电子测量技术课件

F1:下限截至频率 fh:上限截至频率
品质因数Q
f0 f0 BW0.7 f h f1
BW0.7为3dB带宽，即输出电压幅度与输入电压幅度之比为0.707时所对应的频 带宽度。 这种无源滤波器最大的品质因数只有1/4，显然它的选择性不够。 2.双T型有源陷波器 在衰减极点处谐振，谐振频率为:
开关S2和滑动变阻 器RP3的作用是用 来扩展功率表的量 程。
△
R6 20K
16K
R
△
Байду номын сангаасA2
文氏电桥有源陷波器电路原理图
运算放大器A2、A3都是电压跟随其形式，具有缓冲及隔离作用。由于电压跟随 Title 器具有高输入阻抗，低输出阻抗的特点，因此运放的接入不会影响选频电路的 谐振频率。 Size Number
A4 Date: File: 2 3
+
5K R7 10K GND
4.5失真度的测量
4.5.1 非线性失真的定义 信号的非线性失真通常用非线性失真系数来表示，也就是失真度。
失真度
全部谐波分量的功率 基波功率
（如果负载与信号频率无关，例如纯电 阻电路）
全部谐波电压的有效值 基波电压的有效值
2 2 U2 U 32 U 4 U1
（实际应用中，只取到三到五次谐波就行）
f0
1 2RC
对于任意频率信号，因为R1=2R2 ，根据电 为f0时，uBD=ui/3，这样AB两端电压就 得0，此时电桥处于平衡状态，输出为0. 当输入信号频率偏离f0时，电桥就会失去 平衡，输出端将有电压输出。
阻的分压作用，所以uAD=ui/3。当频率
16K R5 10K 0.01uF C R
原理：左右两侧分别工作一次，达到相同的平 衡温度。两次工作状况相同，所以不用考虑绝 缘隔热情况。
原理：只有输入负载与比较负载的没有 温度差时，此时电桥才会达到平衡，比 较负载中的功率必定与输入负载中的功 率相等。
比较流动式量热计功率表
最典型的一种吸收型功率表是测热计 电桥
1
+
2
R3
3
R4
+
B
∞ +
开关1 这样失真度就近似等于 电压表两次测量的比值
4.5.3 有缘陷波电路 有源滤波电路是一种特殊的有源滤波器，它仅仅在某一个频率上 有陷波点。 三种滤波电路： ①双T形无源陷波器， ②双T形有源陷波器， ③由RC文氏电桥组成的陷波器。
0.707
横坐标：频率与陷 波频率的比值 纵坐标：输出电压 与输入电压的比值 陷波频率f0为输出 电压为0的时所对 应的频率。
D
原理：热电偶与一个电阻性元件接触，使热电偶加热，由热电效应 产生的电流使动圈式表头偏转。另外整个装置处于真空环境，可使 热电偶的温度迅速上升，提高灵敏度。以上提供了两种设计方案， 可变负载与串联负载。
二极管吸收型功率表特点：响应迅速，但是准确度较低。
功率测量的误差分析: 误差来源包括： ①仪器误差， ②信号源与负载的失配以及 ③波形对某些功率表的影响误差。 功率表实例-------射频功率表

' ' '
2
2
（ 为滤除谐波之后，将输 入信号去掉，然后用短路器将输 入端短路，去掉输入信号时所显 示的数值）
γ ’’
2 失真度测量的误差分析 ① 失真度测量仪用
γ’来代替γ。
② 基波分量无法完全滤除，对二次以上谐波做不到一点也不衰减，同时 还会加入一些杂散干扰信号。 ③ 失真测量系统本身存在的固有失真。 ④ 电压表读出的失真度应扣除仪器本身的失真度，同时用正确使用外接 滤波器。 ⑤ 需使用有效值电压。 ⑥ 陷波滤波器也是一个误差源，通常对基波的衰减应该大于100dB，对 二次谐波的衰减应该小于1dB，对更高次谐波的衰减应该更小。如果 达不到衰减要求就会造成测量误差。
4.6 功率的测量
4.6.1音频与较高频信号功率的测量
吸收型功率表只能测量低于500MHZ 的信号。 它由一个电阻和一个电压表组成，原 理： U2 P R
被测信号把电阻加热，使其温度上升，前后产 生的温度差即为电阻器所产生热度的度量。知 道液体的体积，比热容，和液槽的特性便可以 计算出功率。
特点：需要知道液槽材料的准确质量和比热容， 而且做到完全隔热十分困难。为此我们引入了替 代式功率表。
2 2 U2 U 32 U 4 谐波电压总的有效值 失真度 ' 2 2 被测信号总的电压有效 值 U12 U 2 U 32 U 4
常用的失真度测量仪都 γ’来计算，测量器便于制作，并能满足一定的要 求，否则需要两套选择性网络，分别测出基波分量的有效值以及谐波分 量总的有效值。
4.5.2失真度测量仪的基本原理 失真度的测量有三种方法： 1基波抑制法 2交互调制法3白噪声法
开关2，基波抑制网络滤除基波
2 2 2 U U U 谐波电压总的有效值 2 3 4 ' 失真度 2 2 被测电压总的有效值 U12 U 2 U 32 U 4

滑动变阻器图
（0<F<1）
。
这样我们就可以调节 滑动变阻器来改变RA、RB的值， 进而改变反馈系数F的值，最终改变Q的值。在确定 Q值后，如果不在需要调整，去掉滑动变阻器，改 用固定电阻。
3. 由RC文氏电桥组成的陷波器
电桥的元件参数关系： R1=2R2，C1=C2=C，R3=R4=R。
电桥的抑制频率:
_ ∞
+
C 0.01uF
RP
2017/10/16 星 Sheet1.SchDo
4.5.4失真度测量仪举例
图 4.5.7失真度测量仪的原理框图
仪器测量原理依然是用
γ’来代替γ
一个典型的失真度测量仪，其被测信号的电压、失真度、频率全部由发光二极 管LED自动显示，采用真有效值检波，并在失真度测量方式中实现中实现了宽 范围校准。
△
_
LF356N
R1 RL
R1
θ
θ2 R2 W
M θ R3
GND
测热式热敏电阻功率表
C
原理：功率被此处的热敏电阻器吸收， 产生热量的变化可以用电桥电路所测 量。
R3
原理：热敏电阻Ɵ1，Ɵ2，一个与高频 电阻耦合，一个与测量仪器内部直流 电阻耦合。高频电阻加热，会使电桥 失去平衡，经过放大器对直流电阻R2 进行加热，直到两个热敏电阻的温度 相等时，电桥才会再次达到平衡。直 流电阻的功率与高频负载的功率相等。
+
A3
_
∞
+
△
R2 68K C1 0.047uF C3
R3 68K C2 R4 0.047uF
+ _ A2
∞ +
R5 240 U0 RP 2K
△
正 反 馈
R6 7.5K GND
这里正反馈的反馈量由RA和RB的分压值确定。 反馈系数 :
F
RA RA RB
1 品质因数Q 41 F
1 f0 2R0C0
GND
100k Ui
+ _ A1
∞ +
LF356N
△
双T型有源滤波器电路原理图 参数：R0=R2=R3，CO=C1=C2，R4=R/2，C3=2C1如果偏离以上条件， 就不能获得最大衰减量。 放大器A2的部分输出信号通过放大器A3反馈到电桥的纵臂。由于 这种正反馈的作用，使频带变窄，提高Q值，选择性提高。
为了提高测量精度，随时用相位调节和平衡调节来完成，设置了自动 清0功能，目的是为了使用户在测量低失真、超低失真时，自动对信噪 比进行均方根运算，以减少人工计算的麻烦。 举例：为了特别是在0.1%以下的低失真信号时，使用仪器内的清0功 能对信噪比进行均平方根运算；如果不使用清零功能，则按照以下公 式计算：
+ _
A3
∞ +
U0
R8 10K C3 22pF
A3输出的部分电压反馈至A2的同向端， 并经A2输出到电桥桥臂。调节滑动变 阻器可调节反馈量，进而改变品质因数 Q的值，从而达到更好的选频作用。如 果衰减特性已经调准，Q值已经选定， 可将滑动变阻器换成固定电阻。 运放A3的反馈回路中加入的电阻R8是为 了抵消输入电流，以减小直流飘移。C3 的作用抑制尖峰脉冲。