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2012年二級注冊計量師考試專業(yè)實務(wù)案例分析36

發(fā)表時間:2011/12/8 14:06:18 來源:互聯(lián)網(wǎng) 點擊關(guān)注微信:關(guān)注中大網(wǎng)校微信
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注冊計量師考試計量專業(yè)實務(wù)復(fù)習(xí)講義

模擬示波器與數(shù)字示波器差別在哪?

示波器是觀察波形的窗口,它讓設(shè)計人員或維修人員詳細看見電子波形,達到眼見為實的效果。因為人眼是最靈敏的視覺器官,可以明察秋毫之末,極為迅速地反映物體至大腦,作出比較和判斷。因此,示波器亦譽為波形多用表。

早期示波器只顯示電壓隨時間的變化,作定性的觀察。隨后,改進的示波器具備定量的功能,測量幅度和時間,以及它們的變化情況。同時,為了記錄和比較偶發(fā)事件,要借助照相機和示波管的長余輝效應(yīng)。

模擬示波器的頻率特性由垂直放大器和陰極示波管來決定。八十年代示波器引入數(shù)字處理和微處理器,出現(xiàn)數(shù)字示波器,現(xiàn)在把模擬示波器稱為模擬實時示波器(ART),數(shù)字示波器稱為數(shù)字存儲示波器(DSO)。

ART需要與帶寬相適應(yīng)的放大器和陰極射線示波管,隨著頻率的提高,對陰極射線示波管的工藝要求嚴(yán)格,成本增加,存并瓶頸。DSO只要與帶寬相適應(yīng)的高速A/D轉(zhuǎn)換器,其它存儲器和D/A轉(zhuǎn)換器以及顯示器都是較低速成的部件,顯示器可用LCD平面陣列和彩色屏幕。2012年注冊計量師報名時間

DSO采用微處理器作控制和數(shù)據(jù)處理,使DSO具有超前觸發(fā)、組合觸發(fā)、毛刺捕捉、波形處理、硬拷貝輸出、軟盤記錄、長時間波形存儲等ART所不具備的功能,目前DSO的帶寬也超過1GHz,在許多方面都超過ART的性能。

DSO也有不足之處,帶寬取決于取樣率,比較通用的取樣率等于帶寬的4倍。復(fù)現(xiàn)的波形靠內(nèi)插算法補齊,波形會有失真;A/D轉(zhuǎn)換速度快,但D/A轉(zhuǎn)換速度慢,故波形更新率低,偶發(fā)信號會被遺漏;垂直分辨率一般用8位,顯然較低;面板旋鈕多,菜單復(fù)雜,使用不方便;沒有亮度調(diào)制,觀察不到三維圖形;波形存儲容量不夠,無法對波形進行處理等等。

目前DSO的不足之處已基本被克服,但是并非全部良好性能都體現(xiàn)在同一部示波器內(nèi),亦即每部DSO都會有一定特點,也有某些不足,在選擇型號時應(yīng)該留意對比。有些型號的DSO具有與ART一樣的波形更新率,有些型號的DSO卻沒有,有一種DSO具有ART的熒光屏三維圖形顯示能力,而大部分DSO不具備這種性能。大部分DSO實時帶寬與單次帶寬相同,但也有只保證實時帶寬的DSO。

前述DSO都包含A/D轉(zhuǎn)換器和微處理器。這樣一來,在PC機增加插卡亦可構(gòu)成DSO,但一般取樣率較低,功能較少,價格也便宜。還有采用VXI總線的DSO模塊,以及機架式的DSO插件。

DSO的存儲器是示波器部件中僅次于A/D轉(zhuǎn)換器的元件,它保存被測信號的樣品,供后續(xù)的D/A轉(zhuǎn)換器把波形復(fù)原,現(xiàn)在存儲容量可達到1M以上。

普通DSO有8位垂直分辨率,即每次掃描有256個樣品,需要256點的存儲,相當(dāng)256字節(jié)。如果提高分辨率,將水平軸擴大10倍,則相當(dāng)20K 字節(jié);垂直軸亦擴大10倍,相當(dāng)40K字節(jié)。由此可見,DSO最少應(yīng)有2K字節(jié),中等的DSO應(yīng)有40K 字節(jié)以上。如果要記錄10倍上述的波形,則起碼要400K 字節(jié)以上。因此,存儲容量大小很重要。

反過來,存儲容量也影響到掃描速度,例如每掃跡只有50K點的存儲器,記錄100μs數(shù)據(jù),則取樣間距是2ns,此時取樣率相當(dāng)500MS/s,以取樣率等于4倍帶寬計算,實時帶寬等于125MHz。顯然,如果需要提高取樣率至1000MS/s,則記錄100μs的數(shù)據(jù),需要100K點的存儲器。

為了存儲一幅完整的圖形,設(shè)圖素是1024×512=0.5M位,四幅圖形,要有2M位存儲量。在FFT分析中也需要額外的存儲量,將新的波形的分量與參考的波形或存儲的波形作對比。為便于波形存儲,有些DSO還提供軟盤或硬盤作數(shù)據(jù)記錄之用。

更詳細的指標(biāo)請與生產(chǎn)廠索取技術(shù)指標(biāo),根據(jù)用途和經(jīng)費作全面對比,進行咨詢,以便購買到既經(jīng)濟又適用的示波器。

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