常见模拟量信号的检测方法.
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3.4 相位型信号的检测
在检测系统中相位定义为同频的两路信号之间的相位 之差，严格来讲是指两路正弦信号的相位差，但如果是方 波、三角波等均匀波形时也可求其基波的相位差。
1. 软件分析法
如图3. 5a所示，假如被测信号是不含直流分量的标准的 正弦波X1和X2，用同步采样的方法将两路信号量化，对其 进行分析，求得X1的两个同类过零点、求得X2的一个同类 过零点（这里同类过零点是指都是由正到负或都是由负到正 的过零点），由采样频率和采样点数通过X1的两个同类过零 点求得信号的周期T，通过X1的过零点与X2的过零点之间的 时间差ΔT。
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3.1 概述
智能仪器中起控制作用的微处理器所处理的信号是二进 制的数字信号，但物理世界中大量的信号都是连续变化的 模拟量，智能仪器能够对它们进行处理的前提，先要能把 模拟信号变换为数字信号，完成这种变换的电路叫模-数变 换器（A/D变换器，简称ADC）。
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对于常见的各类A/D变换器，尽管工作的方式有很大的
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2.自动分档测量方法
在自动测试系统中一般 以电流信号的最大值确定所 需电阻，如最大值为100mA ，A/D的输入最大值为10V， 可选电阻为0.1KΩ，如果将 自动量程分为四个档位，可 用4个25欧的电阻串联，通过 模拟开关引出不同的信号， 电路如图3.4所示，图中运算 放大器起输入缓冲作用。这 种方法对于直流电流和交流 电流的测量都适用。
第三章 常见模拟量信号的检测方法
本章重点
3.1 概 述 电压类信号的检测 电流类信号的检测 相位型信号的检测 3.5 3.6 3.7 3.8 时间信号的检测 频率信号的检测 电阻信号的检测 电容信号的检测
3.2
3.3
3.4
重点： 1. 电压类信号的检测 2. 频率及周期型信号的检测
3. 电阻型信号的检测
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这种方法是借助数 据采集来完成的，其精 度受采样点数和采样频 率的限制，但在需要同 步采样的场合可以兼而 求得，如图3. 5b为一种 对相位信号进行检测的 采集电路，图中SHA为 采样保持放大器，AD为 A/D转换器，μP为微处 理器。
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2. 过零比较器法
设X1、X2为不含直流分量得正弦波或三角波，将 X1、X2分别经过两个过零比较器变为方波，利用两个方 波的上升沿或下降沿的时间差和其中一个方波的周期可 求得相位，算法如上。图3. 6a为用中断法通过过零比较 器输出的下降沿求相位的电路，所采用运算放大器无特 殊要求.
差异，都能够完成将直流电压信号变换为数字信号的功能，
因此各类模拟量信号只要能够通过某种方式变换为电压信号 ，就可以进而变换为数字信号送到智能仪器中进行处理。其
一般原理框图如图3.1所示：
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3.2 电压类信号的检测
从测量的观点看，测量的主要参量是电压，因 为在标准电阻两端若测出电压值，那么就可通过计 算求得电流与功率，此外，包括测量仪器在内的电 子设备，它们的许多工作特性均可视为电压的派生 量，如调幅度、非线性失真系数等，可以说，电压 测量是其它许多电参量，也包括非电参量的基础。
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2.交流电压的测量
电压类信号又可分为直流电压和交流电压两类，比较简 便的方法是将直流电压和交流电压分别对待，对直流电压 直接处理，对交流电压，依据不同的响应变换为直流电压 再进行处理。 一个交流电压的大小，可以用它的峰值 ，平均值，有效值v及 波形因数、波峰因数来表征。 1. 峰值定义：任何一个交变电压在所观测的时间或一个周期 内，其电压所能达到的最大值。 2. 平均值定义：数学上的定义为：, T为该交流电压的周期。 3.有效值U定义：该交流电压在一个周期内通过某纯阻负载所 产生的热量与一个直流电压在同样条件下产生的热量相等 时，该直流电压的数值。
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3.3
电流信号的检测
1.传统的手动分档测量方法
测量电流的基本 原理是将被测电流通 过已知电阻（取样电 阻），在其两端产生 电压，这个电压与被 测电流成正比。
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图3.3为一种用数字电压表分档测量直流电流的基 本电路，该电路将输入电流分为20A、200mA、20mA 、2mA四个量程，转换电阻用0.01Ω、0.99Ω、9Ω、 90Ω四个电阻串连，将四种量程的电流接入电路的不同 点，使得每种量程的电流在满量程时得到的电压都是 0.2V（尽量选取数字电压表电压量程的最低档，以便做 到尽可能小的电流测量的内阻），从而用0.2V的数字电 压表配合不同的显示单位及小数点位置指示被测电流的 大小。这种方法是数字多用表常用的测量方法。
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1.对电压测量的基本要求
• 频率范围宽：被测电压的频率可以是直流、超低频、低频、 高频或超高频，其频率范围为0HZ到几百MHZ，甚至达到 GHZ量级。 • 电压测量范围广：被测电压值可以小到微伏，甚至毫微伏 级，而大到几千伏，几十千伏。 • 输入阻抗高：电子测量仪器的输入阻抗就是被测电路的额 外负载，为了使仪器接入电路时，尽量减小它的影响，要 求仪器具有高的输入阻抗。 • 测量准确度高：由于电压测量的基准是直流标准电池，同 时，在直流测量中，各种分布性参量的影响极小，直流电 压的测量可获得极高的准确度。 • 抗干扰能力强：当测量仪器工作在高灵敏度时，干扰会引 入测量误差，故要有高的抗干扰能力。
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4.波形因数 交流电压的波形因素定义为该电压的有效值与平均值之比。 5.波峰因数 交流电压的波峰因数定义为该电压的峰值与有效值之比。 进行交流/直流变换，必须首先知道变换电路的输出与被 测交流电压大小的关系，根据上述交流电压的三种表征， 分别有峰值响应、平均值响应和有效值响应三种检波器电 路，对应能够得到交流电压的峰值、平均值、有效值的数 值。 以有效值为例，可以采用热电变换和模拟计算电路两种方 法来实现其测量。热电变换就是根据有效值的定义，将交 流电压通过某纯阻负载所产生的热量通过热电偶变换为直 流信号。模拟计算可以采用图3.2的电路进行计算。
3.4 相位型信号的检测
在检测系统中相位定义为同频的两路信号之间的相位 之差，严格来讲是指两路正弦信号的相位差，但如果是方 波、三角波等均匀波形时也可求其基波的相位差。
1. 软件分析法
如图3. 5a所示，假如被测信号是不含直流分量的标准的 正弦波X1和X2，用同步采样的方法将两路信号量化，对其 进行分析，求得X1的两个同类过零点、求得X2的一个同类 过零点（这里同类过零点是指都是由正到负或都是由负到正 的过零点），由采样频率和采样点数通过X1的两个同类过零 点求得信号的周期T，通过X1的过零点与X2的过零点之间的 时间差ΔT。
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3.1 概述
智能仪器中起控制作用的微处理器所处理的信号是二进 制的数字信号，但物理世界中大量的信号都是连续变化的 模拟量，智能仪器能够对它们进行处理的前提，先要能把 模拟信号变换为数字信号，完成这种变换的电路叫模-数变 换器（A/D变换器，简称ADC）。
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2.自动分档测量方法
在自动测试系统中一般 以电流信号的最大值确定所 需电阻，如最大值为100mA ，A/D的输入最大值为10V， 可选电阻为0.1KΩ，如果将 自动量程分为四个档位，可 用4个25欧的电阻串联，通过 模拟开关引出不同的信号， 电路如图3.4所示，图中运算 放大器起输入缓冲作用。这 种方法对于直流电流和交流 电流的测量都适用。
第三章 常见模拟量信号的检测方法
本章重点
3.1 概 述 电压类信号的检测 电流类信号的检测 相位型信号的检测 3.5 3.6 3.7 3.8 时间信号的检测 频率信号的检测 电阻信号的检测 电容信号的检测
3.2
3.3
3.4
重点： 1. 电压类信号的检测 2. 频率及周期型信号的检测
3. 电阻型信号的检测
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这种方法是借助数 据采集来完成的，其精 度受采样点数和采样频 率的限制，但在需要同 步采样的场合可以兼而 求得，如图3. 5b为一种 对相位信号进行检测的 采集电路，图中SHA为 采样保持放大器，AD为 A/D转换器，μP为微处 理器。
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2. 过零比较器法
设X1、X2为不含直流分量得正弦波或三角波，将 X1、X2分别经过两个过零比较器变为方波，利用两个方 波的上升沿或下降沿的时间差和其中一个方波的周期可 求得相位，算法如上。图3. 6a为用中断法通过过零比较 器输出的下降沿求相位的电路，所采用运算放大器无特 殊要求.
差异，都能够完成将直流电压信号变换为数字信号的功能，
因此各类模拟量信号只要能够通过某种方式变换为电压信号 ，就可以进而变换为数字信号送到智能仪器中进行处理。其
一般原理框图如图3.1所示：
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3.2 电压类信号的检测
从测量的观点看，测量的主要参量是电压，因 为在标准电阻两端若测出电压值，那么就可通过计 算求得电流与功率，此外，包括测量仪器在内的电 子设备，它们的许多工作特性均可视为电压的派生 量，如调幅度、非线性失真系数等，可以说，电压 测量是其它许多电参量，也包括非电参量的基础。
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2.交流电压的测量
电压类信号又可分为直流电压和交流电压两类，比较简 便的方法是将直流电压和交流电压分别对待，对直流电压 直接处理，对交流电压，依据不同的响应变换为直流电压 再进行处理。 一个交流电压的大小，可以用它的峰值 ，平均值，有效值v及 波形因数、波峰因数来表征。 1. 峰值定义：任何一个交变电压在所观测的时间或一个周期 内，其电压所能达到的最大值。 2. 平均值定义：数学上的定义为：, T为该交流电压的周期。 3.有效值U定义：该交流电压在一个周期内通过某纯阻负载所 产生的热量与一个直流电压在同样条件下产生的热量相等 时，该直流电压的数值。
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电流信号的检测
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测量电流的基本 原理是将被测电流通 过已知电阻（取样电 阻），在其两端产生 电压，这个电压与被 测电流成正比。
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图3.3为一种用数字电压表分档测量直流电流的基 本电路，该电路将输入电流分为20A、200mA、20mA 、2mA四个量程，转换电阻用0.01Ω、0.99Ω、9Ω、 90Ω四个电阻串连，将四种量程的电流接入电路的不同 点，使得每种量程的电流在满量程时得到的电压都是 0.2V（尽量选取数字电压表电压量程的最低档，以便做 到尽可能小的电流测量的内阻），从而用0.2V的数字电 压表配合不同的显示单位及小数点位置指示被测电流的 大小。这种方法是数字多用表常用的测量方法。
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1.对电压测量的基本要求
• 频率范围宽：被测电压的频率可以是直流、超低频、低频、 高频或超高频，其频率范围为0HZ到几百MHZ，甚至达到 GHZ量级。 • 电压测量范围广：被测电压值可以小到微伏，甚至毫微伏 级，而大到几千伏，几十千伏。 • 输入阻抗高：电子测量仪器的输入阻抗就是被测电路的额 外负载，为了使仪器接入电路时，尽量减小它的影响，要 求仪器具有高的输入阻抗。 • 测量准确度高：由于电压测量的基准是直流标准电池，同 时，在直流测量中，各种分布性参量的影响极小，直流电 压的测量可获得极高的准确度。 • 抗干扰能力强：当测量仪器工作在高灵敏度时，干扰会引 入测量误差，故要有高的抗干扰能力。
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4.波形因数 交流电压的波形因素定义为该电压的有效值与平均值之比。 5.波峰因数 交流电压的波峰因数定义为该电压的峰值与有效值之比。 进行交流/直流变换，必须首先知道变换电路的输出与被 测交流电压大小的关系，根据上述交流电压的三种表征， 分别有峰值响应、平均值响应和有效值响应三种检波器电 路，对应能够得到交流电压的峰值、平均值、有效值的数 值。 以有效值为例，可以采用热电变换和模拟计算电路两种方 法来实现其测量。热电变换就是根据有效值的定义，将交 流电压通过某纯阻负载所产生的热量通过热电偶变换为直 流信号。模拟计算可以采用图3.2的电路进行计算。