电子感测技术第三章优秀课件.ppt

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1、电子感测技术第三章第1页，本讲稿共46页2.数字电压表(DVM)的测量范围和分辨力19.99v0.001v00.01v0.01v9.999v09.99v9.99v 10v0.001v00.01v0.01v4.999v04.99v4.99v 5v000.1mv000.1mv001mv199.9mv199.9mv199mv 0.2v199.9mv00.01mv000.1mv00.1mv99.99mv099.9mv99.9mv 0.1v四 位三 位 半 三 位量程第2页，本讲稿共46页3.交流电压的量值及转换关系：0U(t)UP+U0UP-UmUPPtUPP=(UP)-(UP-)=2Um统一性叠加性

2、第3页，本讲稿共46页相对电平：11.25-11/1.25=0.8321010第4页，本讲稿共46页3.1.2 功率和射频功率的测量1.交、直流功率的测量 2.射频功率的间接测量（1）.晶体检波器的测量（2）.热电转换器的测量 射频源衰减器可变衰减器功分器(魔T)晶体检波器铋锑热电偶UPU为直流电压或交流有效值第5页，本讲稿共46页（3）大功率的测量热转电功率计直读P0 小功率计扩展量程 家用微波炉加热功率射频脉冲功率不均匀度测准测准第6页，本讲稿共46页3.1.3 噪声测量和抗干扰措施1.噪声电压有效值Un的测量(1)(1)用宽带平均值电压表测量时的读数为用宽带平均值电压表测量时的读数为U（

3、2）用宽带示波器测量其峰峰值Upp 第7页，本讲稿共46页2放大器噪声系数NF的测量(1)定义噪声仪放大器噪声调节T2T1ENR（dB）Pni(T2)NF(dB)Pno(T2+Tn)平方率检波指压表Pni(T1)Pno(T1+Tn)室温 PnAPTnRg=Ri R0=RL第8页，本讲稿共46页(2)y系数和超标比ENR：(3)对数表示(4)功率倍增法（y2），仪表读出ENR（dB）=NF（dB）系数超标比第9页，本讲稿共46页3.用失真度仪的用失真度仪的“相对电平相对电平”测量放大器的信噪比测量放大器的信噪比S/N(dB)(1).连接好信号源、放大器和失真度仪输入(2).使放大器输入端短路，使

4、放大器输入端短路，“输入量程输入量程”应减小到的噪声电压量应减小到的噪声电压量程程ndB,在此档量程内的噪声电压读数在此档量程内的噪声电压读数NdB对应比值（相对电平）信号源放大器失真度仪U0=3VNS(dB)Sn10dB第10页，本讲稿共46页4.抗干扰措施模拟电路输入级的噪声是主要的（1）屏蔽技术（2）接地技术（4）与屏蔽接地相反的）与屏蔽接地相反的“浮置浮置”（8）采用锁相环路（PLL）（5）变压器或光电的耦合隔离法（3）滤波技术（6）采用电桥平衡电路（7）通过整形、积分和门限等措施第11页，本讲稿共46页3.2 射频（RF）网络特性参数测量和应用3.2.1 射频简介1.微波波长：2.传

5、输线上阻抗：l容性感性低高I()U()高低容性感性034l12l14低（阻性)l传输线终端()Z123.行程第12页，本讲稿共46页空气中(rr1)电磁介质中（r1，r1)电介质中(r1，r1)无限传播传输线中介质中波长线上阻抗处处变，四分之一高低换，半个波长又还原，不同介质有区别。第13页，本讲稿共46页3.2.2 单口网络的反射参数1.反射系数单口网络物体RF入射反、散射入射波出射波测试口abT第14页，本讲稿共46页2.模值回波损失电压驻波比3.相位差：电波行程相移常数RL=20lg|（dB）第15页，本讲稿共46页3.2.3 双口网络的散射参数1.S参数 测试口 T1 T2反射参数传输

6、参数RF入射反射、透射双口网络物体反射，透射RF入射a1b1a2b2T1T2测试口第16页，本讲稿共46页插入损耗（衰减）2.模值 输入功率反射功率负载功率 第17页，本讲稿共46页3.2.4 S参数的测量1自动网络分析仪（ANA）的组成和类型组成类型信号源测试装置幅相检测器矢量（ANA）扫频源定向耦合器和混频器比值计和相位计六端口(SPANA)点频源六端口电路检波器或功率计时域(TDANA)脉冲源延迟线段取样示波器双口网络a2 b2a1 b1T1T2信号源测试装置DUT幅相检测器第18页，本讲稿共46页2ANA的工作原理（HP8510B为例）第19页，本讲稿共46页3.2.5 应用举例检测（

7、雷达、遥感、传感器等）通信（中继通信、卫星通信、移动通信）能量（微波加热、微波输能、微波引擎等）。1微波传感器的检测原理xa2 b2a1 b1信号源测试装置幅相检测器优点：非接触在线检测和实时处理，耐高温和高压等缺点：有零漂，定标困难微波的三大应用:第20页，本讲稿共46页2.透射式测量矢量电压表定向耦合器微波源发射天线接收天线被测物流水线第21页，本讲稿共46页3.反射式测量原油流管微波源PrPi0100含水率Pr/Pi第22页，本讲稿共46页3.3.1计数法测量fAfB倍频器分频器计数窄脉冲主门t=TA/aT=NtN计数器门控脉冲T=bTB门控宽脉冲 aabb 门控 第23页，本讲稿共46

8、页量化误差：宽控开关窄计数，越宽越窄高精度。四块电路三端口，二入一出经主门绝对误差绝对误差：N=1第24页，本讲稿共46页1、测量频率fX fXfC放大整形 门控 主门1/fXbTC a=1 b分频器fx=Nfc/b第25页，本讲稿共46页2、测量周期TX fC倍频器 门控 主门TcTx=NTc a1 b=1TxTx放大整形器Tx=N/fC第26页，本讲稿共46页3、测量误差和中界频率 第27页，本讲稿共46页4、测量同频信号的时差和相位差 fc 门控Tct=NTc a1t放大整形aTc=MTxaTca=1 b=1主门付门tTX第28页，本讲稿共46页3.3.2示波器的时域测量1、测量正弦波参

9、数 Txt0t(x)U(y)第29页，本讲稿共46页2、测量脉冲波参数 下冲量上冲量U00.9U0rfUt0U0.5U00.1U0第30页，本讲稿共46页3.3.3信号失真与频域测量放大器被测正弦波测试信号U1(f1)抑制基波衰减器HPFmV 表f1-60dB1 1、非线性、非线性(谐波谐波)失真度失真度 的测量的测量 第31页，本讲稿共46页2、线性(频率)失真度的测量(1)点频法测量：信号源被测Ui(i)Uo(o)mV表示波器放大器Uo/Ui1o ifLfHf0低频宽带第32页，本讲稿共46页(2)扫频法测量：Y输入等幅调频波扫频仪检波RF输出被测BPFX扫描波变幅调频波fo-iff0Uo

10、/Ui01高频窄带第33页，本讲稿共46页3.频谱分析仪工作原理BPF中放中放VCO扫描波fI混频AI谐波混频器预选器RF 衰减器0AdBfL f1 fn-xdBm本振末级检波放大yx谱线fiLpi被测信号fI=mfL-fi本振固定第34页，本讲稿共46页3.4 阻抗测量和半导体管的检测3.4.13.4.1电阻、电感和电容的测量电阻、电感和电容的测量1 1、电阻、电阻R RX X的测量的测量 (1)(1)、万用表电阻档测量、万用表电阻档测量 (2)(2)、惠斯顿电桥精测、惠斯顿电桥精测BR1R0R2RxGU0第35页，本讲稿共46页(3)(3)伏安法伏安法相对误差方法选择测量值测量电路安培表外

11、接法安培表内接法AVRxIAVRxI修正值第36页，本讲稿共46页2 2、电容、电容C CX X和电感和电感L LX X的测量的测量 (1)(1)、交流电桥法、交流电桥法(较较大大值的电容、电感值的电容、电感)U0Z1Z2ZnZx第37页，本讲稿共46页 例例：测电感的海式电桥：测电感的海式电桥R2R4CnRnRxU0Lx第38页，本讲稿共46页(2)(2)、变换分离、变换分离(数字化数字化)法法RxRfCx900+-URUxUoU(f)第39页，本讲稿共46页(3)、高频谐振Q表法UOUiLxCRU(f)CX调谐时第40页，本讲稿共46页3.4.2半导体管的检测1、用万用表检测（1）好管：0

12、.10.7VGe：0.10.5VSi：0.40.7V（2）坏管：正、反相同（3）管脚：用hFE插孔（4）模拟万用表：表棒极性与数字万用表相反用用“”档测正、反向电阻档测正、反向电阻第41页，本讲稿共46页NNP发射结集电结集电区基区cbe发射区becNPN型三极管ecb第42页，本讲稿共46页2 2、晶体管特性图示仪测试、晶体管特性图示仪测试 01234放大0+-放大0012345中点UceoIb(A)Ic(mA)IbNPNPNPUce扫描波cbeNPNPNPUcexIcyIc垂直放大水平放大01234阶梯波插座示波器第43页，本讲稿共46页3.5 计算机测试技术3.5.1智能仪器和自动测试系

13、统（ATS）2.频响测试举例1.硬件为主，软件专用打印机计算机信号源频率计电压表其它智能仪器GPIB总线放大器被测UffHfLUU2UBW0f第44页，本讲稿共46页3.5.2虚拟仪器（VI）技术1.软件为核心，硬件简单化系统比较ATSVI相同点计算机测试技术不同点 硬件为主，功能特定 软件为主，功能设定优 点高频 高速 高精度多参数测试效率高，更新方便缺 点功能有限 体大价贵单参数测试成本高，定标麻烦被测电路I/O取样A/D计算机被测信号放在外面盒插入机内卡功能设定虚拟面板模拟数字数据采集器第45页，本讲稿共46页2.LabVIEW虚拟仪器入门 LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器，简称VI，其外观和操作类似于真实的物理仪器（如示波器、频谱分析仪和逻辑分析仪）。VI包括三个部分：程序前面板、框图程序和图标/连接器。第46页，本讲稿共46页