第5章时域测量
第5章-过程控制对象的动态特性
脉冲方波响应特性曲线
5.3.2 测定动态特性的时域方法
一、阶跃及方波响应的测定 在0到t这一时间段内，阶跃响应特性曲线和方 波响应曲线是已知的，以后各段的阶跃响应特性曲 线是该段的方波响应加上t之前的阶跃响应曲线值 。绘图时，先把时间轴分成间隔为t的若干等分， 在第一段中y1(t-t)=0，所以，y1(t)=y(t)；其后每一 段的y1(t)是该段中的y(t)与其相邻前一段的y1(t)之和 。这样即可由方波响应求出阶跃响应，从而得到阶 跃响应特性曲线。
5.2.1 双容对象的调节特性 双容对象是由两个周期惯性环节串联而成，被 调量是第二个水槽的水位h2。当输入量有一个阶跃 增加 Q1时，被调量的反应曲线是如图5-6中变化的
h2曲线。
5.2 多容对象的动态特性
5.2.1 双容对象的调节特性 相比于单容对象，由于双容对象的容器数由1变 为2，因而其阶跃输出特性响应曲线出现了一个容量 滞后 c，而这个 c对调节过程的影响是很大的，在 调节器参数整定过程中，它是一个很重要的参数。
5.1.1 水槽水位的动态特性分析
对于式（5-4），变量Q1、Q2、Q3用额定值和增量的 形式可表示为
Q2 Q20 Q2 ， Q1 Q10 Q1， h h2 h
利用式（5-1），可将式（5-4）化成以增量形式表 示的微分方程 将式（5-5）和式（5-6）代入上式
5.3.2 测定动态特性的时域方法
一、阶跃及方波响应的测定 当输入为阶跃函数时，可用下面的实验方法测 定其输出量变化曲线。 实验时，先让对象稳定地工作于某一稳态一段 时间，然后快速地改变它的输入量，使对象达到另 一稳态。
5.3.2 测定动态特性的时域方法
第5章多普勒参数估计
第5章多普勒参数估计多普勒参数估计是指通过接收到的多普勒频移信息，估计目标物体的速度、角度和距离等参数的过程。
在雷达、超声波测速仪等领域都应用了多普勒参数估计技术。
多普勒频移是由运动物体引起的频率变化，实际上表征了物体相对于接收器运动的信息。
在雷达系统中，通过接收到的回波信号的频率，可以推断出目标物体的运动情况。
为了实现多普勒参数估计，需要进行时间和频率域的信号分析。
时间域信号分析是指通过分析接收到的回波信号的时域波形，来推测目标物体的运动情况。
通过观察回波信号的波形，可以估计出物体的运动速度，并计算出速度的大小和方向。
然而，时间域方法只能很粗略地估计运动速度，对于更精确的参数估计，需要进行频域分析。
频域信号分析是指通过分析接收到的回波信号的频谱信息，来推测目标物体的运动情况。
通过对回波信号进行傅里叶变换，可以得到信号的频谱。
目标物体的速度会引起信号频率的变化，而频率的变化幅度与速度成正比。
因此，通过观察频谱的峰值位置和幅度，可以推断出目标物体的速度。
多普勒参数估计的另一个重要应用是测量目标物体的距离。
在雷达系统中，可以通过利用回波信号的时延信息，结合多普勒频移信息，来估计目标物体的距离。
通过计算回波信号的时延，可以得到目标物体到接收器的距离。
而多普勒频移则提供了目标物体的相对速度信息。
因此，通过综合利用时延和多普勒频移信息，可以准确测量目标物体的距离。
另外，多普勒参数估计还可以应用于估计目标物体的角度。
在雷达系统中，可以通过接收到的来自不同方向的回波信号的多普勒频移信息，来估计目标物体的角度。
通过分析各个方向上的回波信号的频谱，可以确定目标物体相对于雷达的方向。
因此，通过综合利用不同方向上的多普勒频移信息，可以准确估计目标物体的角度。
总之，多普勒参数估计是通过分析目标物体引起的多普勒频移信息，来测量物体的运动速度、角度和距离等参数。
通过时间和频率域的信号分析，可以实现对多普勒频移信息的提取和估计。
电子测量技术课后习题答案林占江版
第11章 智能仪器
11.1 P310 11.2 P311 11.3 P314 11.4 P316
12.1 P319 12.2 P321 12.3 P325 12.4 P333 12.5 P336 12.6 P338
第12章 虚拟仪器
13.1 P339 13.2 P341 13.3 P342 13.4 P346 13.5 P347 13.6 P349
习题解答
第1章绪论
1.1 答：电子测量是以电子技术理论为依据，以电子测量仪 器和设备为手段，以电量和非电量为测量对象的测量过程。 属于电子测量的是（2）、（3）。
1.2 答：见1.2节与1.3节。 1.3 答：主基准、副基准和工作基准。
第2章 测量误差分析与数据处理
2.1 绝对误差：0.05V 修正值：-0.05V 实际相对误差：1.01% 示值相对误差：1.00% 电压表应定为0.5级
第6章 频域测量
7.1 P236 7.2 P237 7.3 P238 7.4 P241 7.5 P243 7.6 P246 7.7 P249 7.8 P265
第7章 逻辑分析仪
8.1 P270 8.2 P272 8.3 P272 8.4 P274 8.5 P275 8.6 P276 8.7 P277
2.2 15V,2.5级 2.3 ±10% 2.4 绝对误差：-0.2mA；修正值：0.2mA
实际相对误差：0.25% 0.5级
2:.5 14.8V,40.8%
2.6 1.15V,0.99V;23%,19.8% 2.7 5%,0.42dB 2.8 200k,266.7k,25% 2.9 200k,199.973k,0.014% 2.10 微差法、替代法、零示法
第13章 自动测试系统
电子测量技术课后习题答案林占江版-17页文档资料
4.14 P144
4.15 0.05%, 20%
4.16 0.056% 4.17 100kHz, 40μs, 10
4.18 9.4ns 4.19 用外触发方式 4.20 滞后电源电压 45°
超前 45°
第5章 时域测量
5.1,5.2 参阅本间相关内容 5.3 李沙育图形，是圆形。 5.4 李沙育图形（1）椭圆形（2）“8”字形 5.5 被测信号频率与扫描信号频率不成整数倍，图形向左“跑动”。 5.6 被测信号频率与扫描信号频率不成整数倍，波形紊乱。 5.7 前沿有上冲，前沿弯曲。 5.8 最小周期T=0.2μs×10×10=20μs, 频率50k 5.9 最高工作频率是20MHz 5.10 最低工作频率是0.4Hz
2.14 正态分布,1215.01±6.11,
2.15 86.4, 3.18, 0.00312, 5.84E4
2.16 3.3, 38 2.17 mγA+n γB, ±9.5% 2.18 ±4% 2.19 160±0.16%, 9.4±1.0%, 2.20 ±5%, ±5% 2.21 2级
第3章模拟测量方法
第6章 频域测量
7.1 P236 7.2 P237 7.3 P238 7.4 P241 7.5 P243 7.6 P246 7.7 P249 7.8 P265
第7章 逻辑分析仪
8.1 P270 8.2 P272 8.3 P272 8.4 P274 8.5 P275 8.6 P276 8.7 P277
第2章 测量误差分析与数据处理
2.1 绝对误差：0.05V 修正值：-0.05V 实际相对误差：1.01% 示值相对误差：1.00% 电压表应定为0.5级
2.2 15V,2.5级 2.3 ±10% 2.4 绝对误差：-0.2mA；修正值：0.2mA
第五章正弦稳态电路的分析
正弦电流电路
激励和响应均为同频率的正弦量的线性电路 （正弦稳态电路）称为正弦电路或交流电路。
研究正弦电路的意义
1.正弦稳态电路在电力系统和电子技术领域 占有十分重要的地位。
优 ①正弦函数是周期函数，其加、减、求导、 点 积分运算后仍是同频率的正弦函数。
②正弦信号容易产生、传送和使用。
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j
F | F | e | F |
j
极坐标式
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几种表示法的关系：
Im
F a jb
F | F | e | F |
j
b |F|
F
O
| F | a b b 或 θ arctan( ) a
2 2
a
Re
a | F | cos b | F | sin
O
F Re
返 回
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特殊旋转因子
jF
Im
F
Re
jF
π jπ π π 2 , e cos( ) jsin( ) j 2 2 2
O
F
π j π π π 2 , e cos( ) jsin( ) j 2 2 2
π , e
w 2π f 2π T (3) 初相位
单位： rad/s ，弧度/秒
反映正弦量的计时起点，常用角度表示。
返 回 上 页 下 页
注意 同一个正弦量，计时起点不同，初相
位不同。
i
=0
一般规定：| |< 。
O
=/2
wt
=－/2
返 回
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第5章 功率谱分析及其应用3
2 xy
Gxy 2 Gx Gy
相干函数是表示两个信号在频域内的相似 性。
随机信号的功率谱密度
▪ 频率响应函数的定义
H
Gxy Gx
▪ 谱相干函数的性质
2
Sxy ( f ) Sx ( f )Sy ( f )
油管振动自谱
第五章 信号分析技术
机械工程测试技术基础
§5.2 功率谱分析及其应用
一、自功率谱密度函数
1 定义
Sx ( f )
Rx
(
)e
j
2
f
d
称 Sx(f) 为 x(t) 的自功率谱密度函数
7
第五章 信号分析技术
机械工程测试技术基础
2 功率谱分析及其应用
2.1 自功率谱密度函数
1 定义 ➢ 根据维纳—辛钦公式，平稳随机过程的功率谱密
Sy f Sx f
测量中经常用这个公式计算频率响应函数的幅值， 但无法计算它的相位、实部和虚部。
随机信号的功率谱密度
▪ 互功率谱密度函数定义
➢
如果互相关函数满足付氏变换条件
Rxy
d
Sxy
R xy
e j d
Rxy
1
2
S xy
e j d
▪ 单边互谱密度函数
Gxy
➢ 虚部
Qxy
2
R xy
sin d
Gxy Gxy e jxy
Gxy Cxy 2 Qxy 2
xy
arctan
Qxy Cxy
第五章 信号分析技术
机械工程测试技术基础
电子测量基础知识
第一章电子测量根底知识目录1.1 电子测量和仪器的根本知识 (1)1.1.1 电子测量的意义 (1)1.1.2 电子测量的内容 (1)1.1.3 电子测量的特点 (2)1.2 电子测量方法的分类 (2)1.2.1 按测量方式分类 (2)1.2.2 按被测信号性质分类 (3)1.3 测量误差的根本概念 (3)1.3.1 重要概念 (3)1.3.2 测量误差的表示方法 (4)1.3.3 测量误差的来源与分类 (6)1.4 测量结果的表示和有效数字 (7)1.4.1 测量结果的表示 (7)1.4.2 有效数字和有效数字位 (7)1.4.3 数字的舍入规那么 (7)1.5 电子测量仪器的根本知识 (8)1.5.1 电子测量仪器的分类 (8)电子测量仪器的误差 (9)1.5.3 电子测量仪器的正确使用 (9)1.6 参考文献 (10)1.1 电子测量和仪器的根本知识测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程。
测量结果= 数值(大小及符号) + 单位。
注意：没有单位的量值是没有物理意义的。
1.1.1 电子测量的意义随着测量学的开展和电子学的应用，诞生了以电子技术为手段的新的测量技术，即电子测量。
如用数字万用表测量电压、用频谱分析仪监测卫星信号等。
电子测量是测量学的一个重要分支，是测量技术中最先进的技术之一。
目前，电子测量不仅因为其应用广泛而成为现代科学技术中不可缺少的手段，同时也是一门开展迅速、对现代科学技术的开展起着重大推动作用的独立科学。
随着电子测量仪器与通信技术、总线技术、计算机技术的结合，出现了“智能仪器〞、“虚拟仪器〞、“自动测试系统〞，丰富了测量的概念和开展方向。
从某种意义上说：现代科学技术水平是由电子测量的技术水平来保证和表达的；电子测量技术水平是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。
1.1.2 电子测量的内容本课程中电子测量的内容主要是指对电子学领域内各种电学参数的测量，主要有：1、根本电量的测量根本电量主要包括：电压、电流、功率等。
自动控制原理第五章-1
积分环节:G(s)=1/s
微分环节:G(s)=s 惯性环节:G(s)=1/(Ts+1) 一阶微分环节:G(s)=Ts+1 振荡环节 1/(s 2 / n2 2s / n 1)
二阶微分环节 s 2 / 2 2s / 1 n n
比例环节:G(s)=K (K<0)
惯性环节:G(s)=1/(1-Ts)
系统开环传函由多个典型环节相串联 ：
G(s) H (s) G1 (s)G2 (s)Gr (s)
那么，系统幅相特性为：
G ( jw) H ( jw) G1 ( jw)G2 ( jw) Gr ( jw) A1 ( w)e
j1 ( w )
A2 ( w)e k ( w )
k 1 r
A A A ( s j ) s j G( j ) ( s j ) s j G( j ) ( s j )(s j ) 2j s2 2
a G( s)
A A A ( s j ) s j G( j ) ( s j ) s j G( j ) s2 2 ( s j )(s j ) 2j
幅频特性 相频特性
线性系统的稳态输出是和输入具有相同频率的正弦信号， 其输出与输入的幅值比为 输出与输入的相位差
A() G( j)
( )
G ( j )
(1)、频率响应 在正弦输入信号作用下，系统输出的稳态值称为系统的 频率响应, 记为css(t)
(2)、频率特性
幅频特性A(): 稳态输出信号的幅值与输入信号的幅值之比: Ac A( ) G ( j ) A 相频特性(): 稳态输出信号的相角与输入信号相角之差: ( ) G ( j ) 幅相频率特性G(j) : G(j) 的幅值和相位均随输入正弦信 号角频率的变化而变化。 G( j ) A(w)e j ( ) 在系统闭环传递函数G(s)中，令s= j，即可得到系统的频率 特性。
《电子测量与仪器》陈尚松版的_课后答案
第三章 信号发生器思考题与习题已知可变频率振荡器频率f 1＝~，固定频率振荡器频率f 2=，若以f 1和f 2构成一差频式信号发生器，试求其频率覆盖系数，若直接以f 1构成一信号发生器，其频率覆盖系数又为多少 解：因为差频式信号发生器f 0= f 1－f 2所以输出频率范围为：400Hz ～频率覆盖系数301055000Hz400MHz0000.2⨯=＝＝k如果直接以f 1构成一信号发生器，则其频率覆盖系数8.1.4996MHz2MHz5000.40≈='k、要求某高频信号发生器的输出频率f ＝8~60MHz ，已知其可变电容器的电容C 的变化范围为50pF~200pF ，请问该如何进行波段划分，且每个波段对应的电感应为多大解：2502002121minmax maxmin min max ===C CLC LC f f k ＝＝ππ 而5.7Hz80MHz6＝=∑k ，n k k =∑ 443.3255.0875.08.1lg 5.7lg 9.0lg lg ≈====∑k k n由MHz 8pF2002121maxmin ==L LC f ππ＝，所以H 979.10μ=L相邻波段的电感值满足：21k L L nn =-，所以可以计算得出 H 495.01μ=L H 124.02μ=L H 031.01μ=LXFG-7高频信号发生器的频率范围为f=100kHz~30MHz ，试问应划分几个波段（为答案一致，设k=） 解：而30000KHz10MHz3＝=∑k ，n k k =∑（84.7334.0477.24.29.0lg 300lg 9.0lg lg ≈==⨯==∑k k n简述直接数字频率合成原理，试设计一个利用微处理器产生任意波形发生器的方案，并讨论如何提高任意波形的频率答：在存储器里存储任意波形的数字量，通过微处理器以一定的时间间隔读取数据，并送D/A 转换器进行转换，并将电压信号送滤波器进行滤波，一直以相同的转换时间间隔取下一个数进行转换，这样就可得到任意波形发生器。
电路分析基础第五章
例5-2
如图(a)所示为电容与电流源相接电路，电流
波形如图(b)所示。求电容电压（设u(0)=0）。
解：已知电容电流求电容电压，可根据下式：
1 t u(t ) u(t 0 ) i()d C t0
t t0
为此，需要给出i(t)的函数式。对所示三角波，
流作用的结果，即电压“记载”了已往电流的全部历 史，所以称电容为记忆元件。当然，电阻则为无记忆 元件。
1 t0 1 t u c ( t ) i c ( )d i c ( )d C C t0 1 t u c ( t 0 ) i c ( )d C t0 所以，只要知道了电容的初始电压和t≥t0时作用于电
如：
R 12
特例：若三个电阻相等(对称)，则有
R12 R1 R31 R3
RΠ = 3RT
外大内小
R 1R 2 R 2 R 3 R 3 R 1 R 12 R3
R2
R23
RT = RΠ/3
R T1 R 12R 31 R 12 R 23 R 31
注意
高，介质会被击穿。而电容被击穿后，介质导电，
也就丧失了电容器的作用。因此，使用中不应超
过其额定工作电压。
第五章 电容元件与电感元件
§5-1 电容元件 §5-2 电容元件的伏安关系
§5-3 电容电压的连续性质和记忆性质
§5-4 电容元件的储能
§5-5 电感元件
§5-6 电感元件的VAR
§5-7 电容与电感的对偶性 状态变量
可分段写为：
等等。分段计算u(t)如下：
电压波形如图(C)所示。
第五章 电容元件与电感元件
光传输第5章 光传输系统设备调测(2M误码仪使用)
利用OTDR进行测量时的注意事项
要确保被测光纤到连接适配器的连接完好。 被测系统中的连接器应在连接到通用连接器 和适配器之前进行清洁，避免手与连接器的 接触。
光纤，特别是单模光纤，容易受到由微 弯或其他应力造成的损耗的影响。为确保正 确、可重复的测量，连接到OTDR的光纤导 线必须置于将机械张力降到最小的位置。
OTDR测试中的几个重要参数
2、量程和分辨率：量程值决定被测光纤的距离范 围，量程设置应至少是被测光纤的两倍，以为分析 软件提供一个曲线端点之后足够清洁的噪声区。为 精确分析，可将光纤的长度加倍，在选择下一个可 用的距离范围。分辨率值指定数据样本点的距离， 分辨率越高，取样点的距离越近，对光纤的细节反 映越清晰，但过高的分辨率将使单位时间内的平均 次数降低，为达到理想的信噪比就需增加测量时间， 降低测量速度。
用于传输同步信息，TS16可用于传输信令信 息，TS1-TS15、TS17-TS31用于传输数据或 话音信息（也称承载负荷的信道）。
OTDR光时域分析仪
光时域反射仪测试原理 光时域反射计：是通过被测光纤中产生的背向瑞利散射信号
来工作的,测试的项目是光纤的长度，光纤衰耗，光纤故障点 和光纤的接头损耗,是检测光纤性能和故障的必备仪器由于光 纤自身的缺陷和掺杂成份的均匀性,使之它们在光子的作用下 产生散射,如果光纤中(或接头时)有几何缺陷或断裂面,将产生 菲涅尔反射,反射强弱与通过该点的光功率成正比,也反映了 光纤各点的衰耗大小,因散射是向四面八方发射的,反射光也 将形成比较大的反射角,散射和反射光就是极少部份,它也能 进入光纤的孔径角而反向传到输入端,假如光纤中断,即会从 该点以后的背向散射光功率降到零。根据反向传输回来的散 射光的情况来断定光纤的断点位置和光纤长度。这就是时域 反射计的基本工作原理。
矢量网络分析仪使用说明书
CW Frequency （连续波频率）
S11
Minimum frequency of the PNA （矢网最低频率） Maximum frequency of the PNA （矢网最高频率） 1 GHz
3. Power Settings(功率设置) Test Port Power -5 dBm for E8362/3/4 B, standard （测试端口功率） （本仪器默认功率为-5 dBm） Port Power Coupled On（开） （端口功率连接） Auto Attenuation On（开）
②完整的测量能力 该网络分析可以工作在以下测量状态： 频域扫描状态：测量激励信号为功率固定，频率变化信号。考察被测在不同频率 激励状态下等离子参数的变化； 功率扫描状态：测量激励信号为频率固定，功率扫描变化信号。考察被测在不同 功率激励状态下参数的变化； 连续波状态：测量激励信号为频率固定，功率固定信号。考察被测等离子在固定 激励状态下，响应状态参数的波动变化，E8362A最大测量时间长度可达到 3000 秒； 时间域测量状态：通过将被测的频率响应通过IFFT变化到时间域得到其时域冲击 响应，考察被测等离子响应信号的空中分布特性。E8362AIFFT运算点数为 160001 点，可保证时域测量的分辨率和测量时间宽度。
14
2. 区段扫描表格设置
3. 扫描时间设置 最小扫描时间根据扫描点数而定，另外扫描实际和传输线的长度有关，一般而言，扫描时间 设置为 0.5s 或者 1s 即可。
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4. 扫描设置
3.1.6 数据格式及坐标比例 1. 数据格式包括： (1) Linear Mag: 即 Linear Magnitude Fotmat.只显示正值。 Y 轴表示：曲率测量时没有单位；非曲率测量单位为（W）。 (2). Log Mag:即 Log Mag (Logarithmic Magnitude) Format. 测量幅度值；Y 轴单位为 dB；典型的测量：返回损耗，插入损耗或者增益。 (3). Phase:即 Phase Format Y 轴表示相位，单位度；测量相位差。 (4) Group Delay: 即 Group Delay Format Y 轴表示时间。 (5). Smith Chart:即 Smith Chart Format 给出史密斯圆图。
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、Q 值、介电常数、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。
—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。
—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）。
4、信号≠波形：信号——被测对象的实际过程，客观存在波形——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 4）满足卷积方程5）对微分方程进行傅立叶变换、拉普拉斯变换——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——可得系统的频率特性 ☐ 系统输入单位脉冲信号——可得到时域脉冲响应函数 ☐ 频率为ω0的正弦波： 线性系统：正弦输入——正弦输出☐ 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 y(t)=ax(t-t 0) 6、线性系统瞬态特性估计波形和测量系统中存在噪声——只能得到信号和系统的估计 线性系统瞬态响应估计——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 δ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000()()()()()X Y H ωδωωωωδωω=-=-0()()j t Y ae X ωωω-=2）示波器输出的响应是系统各组成部分响应的合成结果——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9、反卷积确定系统冲激响应的两种方法第二章 脉冲波形参数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—适于窄脉冲3、RC 电路：过渡持续时间：系统带宽与过渡持续时间的关系： ω0为半功率点处的角频率，即3dB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，对估计信号参数有用3）高斯系统时域与频域关系: 2.2 2.2D T RC τ==0002.2 2.20.352.22D T f f τωπ====0.34Df T=4）n 级高斯系统：方和根准则 （RSS 准则）5、示波器总的上升时间T 总上升时间=(T 12+T 22+…+T N 2)1/2 F 3dB =0.35/ T 总上升时间6、 非高斯系统参数估计1）当系统不是高斯系统时，RSS 准则的精度与脉冲特性偏离高斯分布的程度有关 2）当 T F ＞ ＞ T S 或波形的过冲和圆弧较小时，工程上认为RSS 准则仍然是的精确的第三章 快速变换与卷积（阅读PPT 为主）1、N 点的DFT 计算量：N 2次复数乘法X ，N （N-1）次复数加法+2、FFT（A ）时间抽取计算量：共需（N/2）log 2N 次乘，Nlog 2N 次加，共N/2个蝶形 DIT ：按在时域上输入序列次序的奇偶来抽取（分解）基本原理：DFT 的计算量正比于N 2，N 小，计算量也就小将大点数DFT 分解成若干小点数DFT 组合，减少运算 按时间序列奇偶抽取特点：原位计算、正序输出，倒序输入（码位倒序）、蝶形类型随迭代次数成倍增加 （B ）频率抽取：基本原理：DFT 的计算量正比于N 2，N 小，计算量也就小将大点数DFT 分解成若干小点数DFT 组合，减少运算 时间序列对半分特点：共有M=log 2N 级运算，N/2个蝶形运算；正序输入，倒序输出；原位运算；蝶形类型随迭代次数成倍减少3、实输入序列FFT ：同时计算两个实序列的FFT 算法；用N 点变换计算2N 个样本点的变换 采用DFT 或FFT ，作了如下处理：用离散采样信号的傅立叶变换来代替连续信号的频谱； 用有限长序列来代替无限长离散采样信号，所以DFT 或FFT 得到的是傅立叶变换的一种逼近形式。
第5章时域测量
图5-1 示波管及电子束控制电路
1.电子枪
电子枪的作用是发射电子并形成很细的 高速电子束，它由灯丝F、阴极K、栅极G1 和前加速极G2和第一阳极A1、第二阳极A2 组成。
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Y1、 Y2和水平偏转板X1、X2。当有外加电压作 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。
图5-9 通用示波器的组成
5.3.2 通用示波器的垂直通道
通用示波器的垂直通道由输入电路、前置放 大器、延迟级和输出放大器等部分组成。它的主 要作用是：对单端输入的被测信号进行变换和放 大，得到足够的幅度后加在示波管的垂直偏转板 上；向水平通道提供内触发信号源；补偿x轴通道 的时间延迟，以观测如脉冲等信号的完整波形。
Hale Waihona Puke 5.1.1 示波器的主要特点
时域测量的典型仪器是示波器，其主要特点如下：
１）能显示信号波形，可测量瞬时值，具有直观 性。
２）输入阻抗高，对被测信号影响很小。测量灵 敏度高，因为配有高增益放大器，所以能够观测微弱 信号的变化。由于不用表针指示方式，因而过载能力 强。目前示波器的最高灵敏度可达到10微伏／格。
电子束在偏转电场作用下的偏转距离与 外偏转电压成正比，即
y
lS 2bU a
Uy
(5-1)
式中，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Uy为偏转板上所加的电压。
偏转距离与偏转板上所加电压和偏转板结 构的多个参数有关，其物理意义可解释如下：
若外加电压Uy越大，则偏转电场越强，偏 转距离就越大；若偏转板长度l越长，偏转电 场的作用距离就越长，因而偏转距离越大； 若偏转板到荧光屏的距离S越长，则电子在垂 直方向上的速度作用下，使偏转距离增大； 若偏转板间距b越大，偏转电场将减弱，使偏 转距离减小；若阳极A2的电压Ua越大，电子 在轴线方向的速度越大，穿过偏转板到荧光 屏的时间越小，因而偏转距离减小。
电子测量仪器复习资料
一、填空题1、电子测量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术，它是测量领域的主要组成部分。
电子测量仪器的主要功能是：转换、传输和显示功能。
在进行非电量测量时，可以通过传感器将非电量变换为电量后再进行测量2、按照测量手段分类，测量的方法有直接测量、间接测量、组合测量等，电压表测量电压属于直接测量法；伏安法测量电阻属于间接测量法。
3、某台电流表的修正值由以下表格给出，求示值分别为0.4mA和0.8mA时的实际值各为多少4、测量两个频率值：f 1=1000Hz，f 2=100000Hz,得绝对误差分别为△ f 1 =1Hz，△ f 2=10Hz，一次测量误差较小（绝对误差来衡量），二次的测量准确度高些（用相对误差来衡量）。
5、电工仪表就是按引用误差γmm之值进行分级的。
我国电工仪表共分七级：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5及5.0。
如果仪表为S级，则说明该仪表的最大引用误差不超过 0.1% 。
因此，在使用这类仪表测量时，应选择适当的量程，使示值尽可能接近于满度值，指针最好能偏转在不小于满度值 2/3 以上的区域6、将下列数据舍入保留三位有效数字：遵循奇进偶不进原则16.43 →16.4 (0.03<0.1/2=0.05,舍去)16.46 →16.5 (0.06>0.1/2=0.05,舍去且往前位增1)16.35 →16.4 (0.05=0.1/2,3为奇数，舍去且往前位增1)16.45 →16.4 (0.05=0.1/2,4为偶数，舍去)16.4501 →16.5(0.0501>0.1/2=0.05，向前进一)7、信号源按照调制方式分类可分为调频、调幅、调相、脉冲调制8、低频信号发生器又称为音频信号发生器，用于产生1Hz~1MHz 的低频正弦信号、方波信号等。
其主振器常用RC文氏桥式振荡器。
其振荡频率为20Hz~1MHz 。
8、高频信号源主要包括主振器、缓冲级、调制级输出级等，主振器是信号源的核心，一般采用正弦调制，其振荡频率为100KHz~35MHz9、函数信号发生器是一种能够产生正弦波、方波、三角波等函数波形的仪器。
电子工程师学习指南
电子工程师学习指南第1章基础理论知识 (4)1.1 电路分析基础 (4)1.1.1 电路基本概念 (4)1.1.2 基本电路定律 (4)1.1.3 简单电路分析方法 (5)1.1.4 非线性电路分析 (5)1.2 电子元件及其特性 (5)1.2.1 电阻器 (5)1.2.2 电容器 (5)1.2.3 电感器 (5)1.2.4 二极管 (5)1.2.5 晶体管 (5)1.3 信号与系统 (5)1.3.1 信号的分类与描述 (5)1.3.2 信号的时域分析 (5)1.3.3 信号的频域分析 (6)1.3.4 系统的分类与描述 (6)1.3.5 系统的时域分析 (6)1.3.6 系统的频域分析 (6)第2章模拟电子技术 (6)2.1 放大器电路设计 (6)2.1.1 放大器基本概念 (6)2.1.2 电压放大器设计 (6)2.1.3 功率放大器设计 (6)2.1.4 运算放大器应用 (6)2.2 模拟信号处理 (6)2.2.1 模拟信号处理基础 (6)2.2.2 模拟信号放大 (7)2.2.3 模拟信号滤波 (7)2.2.4 模拟信号调制与解调 (7)2.3 滤波器设计 (7)2.3.1 滤波器基础 (7)2.3.2 RC滤波器设计 (7)2.3.3 RL滤波器设计 (7)2.3.4 LC滤波器设计 (7)2.3.5 有源滤波器设计 (7)第3章数字电子技术 (7)3.1 数字逻辑设计 (7)3.1.1 数字逻辑基础 (7)3.1.2 组合逻辑设计 (8)3.1.3 时序逻辑设计 (8)3.2.1 数字电路基础 (8)3.2.2 数字电路分析 (8)3.2.3 数字电路设计 (8)3.3 逻辑门电路与触发器 (8)3.3.1 逻辑门电路 (8)3.3.2 触发器 (9)3.3.3 触发器应用 (9)第4章微电子技术与集成电路 (9)4.1 半导体物理基础 (9)4.1.1 半导体材料的性质 (9)4.1.2 能带理论 (9)4.1.3 载流子理论 (9)4.1.4 半导体器件的基本工作原理 (9)4.2 集成电路设计流程 (9)4.2.1 需求分析 (9)4.2.2 电路设计 (9)4.2.3 电路仿真 (9)4.2.4 版图绘制 (9)4.2.5 版图验证 (9)4.2.6 生产制造 (9)4.3 VLSI设计与EDA工具 (10)4.3.1 VLSI设计基本概念 (10)4.3.2 EDA工具概述 (10)4.3.3 前端设计工具 (10)4.3.4 后端设计工具 (10)4.3.5 设计验证与测试 (10)第5章电子测量与仪器 (10)5.1 电子测量原理 (10)5.1.1 测量基本概念 (10)5.1.2 测量方法 (10)5.1.3 测量误差 (10)5.2 常用电子测量仪器 (10)5.2.1 万用表 (11)5.2.2 示波器 (11)5.2.3 信号发生器 (11)5.2.4 频率计数器 (11)5.2.5 数字相位计 (11)5.3 测量误差与数据处理 (11)5.3.1 测量误差的处理 (11)5.3.2 数据处理 (11)第6章电子电路仿真 (12)6.1 电路仿真原理与方法 (12)6.1.1 电路仿真原理 (12)6.2 常用电路仿真软件 (12)6.2.1 Multisim (12)6.2.2 PSpice (12)6.2.3 LTspice (12)6.2.4 Electronics Workbench (12)6.3 仿真案例分析 (13)6.3.1 案例描述 (13)6.3.2 电路原理 (13)6.3.3 仿真步骤 (13)第7章嵌入式系统设计 (13)7.1 嵌入式系统概述 (13)7.1.1 嵌入式系统的基本概念 (14)7.1.2 嵌入式系统的发展历程 (14)7.1.3 嵌入式系统的分类及特点 (14)7.2 微控制器与应用 (14)7.2.1 微控制器的基本原理 (14)7.2.2 微控制器的架构 (15)7.2.3 微控制器的选型 (15)7.2.4 微控制器的应用 (15)7.3 嵌入式系统编程与调试 (15)7.3.1 嵌入式系统编程概述 (15)7.3.2 编程语言 (15)7.3.3 调试方法 (16)7.3.4 调试工具 (16)第8章通信原理与应用 (16)8.1 通信系统基础 (16)8.1.1 通信系统的模型 (16)8.1.2 信号与噪声 (16)8.1.3 信号调制与解调 (16)8.1.4 通信信道 (16)8.2 数字通信技术 (17)8.2.1 源编码与信道编码 (17)8.2.2 数字信号传输 (17)8.2.3 错误检测与纠正 (17)8.2.4 带宽效率与功率控制 (17)8.3 无线通信与RF设计 (17)8.3.1 无线通信原理 (17)8.3.2 无线通信标准与技术 (17)8.3.3 RF电路设计 (17)8.3.4 天线设计与辐射特性 (17)第9章电源技术与新能源 (17)9.1 电源电路设计 (18)9.1.1 电源电路概述 (18)9.1.3 电源电路设计原则 (18)9.1.4 电源电路元件选型 (18)9.1.5 电源电路保护 (18)9.2 电力电子技术 (18)9.2.1 电力电子器件 (18)9.2.2 电力电子变换技术 (18)9.2.3 电力电子控制技术 (18)9.2.4 电力电子技术在新能源领域的应用 (18)9.3 新能源技术与应用 (18)9.3.1 新能源概述 (18)9.3.2 太阳能技术 (18)9.3.3 风能技术 (18)9.3.4 电动汽车技术 (19)9.3.5 其他新能源技术 (19)第10章电子工程实践与项目管理 (19)10.1 电子工程实践技巧 (19)10.1.1 设计与仿真 (19)10.1.2 原理图与PCB设计 (19)10.1.3 焊接与调试 (19)10.2 常用电子元器件选型 (19)10.2.1 电阻、电容、电感 (19)10.2.2 集成电路 (19)10.2.3 半导体器件 (20)10.3 项目管理与团队协作 (20)10.3.1 项目规划 (20)10.3.2 团队协作 (20)10.3.3 风险管理 (20)10.3.4 项目总结 (20)第1章基础理论知识1.1 电路分析基础1.1.1 电路基本概念电流、电压、电阻、电导等基本电路参数的定义与测量；电路元件的连接方式，包括串联、并联和混联。
宽带局域网用双绞线特性参数仿真与测试系统设计
ｎｏｔ ｏｎｌｙ
ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃｏｎｃｅｍｉｎｇ ｗｉｔｈ ｎｏｒｍａｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｔｗｉｓｔｅｄ－ｐａｉｒ ｃａｂｌｅ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐＯｉｎｔ
ｏｕｔ ｔｈｅ
ｎａｔｕｒｅ ａｎｄ
ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ
供１．０４姗ｚ网络用
供５ＭＨｚ网络用 供１６ＭＨｚ网络用
供２０Ⅻｚ网络用 供１００姗ｚ网络用
供２００～４００ＭＩ－Ｉｚ网络用 供５００～６００ＭＨｚ网络用
双绞线适用于短距离的数据传输，因此特别适用于局域网应用。传输介质 采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。在采用 高速以太网络ＦａｓｔＥｔｈｅｒｎｅｔ的计算机网络中，一般采用五类及五类以上的双绞线 电缆【５】。一般来说，超高速以太网络ＧＢＥｔｈｅｒｎｅｔ的传输速度，是高速以太网络 ＦａｓｔＥｔｈｅｍｅｔ的十倍．现在一种称作Ｃａｔ－５ｅ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ
Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｈａｓ
ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
ａｎｄ
ｃｌｅａｒ ｏｕｔｐｕｔ ｗａｖｅｓ
ａｎｄ ｉｓ
ａ
ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｔｏｏｌ ｔｏ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｄ ｔｈｅ ｉｓｓｕｅｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｌｉｎｅ．Ａｎｄ
ｔｈｅ ｔｗｉｓｔｅｄ－ｐａｉｒ ｃａｂｌｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓｃｈｅｍｅ ｄｉｓｃａｒｄｅｄ ｔｈｅ
ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ １００ ｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ＬＡＮ ｂｅｃａｕｓｅ ｖｏｉｃｅ，ｄａｔａ，ｉｍａｇｅ，ａｎｄ ＣＡＴＶ ａｎａｌｏｇｕｅ ｓｉｇｎａｌ
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二、 主要技术指标
1．频带宽度BW和上升时间tr
BW=fH-fL
上升时间tr与BW有关，它表示由于示波器Y通道的频带宽度的限制，当输 入一个理想阶跃信号（上升时间为零）时，显示波形的上升沿的幅度从10%上升 到90%所需的时间。它反映了示波器Y通道跟随输入信号快速变化的能力。
频带宽度BW与上升时间tr的关系可近似表示为
当输入直流信号时，输入阻抗用输入电阻Ri表示；当输入交流信号时，输入阻 抗用输入电阻Ri和输入电容Ci的并联表示。
5.2 CRT及其显示原理
一、 阴极射线示波管（CRT） 模拟示波器组成：垂直系统、水平系统和主机。 模拟示波器的核心：阴极射线示波管（CRT） CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。 其工作原理是：
往水平方向右移，若Ux为负电压，则光点从荧光屏的中心往水平方向左移。 d）设Ux=常量、Uy=常量，当两对偏转板上同时加固定的正电压时，应为两电压的矢量合
成。
(a) Ux=0、Uy=0
(b) Ux=0、Uy=常量
(c) Ux=常量、Uy=0
(d) Ux=常量、Uy=常量
(2）X、Y偏转板上分别加变化电压 a)设ux=0，uy=Umsinωt。由于X偏转板不加电压，光点在水平方向是不偏移的，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，如图a。 b）设ux=kt，uy=0，由于Y偏转板不加电压，光点在垂直方向是不移动的，则光点在荧 光屏的水平方向上来回移动，出现的也是一条水平线段，如图b。
比例系数 S y 为示波管的Y轴偏转灵敏度（单位为cm/V），
Sy
lS 2bVa
则 S y 为示波管的Y轴偏转因数（单位为V/cm）。
上式表示，垂直偏转距离与外加垂直偏转电压成正比。同样的，
对水平偏转系统，亦有 x Vx
为提高Y轴偏转灵敏度，可适当降低第二阳极电压，而在偏转板至荧 光屏之间加一个后加速阳极A3，使穿过偏转板的电子束在轴向（Z方向） 得到较大的速度。这种系统称为先偏转后加速（PDA，Post Deflection Acceleration）系统，可大大改善了偏转灵敏度。
2．偏转系统 （1）结构：
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（Y）偏转板和水平（X）偏转板，偏转板在外加电压信 号的作用下使电子枪发出的电子束产生偏转。
当偏转板上没有外加电压时，电子束打向荧光屏的中心点； 如果有外加电压，则在偏转电场作用下，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。
3．荧光屏
荧光屏将电信号变为光信号，它是示波管的波形显示部分，通常制作成 矩形平面。其内壁有一层荧光物质，面向电子枪的一侧还常覆盖一层极薄的 透明铝膜，高速电子可以穿透这层铝膜轰击屏上的荧光物质而发光，透明铝 膜可保护荧光屏，且消除反光使显示图形更清晰。
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％所持续的 时间称为余辉时间。
制作用有如下几种情况。 （1）Ux、Uy为固定电压的情况 a）设Ux=Uy=0，则光点在垂直和水平方向都不偏转，出现在荧光屏的中心位置，如图a。 b）设Ux=0、Uy=常量，光点在垂直方向偏移。设Uy为正电压，则光点从荧光屏的中心往
垂直方向上移，若Uy为负电压，则光点从荧光屏的中心往垂直方向下移。 c）设Ux=常量、Uy=0，则光点在水平方向偏移。若Ux为正电压，则光点从荧光屏的中心
2）控制栅极G
呈圆筒状，包围着阴极，只在面向荧光屏的方向开一个小孔， 使电子束从小孔中穿过。通过调节G对K的负电位可调节光点的亮 度，即进行“辉度”控制。
3）第一阳极A1、第二阳极A2 A1和A2对电子束进行聚焦并加速，使到达荧光屏的电子形成
很细的一束并具有很高速度。调节A1的电位，即可调节G与A1和 A1与A2之间的电位，调节A1的电位器称为“聚焦”旋钮；调节A2 电位的旋钮称为“辅助聚焦”。
（2）工作原理：线性偏转理论 电子的位移与所加电压的大小成正比。
S
电子e
A2
Vy
vo
Va
偏转板 b
l
y
荧 光 屏
电子将以vo为初速度进入偏转板，电子经过偏转板后偏转距离y如下式
y
lS 2bVa
Vy
式中，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；Va为阳极A2上的电压。
对于设计定型后的示波器偏转系统，l、S、b、Va可视为常数，设
由电子枪产生的高速电子束轰击荧光屏的相应部位产生荧 光，而偏转系统则能使电子束产生偏转，从而改变荧光屏上光 点的位置。 CRT内部结构如下图所示：
电子枪
G K F
A1
A2
偏转系统
荧光屏
Y偏转板
X偏转板
荧 光 屏
–E 辉度
聚焦
辅助聚焦 +E
1．电子枪 （1）作用：发射电子并形成很细的高速电子束。 （2）工作原理：电子聚焦原理
2．扫描速度
tr[s]
0.35 , BW [MHz ]
或
tr[ns]
0.35 BW [GHz ]
指荧光屏上单位时间内光点水平移动的距离，单位为“cm/s”。
3．偏转因数
指在输入信号作用下，光点在荧光屏上的垂直（Y）方向移动 1cm（即1格） 所需的电压值，单位为“V/cm”、“mV/cm” 。
4．输入阻抗
第5章
时域测量
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内容提要
＊本章内容主要有：
● CRT显示原理 ●通用示波器 ●取样示波器 ●波形存储及显示技术 ●示波器的基本测试技术
5.1概述
一、 示波器的分类 从示波器对信号的处理方式出发分为：
模拟示波器 数字示波器 进一步可分为： 通用示波器 取样示波器 存储示波器 专用示波器
G1、G2、A1、A2的电位关系为：VG1<VK、VG2>VG1、VA1<VG2、VA2>VA1， 因此，电子从G1至G2、A1至A2将得到汇聚并加速，而从G2至A1将 发散。
电子在电子枪中的运动轨迹
（3）组成：灯丝F、阴极K、栅极G和阳极A1、A2。 1）灯丝F、阴极K
当电流流过灯丝后对阴极加热，阴极产生大量电子，并在后 续电场作用下轰击荧光屏发光。
余辉时间与荧光材料有关，一般将小于10μs的为极短余辉；10μs～lms 为短余辉；1ms～0.ls为中余辉；0.1～ls为长余辉；大于ls为极长余辉。
二、 波形显示的基本原理
电子束在荧光屏上产生的亮点在屏幕上移动的轨迹，是加到偏转板上的电压信 号的波形。
1、显示随时间变化的图形 电子束进入偏转系统后，要受到X、Y两对偏转板间电场的控制，它们对X、Y的控