）。

特点：（1）测量频率范围宽（2）测量量程宽（3）测量准确度高低相差悬殊(4）测量速度快（5）可以进行遥测（6）易于实现测试智能化和测试自动化（7）影响因素众多,误差处理复杂一般方法：直接、间接、组合.时域、频域、数据域、随机。

2、掌握测量仪表的主要性能指标和计量的基本概念.性能指标：（1）精度：精密度、正确度、准确度(2）稳定性：稳定度、影响量（3）输入阻抗（4）灵敏度（5）线性度（6）动态特性计量的基本概念：计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量.单位制:任何测量都要有一个统一的体现计量单位的量作为标准，这样的量称为计量标准。

计量基准:1、主基准2、副基准3、工作基准例题：1。

7 设某待测量的真值为土10．00，用不同的方法和仪器得到下列三组测量数据。

试用精密度、正确度和准确度说明三组测量结果的特点：①10.10，l0。

07,10.l2，l0。

06,l0。

07，l0.12,10.11，10。

08，l0。

09，10。

11；②9。

59，9.7l，1 0。

68，l0.42,10。

33，9.60,9.80，l0.21，9.98，l0.38; ③10.05，l0.04，9。

98，9。

99,l0.00，10.02，10.0l，999，9。

97,9。

99。

答:①精密欠正确；②准确度低；③准确度高。

1.15 解释名词:①计量基准；②主基准；③副基准;④工作基准. 答：①用当代最先进的科学技术和工艺水平，以最高的准确度和稳定性建立起来的专门用以规定、保持和复现物理量计量单位的特殊量具或仪器装置等。

②主基准也称作原始基准，是用来复现和保存计量单位,具有现代科学技术所能达到的最高准确度的计量器具，经国家鉴定批准，作为统一全国计量单位量值的最高依据。

《电子测量技术》课程标准课程名称：电子测量技术 Electronic Measurement Technology课程性质：专业选修学分：2.5总学时：45，理论学时：36，实验(上机)学时：9适用专业：电子信息技术先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、微机原理一、教学目的与要求《电子测量技术》是电子信息、自动控制、测量仪器等专业的通用技术基础课程。

包括电子测量的基本原理、测量误差分析和实际应用，主要电子仪器的工作原理，性能指标，电参数的测试方法，该领域的最新发展等。

电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。

通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。

二、教学内容与学时分配三、各章节主要知识点与教学要求第1章序论第一节测量的基本概念一、测量的定义二、测量的意义三、测量技术第二节计量的基本概念一、计量二、单位和单位制三、计量标准四、测量标准的传递第三节电子测量技术的内容，特点和方法一、电子测量二、电子测量的内容和特点三、电子测量的一般方法第四节电子测量的基本技术一、电子测量的变换技术二、电子测量的放大技术三、电子测量的比较技术四、电子测量的处理技术五、电子测量的显示技术第五节本课程的任务重点：测量的基本概念、基本要素；单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。

难点：量值的传递准则教学要求：理解测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法。

理解计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。

理解测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。

理解电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。

第2章测量误差理论与数据处理第一节测量误差的基本概念一、有关误差的基本概念二、测量误差的基本表示方法第二节测量误差的来源与分类一、测量误差的来源二、测量误差的分类第三节测量误差的分析与处理一、随机误差的分析与处理二、系统误差的判断及消除方法三、粗大误差的分析与处理第四节测量误差的合成与分配一、测量误差的合成二、测量测量不确定度及其合成三、误差分配及最佳测量方案第五节测量数据处理一、有效数字处理二、测量结果的处理三、最小二乘法与回归分析重点：测量误差的分类估计和处理，系统误差和粗大误差的判断及处理，不确定度的评定方法。

示波器的使用一、概述电子电子示波器又称阴极射线示波器，是一种利用阴极射线管作为显示器的电子图示测量仪表。

电子示波器能把原来非常抽象的看不见的电压变化过程，变换成在屏幕上能看见的真实图像，因此电子示波器被广泛用来捕获、显示和分析各种电信号的波形和瞬变过程。

电子示波器是调试、检验、修理和制作各种电子仪表设备时所不可缺少的工具，随着各种换能技术的应用与发展，己使得温度、压力、振动、速度、声、光、磁等非电量的物理量可以转换为便以观察、记录和测量，并以电子信号形式显示在电子示波器的屏幕上。

电子示波器可根据技术指标、示波管类型和测量用途进行分类和设计。

常用的有普通型示波器【如SB-10型】、多用示波器【如SBM-10型、SBM-14型】、双踪示波器【如SR8型、SBE-7型】和取样示波器【如SQ-6型、SQ-12 型】等。

为了能正确地地使用与维修电子示波器，必须了解它的基本结构，图1 为示波器的典型结构方框图，其各组成部分大体如下。

图1【这张图我是用Word2003画的】1．示波管用来显示表示X 轴和Y 轴的输入信号之间的函数关系的图形。

2．X 轴和Y 轴放大器用来放大输入的被检测信号电压，使加到示波管偏转系统上的电压得到足够的增益。

3．X 轴和Y 轴衰减器通过分压比固定的衰减器，使输入的被检测信号电压，转换为振幅适当的电压加到X 轴或Y 轴放大器，以扩展信号电压的测量范围。

4．扫描信号发生器扫描信号发生器产生的锯齿波是一种线性的时间函数信号，当观测各种信号的波形时，锯齿波信号输入到X 轴放大器，使示波管的电子束在屏幕水平轴向产生均匀的时间基线【简称“时基” 】，以使研究周期性变化电信号的幅度A 随时间t 而变化的特性。

5．同步触发放大器用来放大和控制取自示波器Y 轴及放大器的“内”部信号电压，或者50Hz 的交流电压，或者“外”接信号电压，并注入扫描信号发生器，使锯齿波信号和同步触发信号之间不但有整倍数的频率比，并且保持不变的相对关系，以便示波器显示出稳定的波形。