利用峰值检波器测量脉冲电压的误差分析
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脉冲峰值的检测与处理技术
脉冲峰值的检测与处理技术作者：李晓燕来源：《价值工程》2011年第35期（商洛职业技术学院，商洛 726000）摘要：本文选用新型宽带直流恢复放大器OPA615和轨对轨高速比较器ADCMP602实现峰值检测电路，提高了整个电路的性能；采用C8051F340作为主控芯片，控制整个电路的运行并进行数据采集和处理，设计出了能够实现脉冲值连续检测的高性能脉冲峰值检测电路。
关键词：脉冲峰值；检测与处理技术；信号0引言随着科学技术迅猛发展，人们对信号测量的精度要求越来越高，被测量信号的速度也越来越高，形式多种多样。
在实际应用中，脉冲信号作为一种常见的信号，我们经常需要检测脉冲信号的峰值以及其出现的时刻，如在心电图检测中检测Q点到R点的时间间隔；数据采集卡中高速信号的采集；核反应堆中能量谱的检测；雷达探测中的雷达波检测等。
很多时候，峰值检测部分的性能在整个系统中起着至关重要的作用。
但是传统的峰值检测电路无法很好地实现脉冲峰值的连续检测，鉴于此，本文将介绍一种新型的电路结构来实现这种连续检测的功能。
1方案设计1.1 采用新型高速直流恢复电路器件组成峰值检测采样系统采用新型高速直流恢复电路器件OPA615、内置迟滞比较功能的高速比较器ADCMP602、带USB模块的嵌入式微控制器C8051F340，构成精确的脉冲高速峰值检测采样系统。
针对脉冲信号上升沿、下降沿陡峭，持续时间短，压摆率高等特点，我们选择了一系列高速器件，尽可能减少因为器件自身的延迟等因素对测量造成误差。
采用ADCMP602来检测脉冲峰值的到来，触发单片机外部中断，使单片机控制OPA615对脉冲信号峰值进行采样保持，并利用内部的AD对其进行采样，然后存储到单片机内部的Flash中。
相对于传统的峰值检测电路，本方案存在以下优点：①比较器ADCMP602具有迟滞比较功能，当两输入端信号大小比较接近时，即使在外界噪声的作用下，其输出端也不会产生振荡，不会造成单片机误动作。
利用峰值检波器测量脉冲电压的误差分析
用普通的峰值 检 波 器 测 量 窄 脉 冲 电 压9在 脉 冲 持 续 时 间 内 9当 检 波 电 容 的 充 电 尚 未 到 达 足 够 值 时 9 就因脉冲结束而转 入 放 电 过 程9这 时 如 果 被 测 脉 冲 的 占 空 比 很 小 9即 放 电 时 间 远 大 于 充 电 时 间 9那 么 检 波电容器上充得的平均电压要比被测脉冲的峰值电 压低很多9从而造 成 很 大 的 测 量 误 差O 本 文 以 串 联 式峰值检 波 器 测 量 脉 冲 电 压 为 例 进 行 测 量 误 差 分 析 9并 提 出 改 进 方 法 O
!-"符合法测量60 CO!放射源活度误差分析
马文彦1 闫桂英2 奇格其3
!1. 西安第二炮兵工程学院"西安 710025 #2. 陕西计量测试研究所"西安 710048 # 3. 中国标准研究院"北京$
摘 要 依据B -Y 符合 法测量60 COB 放射源活 度 的 基 本 原 理 本 文 分 析 讨 论 了 测 量 误 差 产 生 的 主 要 因 素 及 一般误差传递公式对符合测量的不适用性 给出了一种变通使用的方法
减小 C1 的容量 可缩短充电时间 但电量的储存 量也将减小 即使微量的泄漏电流也会使U C1 快速地 衰减 所以要 选 择 反 向 漏 电 流 很 小 的 二 极 管 V1 漏 电阻很大的 电 容 C1 同 时 利 用 高 输 入 阻 抗 的 场 效 应 管 V2 构 成 电 压 跟 随 器 经 二 级 管 V4 给 电 容 C2 充 电 C2 的容量要比 C1 的容量大得多 即 C2 的电量储 存量大大 提 高 这 样 因 微 弱 泄 漏 电 流 引 起 的 U C2 的 衰减速度将会大大减慢 起到保持脉冲电压的作用
!-"符合法测量60 CO!放射源活度误差分析
马文彦1 闫桂英2 奇格其3
!1. 西安第二炮兵工程学院"西安 710025 #2. 陕西计量测试研究所"西安 710048 # 3. 中国标准研究院"北京$
摘 要 依据B -Y 符合 法测量60 COB 放射源活 度 的 基 本 原 理 本 文 分 析 讨 论 了 测 量 误 差 产 生 的 主 要 因 素 及 一般误差传递公式对符合测量的不适用性 给出了一种变通使用的方法
减小 C1 的容量 可缩短充电时间 但电量的储存 量也将减小 即使微量的泄漏电流也会使U C1 快速地 衰减 所以要 选 择 反 向 漏 电 流 很 小 的 二 极 管 V1 漏 电阻很大的 电 容 C1 同 时 利 用 高 输 入 阻 抗 的 场 效 应 管 V2 构 成 电 压 跟 随 器 经 二 级 管 V4 给 电 容 C2 充 电 C2 的容量要比 C1 的容量大得多 即 C2 的电量储 存量大大 提 高 这 样 因 微 弱 泄 漏 电 流 引 起 的 U C2 的 衰减速度将会大大减慢 起到保持脉冲电压的作用
超声波接收信号的峰值检波电路测试分析
超声波接收信号的峰值检波电路测试分析贾惠芹;杨晓【摘要】峰值检波技术是一种能跟随输入信号变化并能将峰值保持的电路,常用于电信号的采集.这些电信号反映了某些重要物理信息,所以有必要设计峰值检波电路,来对电信号进行采集以供后续处理.例如用超声波测量管内液面高度时,不同的液面高度对声波信号的衰减不同,就会出现不同高度对应不同幅值的回波信号,而这些信号的峰值通常都比较小.通过理论分析、电路设计以及实验测试,最终设计的峰值检波电路满足了测试要求,对传感器接收到的毫伏级回波信号峰值具有良好的检波输出,同时具有发射信号频率范围宽的特点,适用于超声波测量液面高度的电路设计.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】3页(P19-20,8)【关键词】超声波;回波信号;峰值检波【作者】贾惠芹;杨晓【作者单位】西安石油大学教育部光电油气测井与检测重点实验室,陕西西安,710065;西安石油大学教育部光电油气测井与检测重点实验室,陕西西安,710065【正文语种】中文0 引言峰值检波电路作为一种检测信号波形峰值的基本电路在数据采样方面具有关键的作用，广泛应用于电器、仪表、自动控制和通信等领域[1-2]。
随着国内半导体工艺以及集成电路设计技术的不断成熟与发展，峰值检测专用集成电路已作为相关探测器前段读出芯片中一个独立的设计模块来研究，成为相关领域一个热点课题[3]。
本文针对利用超声波技术测量管内液面高度时回波信号小的问题，设计了毫伏级信号峰值检测电路，进行了实验测试，实现了对毫伏级信号峰值进行采样、保持以供后续电路对其处理[4]。
该电路在温度、压力、加速度等测量设备中应用较多。
因此，峰值检测电路在数据采样方面具有广泛的应用[5-6]。
1 峰值检测电路原理图1 峰值检测原理图1所示为峰值检测电路的原理图。
用于检测信号在某一周期内峰值的电路，其输出电压的大小与输入信号的峰值相等，并且能保持在输入信号的峰值。
电磁兼容常用检波技术分析
2.5平均值检波：基于对信号处理技术的检波方式解释，平均值检波是二端口检波器具有规定时间常数低通滤波和高通滤波叠加处理的检波方式；基于对信号处理效果的检波方式解释，平均值检波是输出信号趋势为输入信号的包络平均线。
1.三种检波手段技术原理分析
3.1检波器的简化原理图如下所示：
图1 检波器简化原理图
可以看到，检波器的基础是峰值检波器。平均值和准峰值等检波器，是在峰值检波器的基础上，通过增加适当的加权函数获得的。对于未经调制的正弦信号，峰值检波、准峰值检波和平均值检波3 种检波手段给出的值应当是一致的；但是对脉冲信号来说，准峰值和平均值检波器的输出，则与脉冲重复频率（Pulse Repetition Frequency，PRF）有关，不同检波器的特性也是主要结合 PRF 确定的。
国标和CISPR标准中关于 QP 检波的时间常数规定如下：
峰值检波的引入我们好理解，是为了获得信号的最大值，那为什么要引入 QP 检波呢？ QP 准峰值检波的引入是为了模拟人的主观感受，比如人眼/听力对高幅度/低重复率的脉冲电压，与低幅度/高重复率的电压感受较为一致。
QP 检波的充电和放电时间参数的设置，使得检波可以基于信号的 “系数” 进行 “加权”，使得更高的 PRF 可以在 QP 准峰值检波上产生更高的输出。
仿真得出结论为：由仿真波形示意图可以看出，准峰值检波与峰值检波类似，但并不完全一致。准峰值检波是通过了设定的适当充放电时间，对峰值检波器进行了加权处理。准峰值检波的充电时间常数较低，充电速度较快；放电时间常数虽然也较高，但并不像峰值检波器那么长。
4.3 平均值检波
图13 平均值检波电路及参数图
图14 十进制x轴坐标系下的仿真波形示意图（平均值检波）
对电源或电子电路进行电磁兼容检测技术分析，使得电子电气产品的对外干扰信号以及抗干扰能力得到一定范围的设计和控制；电磁兼容检测过程中的核心就是检测出干扰信号的幅值，用数据来量化，规定在适当的合理范围内；检测信号幅值的核心手段，就是利用检波技术，而评估干扰信号的幅值检测方法，主要是采用峰值检波、准峰值检波和平均值检波三种检波手段，且在电磁兼容整个行业已行成共识，以及相关法律法规和技术标准中也进行了明文的规定和要求；三种检波数据在技术标准中均依据不同产品的使用环境条件，给出了明确的技术参数，导致电磁兼容行业中必须重视并熟练掌握这三种检波技术的测试方法、测试原理、测试手段和测试读数要求，以保证不同测试单位的测试结果相对准确，测试现象可以实时复原。为了更加明确理解三种检波手段，保证结果的一致性，本文对三种检波测试技术进行比较分析，从原理、电路、方法、手段和仿真等方面进行研究，将电磁兼容检测过程中的数据信号采集手段进行剖析，以提现检波技术在整个电磁兼容检测过程中的核心地位和重要作用。
1.三种检波手段技术原理分析
3.1检波器的简化原理图如下所示：
图1 检波器简化原理图
可以看到，检波器的基础是峰值检波器。平均值和准峰值等检波器，是在峰值检波器的基础上，通过增加适当的加权函数获得的。对于未经调制的正弦信号，峰值检波、准峰值检波和平均值检波3 种检波手段给出的值应当是一致的；但是对脉冲信号来说，准峰值和平均值检波器的输出，则与脉冲重复频率（Pulse Repetition Frequency，PRF）有关，不同检波器的特性也是主要结合 PRF 确定的。
国标和CISPR标准中关于 QP 检波的时间常数规定如下：
峰值检波的引入我们好理解，是为了获得信号的最大值，那为什么要引入 QP 检波呢？ QP 准峰值检波的引入是为了模拟人的主观感受，比如人眼/听力对高幅度/低重复率的脉冲电压，与低幅度/高重复率的电压感受较为一致。
QP 检波的充电和放电时间参数的设置，使得检波可以基于信号的 “系数” 进行 “加权”，使得更高的 PRF 可以在 QP 准峰值检波上产生更高的输出。
仿真得出结论为：由仿真波形示意图可以看出，准峰值检波与峰值检波类似，但并不完全一致。准峰值检波是通过了设定的适当充放电时间，对峰值检波器进行了加权处理。准峰值检波的充电时间常数较低，充电速度较快；放电时间常数虽然也较高，但并不像峰值检波器那么长。
4.3 平均值检波
图13 平均值检波电路及参数图
图14 十进制x轴坐标系下的仿真波形示意图（平均值检波）
对电源或电子电路进行电磁兼容检测技术分析，使得电子电气产品的对外干扰信号以及抗干扰能力得到一定范围的设计和控制；电磁兼容检测过程中的核心就是检测出干扰信号的幅值，用数据来量化，规定在适当的合理范围内；检测信号幅值的核心手段，就是利用检波技术，而评估干扰信号的幅值检测方法，主要是采用峰值检波、准峰值检波和平均值检波三种检波手段，且在电磁兼容整个行业已行成共识，以及相关法律法规和技术标准中也进行了明文的规定和要求；三种检波数据在技术标准中均依据不同产品的使用环境条件，给出了明确的技术参数，导致电磁兼容行业中必须重视并熟练掌握这三种检波技术的测试方法、测试原理、测试手段和测试读数要求，以保证不同测试单位的测试结果相对准确，测试现象可以实时复原。为了更加明确理解三种检波手段，保证结果的一致性，本文对三种检波测试技术进行比较分析，从原理、电路、方法、手段和仿真等方面进行研究，将电磁兼容检测过程中的数据信号采集手段进行剖析，以提现检波技术在整个电磁兼容检测过程中的核心地位和重要作用。
峰值检波-更多文档分类
控制量大都是用电压量；非电量检测中，通常将非电量转
换成电压量来测量；电气设备和电子仪器，大多以电压来 指示。所以，电压测量在电测技术中占有重要地位。
第2页
电子测量原理
5.1.2 电压的特点
电压在性质上可分为直流电压和交流电压（包括所有 非正弦电压）两种。在应用上，有工频电压和电子电路电 压。前者是强电，除电压范围大外，波形、频率等都是规 则的。而后者，却具有更多的特点： 1.频率范围宽。电子电路信号的频率往往是从直流到上 GHz范围内变化。 2.电压范围广。电子电路中的电压可在nV级到MV级， 其中微伏级的电压是非常多见的。 3.波形多种多样。电子电路中除正弦波外，大量的是非 正弦波，同时交直并存，甚至串入噪声干扰。 4.电子电路的等效阻抗一般都高，有的达兆欧级。
3.数字电压表测量法
严格讲，数字电压表也属于电子电压表，但因数字部 分电路在整个仪器中占有重要地位，因而人们往往对它叫 着数字电压表。
第8页
电子测量原理
数字电压表首先将模拟量通过模/数（A/D）转换为数 字量，然后用计数器计数，并用十进制数字显示被测电压 值。作为交流数字电压表，还必须有交流/直流（AC/DC ）转换过程。
图5-4 峰值检波原理（a）
第21页
（b）
（c）
电子测量原理
（a）图是串联式峰值检波，电路要求：
（5-7）
式中Tmax、 Tmin是被测电压最大周期和最小周期，
RC是电容放电时间常数，RΣC是电容充电时间常数。式
（5-7）说明，充电要快，放电要慢。这样，电容的端压平 均值近似为峰值电压，即： 电路处于稳定工作状态时，只有 容C被充电；而 < 二极管工作在丙类。
第7页
电子测量原理
峰值检波器
课程设计报告课程电子测量与虚拟仪器课程设计题目峰值检波器的设计系别年级08 专业电子科学与技术班级学号学生姓名指导教师职称讲师设计时间2011-04-04~2011-04-09前言电子测量与虚拟仪器课程设计是电子科学与技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
峰值检波器功能实现要求在已学习的基础上，通过硬件的连接设计和软件的模拟、仿真设计实现峰值检波的功能，这项设计对检验我们的学习成绩、提高我们的动手能力、锻炼独立思考等方面有重要的意义。
自20世纪90年代以来，作为测试技术与计算机技术完美结合的产物——虚拟仪器得到了迅猛发展，使得测量仪器和测量技术产生了深刻的变化。
虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程的方法，代表了测量仪器与自动测试系统未来的发展方向。
虚拟仪器可广泛应用于电子测量、振动分析、声学分析、故障诊断、航天航空、军事工程、电力工程、机械工程、铁路交通、地质勘探、生物医疗、教学及科研等诸多方面。
无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。
虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。
《电子测量技术基础》正是掌握测量技术与虚拟仪器的入门课程，它偏重于实际应用的课程，要求我们在学好理论知识的基础上，培养一定的实践动手操作能力，将所学的理论知识和实践有机结合。
电子测量与虚拟仪器课程设计是对《电子测量技术基础》课程理论知识教学和实验教学的综合和总结。
通过该课程设计，使我们对微型计算机系统的基本结构和硬/软件的工作原理有一个整体的认识，将所学的理论知识和实践有机结合，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实践问题的能力，锻炼和提高同学们的实践动手能力。
X波段检波组件灵敏度测量不确定度分析
ห้องสมุดไป่ตู้
影响了结果 的可信度。 本文介绍了一种应用于 ｘ频段的检波组件及其灵敏度 测量系统 ， 了系统校准 、 分析 温度影 响、 数据处理等因素 的影
响 ， 出了检波组件灵敏度数据 的不确定度分析 。 给
２ 原 理 与 系统 组 成 ２ １ 基本 原 理 ．
３
图 １ 检 波 器 前 端 无 衰 减 器 的 波 形
波 同转换 插损不 确定 度 “ Ｆ—Ｎ） ０ １３ Ｂ （ ＝ ．７ ｄ
（） Ｔ两臂 同轴校 准的测 量不确 定度 “ Ｔ ２魔 （）
图 ３ 检 波 组 件 示 意 图
臂 １ 到臂 Ｅ 臂 Ｈ衰减 量约 ３Ｂ， 独一 臂 测 量不 确 、 ｄ 单
触源 发
’ ｒ
检组 Ｌ 波件
了测 量的步骤和数据处理方法 ， 分析了不确 定度来 源， 并结合实际给出 了不确定度 的分析方法与计算过程
关键词 ： 检波组件 ； Ｔ 不确定度 魔 ；
１ 引 言
同轴衰减器形成检波组件后 ， 其输入端驻波 比会 随衰减
量增 大而 减小 如表 １ 。
微波脉冲功率测量 中， 利用检波器将微波功率信号
５可表示 为 ：
图 ４ 检 波 组 件 灵 敏 度 测 量 系统
５ ４ ５ １ Ｓ —５ ＋ ＿ ：ｓ 一ｓ ＋ ：Ｊ ４ ５ ＝
（） ３
触发源（ ｇｅｔ １４ ） Ａｉｎ ８ Ａ 触发微波合成信号源（ ｇｅｔ ｌ １ Ａ ｉｎ ｌ Ｅ ２７ ） ８５ Ｄ 产生载频 ９７ Ｈ ， ．Ｇ ｚ脉宽 １ｓ 的脉冲调制信号， 输 出功率从（ ３ ５ ｄｍ以 ０ １Ｂ步进。输入功率通过 一ｌ — ） Ｂ ． ｄ 魔 Ｔ分成 两 路 ， 路 通 过 检 波组 件 进 入示 波 器 （Ｄ 一 ＴＳ ３４Ｂ ， ０４ ）另一路进入功率计（ ｇｅｔ １１Ａ 。由功率计 Ａ ｉｎ Ｎ ９２ ） ｌ 监测功率推算检波组件输入功率 ， 将所测电压幅值与检
影响了结果 的可信度。 本文介绍了一种应用于 ｘ频段的检波组件及其灵敏度 测量系统 ， 了系统校准 、 分析 温度影 响、 数据处理等因素 的影
响 ， 出了检波组件灵敏度数据 的不确定度分析 。 给
２ 原 理 与 系统 组 成 ２ １ 基本 原 理 ．
３
图 １ 检 波 器 前 端 无 衰 减 器 的 波 形
波 同转换 插损不 确定 度 “ Ｆ—Ｎ） ０ １３ Ｂ （ ＝ ．７ ｄ
（） Ｔ两臂 同轴校 准的测 量不确 定度 “ Ｔ ２魔 （）
图 ３ 检 波 组 件 示 意 图
臂 １ 到臂 Ｅ 臂 Ｈ衰减 量约 ３Ｂ， 独一 臂 测 量不 确 、 ｄ 单
触源 发
’ ｒ
检组 Ｌ 波件
了测 量的步骤和数据处理方法 ， 分析了不确 定度来 源， 并结合实际给出 了不确定度 的分析方法与计算过程
关键词 ： 检波组件 ； Ｔ 不确定度 魔 ；
１ 引 言
同轴衰减器形成检波组件后 ， 其输入端驻波 比会 随衰减
量增 大而 减小 如表 １ 。
微波脉冲功率测量 中， 利用检波器将微波功率信号
５可表示 为 ：
图 ４ 检 波 组 件 灵 敏 度 测 量 系统
５ ４ ５ １ Ｓ —５ ＋ ＿ ：ｓ 一ｓ ＋ ：Ｊ ４ ５ ＝
（） ３
触发源（ ｇｅｔ １４ ） Ａｉｎ ８ Ａ 触发微波合成信号源（ ｇｅｔ ｌ １ Ａ ｉｎ ｌ Ｅ ２７ ） ８５ Ｄ 产生载频 ９７ Ｈ ， ．Ｇ ｚ脉宽 １ｓ 的脉冲调制信号， 输 出功率从（ ３ ５ ｄｍ以 ０ １Ｂ步进。输入功率通过 一ｌ — ） Ｂ ． ｄ 魔 Ｔ分成 两 路 ， 路 通 过 检 波组 件 进 入示 波 器 （Ｄ 一 ＴＳ ３４Ｂ ， ０４ ）另一路进入功率计（ ｇｅｔ １１Ａ 。由功率计 Ａ ｉｎ Ｎ ９２ ） ｌ 监测功率推算检波组件输入功率 ， 将所测电压幅值与检
电子测量技术-期末考试知识点
1什么是测量?什么是电子测量？答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程，在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测量与标准的同类单位量进行比较,从而确定被测量与单位量之间的数值关系,最后用数值和单位共同表示测量结果。
从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上说:电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。
2测量与计量两者是否缺一不可？答测量与计量时缺一不可的，计量时测量的一种特殊形式，是测量工作发展的客观需要, 而测量时计量联系实际生产的重要途径,没有测量就没有计量；没有计量就会使测量数据的准确性、可靠性得不到保证，测量就会失去价值.因此，测量与计量时相辅相成的.3按具体测量对象来区分,电子测量包括哪些内容？答电子测量内容包括：（1）点能量的测量入：电压、电流、电功率等（2)原件和电路参数的测量入：电阻、电容、电感、阻抗、品质因数、电子器件的参数等；（3）电信号的特性测量如:信号的波形和失真度、频率、相位、调制度等；（4）电子电路性能的测量入:放大倍数，衰减量；灵敏度；噪声指数等；（5）特性曲线显示入：幅频特性曲线等4电子测量技术有哪些优点?答（1）测量频率范围宽（2）测试冬天范围广(3）测量的准确度高(4）测量的速度快（5)易于实现遥测和长期不间断的测量（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器的智能化5常用电子测量的仪器有哪些答：(1）食欲测量的仪器：电子电压表；电子计数器、电子示波器、测量用信号源等(2)频域测量的一起：频率特性测试仪、频谱分析仪、网络分析仪等;（3)调制域测量仪器：调值调制度仪、调制域分析仪等;（4）数据域测量仪器：逻辑笔、数字信号发生器、逻辑分析仪、数据通信分析仪等；(5)随机测量仪器：噪声系数分析仪、电磁干扰测试仪等。
2.1测量时为何会产生误差？研究误差理论的目的是什么？答测量是用实验手段确定被测量对象量值的过程，实验中过程中常用的方法：标准量和比较设备不一样,都可能使实验的确定值与被测量对象的真值存差异，即都会产生误差,研究误差理论的目的就是掌握测量数据的分析计算方法、正确对测量的误差值进行估计、选择最佳测量方案2。
脉冲电压的测量
是模拟式电压表的性能指标。
另外，数字电压表通常具有自动调零、自动切换量程和
显示极性等自动功能。
电子测量与仪器（第3版）
课堂小结：
电子工业出版社
3.6 脉冲电压的测量
3.7.1 主要性能指标
3.6.1 峰值电压表不能测量脉冲 电压幅度 3.6.2 脉冲电压表
1. 脉冲保持型电压表 2. 补偿式脉冲电压表 3.高压脉冲电压表 3.7 数字电压表
10.00V，这样就丢掉了0.001V的信息。若改用有超量程能力
的四位半DVM10V挡测量，均可读出10.001V，显然提高了
精确度。
电子测量与仪器（第3版） 2. 分辨率
电子工业出版社
分辨率即灵敏度，是指数字电压表能够反映出的被测电
压最小变化值，实际上等于所选量程最右边数字的一个单位
（±1LSB），即末尾的“1”表示出的电压值。不同量程的
数字电压表有无超量程能力，要根据它的量程分挡情况以及
允许所测最大电压的情况来决定，计算式为
电子测量与仪器（第3版） （3）超量程能力
电子工业出版社
具有超量程能力，在某些情况下可以提高测量精确度。
例如，被测电压为10.001V，若采用不具有超量程能力的4位
DVM10V挡测量，读数为9.999V；用100V挡测量，读数为
电子测量与仪器（第3版） 2. 补偿式脉冲电压表
电子工业出版社
电子测量与仪器（第3版） 2. 补偿式脉冲电压表
电子工业出版社
电子测量与仪器（第3版）
电子工业出版社
3.高压脉冲电压表
VD为高压硅堆。VD与限流电阻R1、电容C1构成峰值检 波器。R2与微安表用于直接指示被测脉冲峰值。R3为标准电 阻（R3＜＜R2），其两端电压uR3(t)为毫伏级。uR3(t)经C2滤 波后送直流电压表显示，测得被测高压脉冲峰值。开关S在
2017培训 脉冲信号参数测量仪解析
2 仪器类赛题训练建议
（2）准确理解电子仪器各项指标是做好设计的关键
电子仪器的价值由各项技术指标的优良程度决定；电子竞赛 的评分体系也是以技术指标的完成程度来评价。电子仪器的功能 是测试其它电子系统的性能，因此对技术指标的要求更加严格。 电子仪器含多项技术指标，其中最核心的是测量误差，其他 技术指标基本上都与测量误差有关。对于许多测量来讲，测量工 作的价值几乎全部取决于它的准确程度。
。
方案一：基于窗口比较器的上升时间测量方法 测量算法：
通过窗口比较器，把上升时间tr转换 为时间间隔T。
90%Vm Vin 10%Vm
+ + -
被测信号 m50%Vm
V
Vo1 Vo
Vo2
上升时间 时钟脉冲 计数值
窗口比较器电路
用标准时钟填充这段时间间隔，得 到对应tr的计数值。
为了减少±1字误差的影响，可以采 用多周期平均的测量方法。
被测信号
输入 通道电路
A/D 转换器
为了达到测量精度， A/D转换 器的分辨率应足够高（3倍以上） 例，分辨率为0.5%（4倍）
例如， 选择10位A/D转换器，其输入电压幅度范围为0～2.5V，即 2.5V ─→ 1024（0.1%） 1.25V ─→ 512（0.2%） 0.5V ─→ 204（0.5%）
① ② ③ ④ 电压类测量仪器 时间频率类测量仪器 数字示波测量仪器 信号发生器
许多仪器包含多个基本电子仪器模块。例如，脉冲信号参数测量 仪包含了以上 ① ② ④ 三个模块。 若能较好地掌握这４类基本电子仪器的设计，在进行其他类型电 子仪器设计时，只要根据题目要求再学习一些相关知识，就能很快地 进入设计状态。
采样脉冲
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按钮 S 的作用是快速泄放存储在 C2 上的电量 脉冲电压的幅度与时间的关系如图3 所示
V1 跟随输入脉冲 也 将 输 出 脉 冲 并 作 用 在 V4 上 通过电容 C3 向 V3 提供栅极脉冲 控 制 V3 的 导 通 V3 的导通 时 间 与 输 入 脉 冲 相 对 应 如 果 V1 的 源 极 电压比U C2 低 电容 C2 就可通过 V3 向 V1 的源极 电阻放电 并 使 U C2 对 应 于 这 一 输 入 脉 冲 的 幅 度 当脉冲结束后 V3 处于关断状态 因此电容 C2 上 的 电压仍能很好的保持
采用如图2 所示的脉冲保持电路9就可提高测量 精度O
图2 脉冲保持电路
计量技术2005. NO 7
.31 .
测量与设备
脉冲电压U t 经电压跟随器到达检波二极管 给电容 C1 充电 为 了 能 快 速 充 电 到 脉 冲 的 峰 值 电 压 C1 应取小 一 些 当 C1 的 选 择 满 足 R S +R d C1 <1 8T 时 U C1 的跟随误差可小到0. 05 %
减小 C1 的容量 可缩短充电时间 但电量的储存 量也将减小 即使微量的泄漏电流也会使U C1 快速地 衰减 所以要 选 择 反 向 漏 电 流 很 小 的 二 极 管 V1 漏 电阻很大的 电 容 C1 同 时 利 用 高 输 入 阻 抗 的 场 效 应 管 V2 构 成 电 压 跟 随 器 经 二 级 管 V4 给 电 容 C2 充 电 C2 的容量要比 C1 的容量大得多 即 C2 的电量储 存量大大 提 高 这 样 因 微 弱 泄 漏 电 流 引 起 的 U C2 的 衰减速度将会大大减慢 起到保持脉冲电压的作用
用普通的峰值 检 波 器 测 量 窄 脉 冲 电 压9在 脉 冲 持 续 时 间 内 9当 检 波 电 容 的 充 电 尚 未 到 达 足 够 值 时 9 就因脉冲结束而转 入 放 电 过 程9这 时 如 果 被 测 脉 冲 的 占 空 比 很 小 9即 放 电 时 间 远 大 于 充 电 时 间 9那 么 检 波电容器上充得的平均电压要比被测脉冲的峰值电 压低很多9从而造 成 很 大 的 测 量 误 差O 本 文 以 串 联 式峰值检 波 器 测 量 脉 冲 电 压 为 例 进 行 测 量 误 差 分 析 9并 提 出 改 进 方 法 O
本文读者也读过(10条) 1. 谭建军 一种基于单片机的峰值检波器[期刊论文]-电讯技术2003,43(6) 2. 姚晓辉.钱时祥.路波 准峰值检波器的设计和测试[会议论文]-2004 3. 刘洪英.史小军 带中断输出的实用峰值检波电路设计[期刊论文]-电子器件2003,26(1) 4. 张海涛.ZHANG Hai-tao 三相交流电源缺相保护电路[期刊论文]-湖南工程学院学报（自然科学版）2005,15(1) 5. 张斌.邬冠华.蔡建武 峰值采样电路在涡流电导仪中的应用[期刊论文]-电子工程师2003,29(1) 6. 际振云 一种脉冲调制——峰值检波器自锁系统的应用[会议论文]-2005 7. 樊桂花.吴兰臻.Fan Guihua.Wu Lanzhen 检波器谐振频率数学模型及其频响误差的修正[期刊论文]-航空计测技 术2000,20(5) 8. 万瑞军.田建峰.杨宏鹏.韩玉兰 扫频谐振式电磁浓度计的研究[期刊论文]-仪表技术与传感器2004(12) 9. 万瑞军.田建峰.马志义 扫频谐振式电磁浓度计的研究[期刊论文]-东北电力学院学报2003,23(6) 10. 张宇辉.田晓军.陈晓东 基于小波分析的电压闪变信号拟同步检波的峰值比较法[期刊论文]-电测与仪表 2004,41(3)
测量与设备
利用峰值检波器测量脉冲电压的误差分析
闫芳
!辽宁工学院信息科学与工程学院"锦州 121001 #
摘 要 本文通过对峰值检波器测量脉冲电压的误差分析9来达到改进电路减少测量误差的目的O 关键词 峰值检波器;占空比;脉冲保持;自动放电
0 引言
工业生产中的 某 些 参 量9常 被 变 换 成 脉 冲 电 信 号 9并 以 脉 冲 的 频 率 \幅 度 \面 积 \相 位 和 脉 冲 数 等 多 种形式来表征有关信息O当脉冲信号以频率或脉冲 数表征时9其幅度 和 面 积 并 无 实 际 意 义O 因 此 可 以 根据数字电路的 工 作 需 要9对 脉 冲 进 行 放 大\限 幅\ 整形等处理9而这些 处 理 都 不 会 影 响 信 息 的 含 义 和 表征O当脉冲信号 以 其 幅 度 或 面 积 表 征 时9脉 冲 电 压的测量就具有获 知 信 息 的 作 用9这 就 显 得 十 分 重 要O一般来说9脉 冲 信 号 具 有 持 续 时 间T 远 小 于 周 期T 的特点9即占空比g g =T T 很小O
图4 改进电路图
3 结束语
图3 脉冲电压的幅度与时间的关系图
当脉冲幅度在逐 渐 增 加 时 电 容 C2 上 所 保 持 的 电压可随输入脉冲变化 但当脉冲幅度减小时 由于 电容 C2 的上的电压不能跟着降低 因此导致输出电 压不能跟随输入电压的变化 电路必须加以改进 改进电路如图4 所示 在原电路的基础上增加了由 V3 V4 组成的自动放电电路 当脉冲逐个输入时
=
RS R
+R d .g
由上式可见9用 普 通 的 峰 值 电 压 表 测 量 脉 冲 幅
度 9将 会 出 现 很 大 的 系 统 误 差 O
2 解决方案
造成系统误差 增 大 的 原 因9主 要 是 检 波 电 容 器 不能在相 邻 脉 冲 的 间 隔 时 间 内 保 持 住 已 充 入 的 电 量9导致平均电压 偏 低O 如 果 设 法 使 检 波 电 容 器 存 储的电量得到保持就可大大提高测量的精度O保持 电 量 的 方 法 9就 是 尽 量 减 小 储 能 电 容 的 泄 漏 电 流 O
/
I OC =
T
i Cdt
0
~
U RS
ห้องสมุดไป่ตู้
-U C +Rd
T
I OR =
T
i Rdt
0
~
UC R
T -T
~ URCT
图1 测量脉冲电压原理图
/
动态平衡
时 9OC
=
OR
9即U RS
-U +R
CT
d
=
UC R
T
9整 理
得:
/
U
=
1
+
RS R
+R .g
d
UC
/
则 测 量 误 差 为 :U
-U C UC
=U UC
计量技术2005. NO 7
利用峰值检波器测量脉冲电压的误差分析
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
闫芳 辽宁工学院信息科学与工程学院,锦州,121001
计量技术 MEASUREMENT TECHNIQUE 2005(7) 1次
参考文献(2条) 1.施文济 自控系统中的测量与显示技术 2003 2.康华光 模拟电路 1989
关键词 B -Y 符合法 B 放射源活度 误差分析
放射源活度的测量 依核素的不同而有多种不 同的测量方法 但总的来讲可分为两类 绝对测量和 相对测量 B 放射源活度的绝对测量 其方法主要
32
有小立体角法 4K 计数 法 B -Y 符 合 法 等 小 立 体 角法简单方便 使用的仪器设备不多 但因校正因子 多 使得测量的准确度较低 在作了各项修正之后
!-"符合法测量60 CO!放射源活度误差分析
马文彦1 闫桂英2 奇格其3
!1. 西安第二炮兵工程学院"西安 710025 #2. 陕西计量测试研究所"西安 710048 # 3. 中国标准研究院"北京$
摘 要 依据B -Y 符合 法测量60 COB 放射源活 度 的 基 本 原 理 本 文 分 析 讨 论 了 测 量 误 差 产 生 的 主 要 因 素 及 一般误差传递公式对符合测量的不适用性 给出了一种变通使用的方法
引证文献(1条)
1.景洪.曹卫平.李治国.杨猛.张强 X波段检波组件灵敏度测量不确定度分析[期刊论文]-计量与测试技术 2011(7)
引用本文格式：闫芳 利用峰值检波器测量脉冲电压的误差分析[期刊论文]-计量技术 2005(7)
通过对电路的测量误差的分析及电路的改进 利用改进后的峰值检波器测量脉冲电压的误差会明 显减小 该电路能够满足高精度的测量要求
参考文献
1 施文济. 自控系统中 的 测 量 与 显 示 技 术. 北 京 中 国 水 利 水 电 出版社 2003 4
2 康华光. 模拟电路. 北京 高等教育出版社 1989 9
1 误差分析
电路如图1 所示9设被测 脉 冲 电 压 为 U S t 9其
内阻 为 R S 9占 空 比 为g ;检 波 二 极 管 的 正 向 电 阻 为 R d ;检波器的负载 电 阻 为 R O 脉 冲 电 压 的 峰 值 和 平
/
均值分别为:U 和U O当电路达到平 衡 后9电 容 器 的
充电电量 OC 和放电电量O R 分别为:
V1 跟随输入脉冲 也 将 输 出 脉 冲 并 作 用 在 V4 上 通过电容 C3 向 V3 提供栅极脉冲 控 制 V3 的 导 通 V3 的导通 时 间 与 输 入 脉 冲 相 对 应 如 果 V1 的 源 极 电压比U C2 低 电容 C2 就可通过 V3 向 V1 的源极 电阻放电 并 使 U C2 对 应 于 这 一 输 入 脉 冲 的 幅 度 当脉冲结束后 V3 处于关断状态 因此电容 C2 上 的 电压仍能很好的保持
采用如图2 所示的脉冲保持电路9就可提高测量 精度O
图2 脉冲保持电路
计量技术2005. NO 7
.31 .
测量与设备
脉冲电压U t 经电压跟随器到达检波二极管 给电容 C1 充电 为 了 能 快 速 充 电 到 脉 冲 的 峰 值 电 压 C1 应取小 一 些 当 C1 的 选 择 满 足 R S +R d C1 <1 8T 时 U C1 的跟随误差可小到0. 05 %
减小 C1 的容量 可缩短充电时间 但电量的储存 量也将减小 即使微量的泄漏电流也会使U C1 快速地 衰减 所以要 选 择 反 向 漏 电 流 很 小 的 二 极 管 V1 漏 电阻很大的 电 容 C1 同 时 利 用 高 输 入 阻 抗 的 场 效 应 管 V2 构 成 电 压 跟 随 器 经 二 级 管 V4 给 电 容 C2 充 电 C2 的容量要比 C1 的容量大得多 即 C2 的电量储 存量大大 提 高 这 样 因 微 弱 泄 漏 电 流 引 起 的 U C2 的 衰减速度将会大大减慢 起到保持脉冲电压的作用
用普通的峰值 检 波 器 测 量 窄 脉 冲 电 压9在 脉 冲 持 续 时 间 内 9当 检 波 电 容 的 充 电 尚 未 到 达 足 够 值 时 9 就因脉冲结束而转 入 放 电 过 程9这 时 如 果 被 测 脉 冲 的 占 空 比 很 小 9即 放 电 时 间 远 大 于 充 电 时 间 9那 么 检 波电容器上充得的平均电压要比被测脉冲的峰值电 压低很多9从而造 成 很 大 的 测 量 误 差O 本 文 以 串 联 式峰值检 波 器 测 量 脉 冲 电 压 为 例 进 行 测 量 误 差 分 析 9并 提 出 改 进 方 法 O
本文读者也读过(10条) 1. 谭建军 一种基于单片机的峰值检波器[期刊论文]-电讯技术2003,43(6) 2. 姚晓辉.钱时祥.路波 准峰值检波器的设计和测试[会议论文]-2004 3. 刘洪英.史小军 带中断输出的实用峰值检波电路设计[期刊论文]-电子器件2003,26(1) 4. 张海涛.ZHANG Hai-tao 三相交流电源缺相保护电路[期刊论文]-湖南工程学院学报（自然科学版）2005,15(1) 5. 张斌.邬冠华.蔡建武 峰值采样电路在涡流电导仪中的应用[期刊论文]-电子工程师2003,29(1) 6. 际振云 一种脉冲调制——峰值检波器自锁系统的应用[会议论文]-2005 7. 樊桂花.吴兰臻.Fan Guihua.Wu Lanzhen 检波器谐振频率数学模型及其频响误差的修正[期刊论文]-航空计测技 术2000,20(5) 8. 万瑞军.田建峰.杨宏鹏.韩玉兰 扫频谐振式电磁浓度计的研究[期刊论文]-仪表技术与传感器2004(12) 9. 万瑞军.田建峰.马志义 扫频谐振式电磁浓度计的研究[期刊论文]-东北电力学院学报2003,23(6) 10. 张宇辉.田晓军.陈晓东 基于小波分析的电压闪变信号拟同步检波的峰值比较法[期刊论文]-电测与仪表 2004,41(3)
测量与设备
利用峰值检波器测量脉冲电压的误差分析
闫芳
!辽宁工学院信息科学与工程学院"锦州 121001 #
摘 要 本文通过对峰值检波器测量脉冲电压的误差分析9来达到改进电路减少测量误差的目的O 关键词 峰值检波器;占空比;脉冲保持;自动放电
0 引言
工业生产中的 某 些 参 量9常 被 变 换 成 脉 冲 电 信 号 9并 以 脉 冲 的 频 率 \幅 度 \面 积 \相 位 和 脉 冲 数 等 多 种形式来表征有关信息O当脉冲信号以频率或脉冲 数表征时9其幅度 和 面 积 并 无 实 际 意 义O 因 此 可 以 根据数字电路的 工 作 需 要9对 脉 冲 进 行 放 大\限 幅\ 整形等处理9而这些 处 理 都 不 会 影 响 信 息 的 含 义 和 表征O当脉冲信号 以 其 幅 度 或 面 积 表 征 时9脉 冲 电 压的测量就具有获 知 信 息 的 作 用9这 就 显 得 十 分 重 要O一般来说9脉 冲 信 号 具 有 持 续 时 间T 远 小 于 周 期T 的特点9即占空比g g =T T 很小O
图4 改进电路图
3 结束语
图3 脉冲电压的幅度与时间的关系图
当脉冲幅度在逐 渐 增 加 时 电 容 C2 上 所 保 持 的 电压可随输入脉冲变化 但当脉冲幅度减小时 由于 电容 C2 的上的电压不能跟着降低 因此导致输出电 压不能跟随输入电压的变化 电路必须加以改进 改进电路如图4 所示 在原电路的基础上增加了由 V3 V4 组成的自动放电电路 当脉冲逐个输入时
=
RS R
+R d .g
由上式可见9用 普 通 的 峰 值 电 压 表 测 量 脉 冲 幅
度 9将 会 出 现 很 大 的 系 统 误 差 O
2 解决方案
造成系统误差 增 大 的 原 因9主 要 是 检 波 电 容 器 不能在相 邻 脉 冲 的 间 隔 时 间 内 保 持 住 已 充 入 的 电 量9导致平均电压 偏 低O 如 果 设 法 使 检 波 电 容 器 存 储的电量得到保持就可大大提高测量的精度O保持 电 量 的 方 法 9就 是 尽 量 减 小 储 能 电 容 的 泄 漏 电 流 O
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I OC =
T
i Cdt
0
~
U RS
ห้องสมุดไป่ตู้
-U C +Rd
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图1 测量脉冲电压原理图
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动态平衡
时 9OC
=
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9即U RS
-U +R
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9整 理
得:
/
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1
+
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则 测 量 误 差 为 :U
-U C UC
=U UC
计量技术2005. NO 7
利用峰值检波器测量脉冲电压的误差分析
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
闫芳 辽宁工学院信息科学与工程学院,锦州,121001
计量技术 MEASUREMENT TECHNIQUE 2005(7) 1次
参考文献(2条) 1.施文济 自控系统中的测量与显示技术 2003 2.康华光 模拟电路 1989
关键词 B -Y 符合法 B 放射源活度 误差分析
放射源活度的测量 依核素的不同而有多种不 同的测量方法 但总的来讲可分为两类 绝对测量和 相对测量 B 放射源活度的绝对测量 其方法主要
32
有小立体角法 4K 计数 法 B -Y 符 合 法 等 小 立 体 角法简单方便 使用的仪器设备不多 但因校正因子 多 使得测量的准确度较低 在作了各项修正之后
!-"符合法测量60 CO!放射源活度误差分析
马文彦1 闫桂英2 奇格其3
!1. 西安第二炮兵工程学院"西安 710025 #2. 陕西计量测试研究所"西安 710048 # 3. 中国标准研究院"北京$
摘 要 依据B -Y 符合 法测量60 COB 放射源活 度 的 基 本 原 理 本 文 分 析 讨 论 了 测 量 误 差 产 生 的 主 要 因 素 及 一般误差传递公式对符合测量的不适用性 给出了一种变通使用的方法
引证文献(1条)
1.景洪.曹卫平.李治国.杨猛.张强 X波段检波组件灵敏度测量不确定度分析[期刊论文]-计量与测试技术 2011(7)
引用本文格式：闫芳 利用峰值检波器测量脉冲电压的误差分析[期刊论文]-计量技术 2005(7)
通过对电路的测量误差的分析及电路的改进 利用改进后的峰值检波器测量脉冲电压的误差会明 显减小 该电路能够满足高精度的测量要求
参考文献
1 施文济. 自控系统中 的 测 量 与 显 示 技 术. 北 京 中 国 水 利 水 电 出版社 2003 4
2 康华光. 模拟电路. 北京 高等教育出版社 1989 9
1 误差分析
电路如图1 所示9设被测 脉 冲 电 压 为 U S t 9其
内阻 为 R S 9占 空 比 为g ;检 波 二 极 管 的 正 向 电 阻 为 R d ;检波器的负载 电 阻 为 R O 脉 冲 电 压 的 峰 值 和 平
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均值分别为:U 和U O当电路达到平 衡 后9电 容 器 的
充电电量 OC 和放电电量O R 分别为: