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数字示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器,它能把电信号变换成看得见的图像,同时可以测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值。在示波器的日常使用中,测量时出现准确度不够是比较常见的问题尤其是在测量微弱信号、相位噪声混杂在大电压中的小电压信号等更容易出现明显的误差。为了保证精度,工程师在测量前需要充分了解影响示波器测量的因素,掌握减小测量误差的办法。下面介绍一下影响示波器测量精度的因素,和针对这些因素的解决方法。
如同其他仪器仪表一样,影响示波器测量精度的因素有很多,主要分为垂直量影响量和水平量影响量。前者包括示波器本身的原因,如系统非线性误差、偏置电路误差,又包括传感器和测量环境的影响,如连接器长短、传感器形状等,温度湿度条件对传感器的影响;而后者包括带宽、量化误差和相位噪声、触发抖动等多个因素。而往往这两者的影响并不相互独立,需要综合考虑。
虽然影响因素非常多,但是在其中最显著的是量化误差的影响,尤其是在测量微弱小电压信号和特大电压信号时。举个简单的例子,在200V/div时测出来的50V信号,实际上只有不到50mV,因此测量900V的高压,50V的误差是非常正常的。而在其中量化误差就是主要的影响因素,这是由于在连续的模拟信号转换为数字信号时离散化的有限性所造成的。如果离散化程度越高,则代表量化级数越多,量化误差则越小。
那么如何减小误差影响,尤其是减小量化误差,提高测量精度呢?首先是在使用示波器的时候尽可能的充分利用量化级数,尽量让测量波形占满栅格。第二就是在测量的时候,采样率要尽可能的高,避免混叠现象。第三就是要进行测量统计,捕捉间歇性信号并加以分析,尽可能的减少误差。最后,也是根本性的办法,就是选用量化级数多的示波器来测试,即使是手持示波器,在减少量化误差上都有不俗的表现,大大提高测量的精度。
除了以上几点,操作是否规范也会影响测量的结果,这就要求工程师们加强自身的专业素质,学会正确使用各种仪器。 |
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