现代时域测量总结

第一章概论

1电子测量：宽频率范围（直流到光波）信号和系统的特性参数

。

信号特性参数：信号的波形、频谱、电压、功率、频率、相位、周期、时间间隔 系统特性参数：系统的瞬态响应、传递函数、电阻、电容、电感、电抗、导纳、 常数、导磁率、驻波比、反射系数、散射参数、衰减、群延迟

……

2、 测量的基本要素：被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员、测量环境

3、 频域测量、时域测量、调制域测量

频域测量：以被测信号和系统在频率领域的特性为依据，

研究的是被测对象的复数频率特性

（包括幅频特性和相频特性），即信号的频谱和系统传递函数。

一稳态测量、加正弦测量

时域测量：以被测信号和系统在时间领域的特性为依据，研究的是被测对象的幅度 -时间特

性，即信号波形和系统的单位阶跃响应或单位冲激响应。 一瞬态测量、加脉冲测量

调制域测量：研究的是被测对象的频率（时间间隔） -时间特性，连续测量被测信号的瞬时

频率（时间间隔）。 时域测量特点：与频域相比

、信号披形：信号一一被测对象的实际过程，客观存在

波形一一信号的表现形式，主观对客观的反映

5、线性系统特点： （线性时不变系统还满足时不变特性）

1） 系统的模型方程具有 线性属性（满足迭加原理） 2） 组成系统的元器件及电磁介质的参数值与 独立变量无关

3） 用n 阶常系数线性微分方程组 描述激励与响应

Q 值、介电 满足卷积方程

对微分方程进行傅立叶变换、拉普拉斯变换

一一可得到系统的传递函数

系统输入扫频正弦信号，测量对应输出信号的幅值和相位

一一可得系统的频率特性

系统输入单位脉冲信号一一可得到时域脉冲响应函数 频率为W 0的正弦波： 线性系统：正弦输入一- 理想线性系统

（无失真传输系统） -具有恒定的幅度和线性相位

6、线性系统瞬态特性估计

波形和测量系统中存在噪声一一只能得到信号和系统的估计

4) 5) 正弦输出

y(t)=ax(t-t 0) Y()二 ae_ t °Xf )

线性系统瞬态响应估计 一一确定阶跃响应 SR 和脉冲响应IR 单位脉冲信号和单位阶跃信号 系统的输入x （t ）为单位脉冲信号-（t ）

时，此时系统输出响应就是脉冲响应（又称冲激响应） 当系统的输

入x （t ）为单位阶跃信号u （t ）时，此时系统的输出响应称为阶跃响应 脉冲响应的积分为阶跃响应，反过来阶跃响应的微分就是脉冲响应

7、直接获取系统瞬态响应的方法要求

信号源、示波器、积分器、微分器及电缆、接头等都

是理想的

带宽

4、高斯系统参数估计:

1）高斯系统是物理上不可实现的系统，具有非因果的阶跃响应与脉冲响应 2） 高斯函数具有一些人们期望的数学特性, 3） 高斯系统时域与频域关系：f 0

孑

2） 示波器输出的响应是 系统各组成部分响应的合成 结果一一带来误差

3） 当系统各单元的响应时间远远小于（

<<0.01 ）被测系统的响应时间时，误差一般 <1%

――工程上视为理想的

4） 否则，误差增大：利用反卷积方法可以得到更准确的结果 卷积

反卷积

反卷积

已知X 、H ，求Y

1、 确定响应问题

2、 常用于估计滤波作用

3、 用卷积计算一一比较容易

4、 Y — X 和H 之间的交叉频 谱

5、 数字方法很容易实现各种 滤波器，如矩形滤波器，物 理上很难实现

已知X 、Y ，求H

1、 系统辨识冋题

求系统

传递函数

2、 H=Y/X ，可以用数学计算 得到

3、 但如X 不精确一一在零点 附近会产生很大误差

4、 源和接收设备噪声一一小

5、 或先进行滤波处理

已知H 、Y ，求X

1、 信号恢复问题

2、 常用于原始信号通过已知 滤波器

后，再重建

3、 时域反射测量中，改善时 间和距

离分辨力

4、 对某一预定传输路径进行 均衡以

便恢复原来的信号

5、 H 在零点附近会产生很 大误差

响应矗斛

通函皱ffj

畑、

严 --------- 傅氏理变换孑 -------------------

1

Z

Wk 出［ --------- M 氐喪眺 ---------------------F 愉出城曲门"八

第二章脉冲波形参数

参数名称

符号 定 义

与 时 间 有 关 的 参 数

脉冲前过渡时间（上升时间）

脉冲幅度由10%上升到90%的一段过渡时间

脉冲后过渡时间（下降时间）

T f 脉冲幅度由90%下降到10%的一段过渡时间 脉冲宽度

x

在脉冲幅度为50%的两点之间的 时间

脉冲周期

T

指一个脉冲波形上的 任意一点到相邻脉冲波形上的对应点 之间的时间

脉冲宽度占有率

S S=x /T

2、 底量值、顶量值测定方法 密度分布平均数法；密度分布众数法；峰值法

3、 RC 电路：过渡持续时间：T D =2.2RC = 2.2’

系统带宽与过渡持续时间的关系： a 为半功

率点处的角频率，即 3dB

T D

2.2 2.2 2 二 f °

0.35 f 0

对估计信号参数有用

8

9、反卷积确定系统冲激响应的两种方法

|输 入乂皿伸 氐唯換| ____________________________________ > 输 入频暗 皿丿切

1基本脉冲术语

•适于窄脉冲