现代测量技术实验二现代测量技术实验二.doc

西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室：电气与电子信息学院 实验室 实验时间 ：2016年 5 月20日 学 生 姓 名 学 号 成 绩 学生所在学院 年级/专业/班 课 程 名 称 现代测试技术及应用6002699 实验项目名称 数字存储示波器原理和应用 项 目 代 码 2（必做） 王维博 二、实验原理： 数字示波器原理：数字存储示波器是用 A/D 变换器把模拟信号转换成数字信号，然后把数据存储在半导体存储器 RAM 中。当有需要时，将 RAM 中存储的内容调出，通过 LCD 用点阵或连线的方式再现波形，其原理框图可以参考图2－1。在这种示波器中信号处理和信号显示功能是分开的，它的性能主要取决于进行信号处理的AD、RAM 和微处理器的性能。由于采用 RAM 存储器，可以快写数慢读数，使得即使在观察缓慢信号时也不会有闪烁现象。 图2－1 虚拟数字存储示波器 虚拟示波器将计算机和测量系统融合于一体，用计算机软件代替传统仪器的某些硬件的功能，用计算机的显示器代替传统仪器物理面板。通过相关的软件可以设计出的操作方便、形象逼真的仪器面板，不仅可以实现传统示波器的功能，而且具有存储、再现、分析、处理波形等特点，还可以进行各种信号的处理、加工和分析，完成各种规模的测量任务。而且仪器的体积小、耗电少，方便携带，可以在不同的计算机上使用。 因此，在SJ-8002B中，也引用了虚拟数字存储示波器的原理来实现数据的采集。其中的信号调理、AD转换、存储数据的SRAM以及控制逻辑都在是实验平台中，计算机主要起到了数据的处理和显示的作用。 SJ-8002B电子测量实验箱示波器硬件结构 （1）测试范围及采集参数调整范围 测试电压幅度范围：－20V～＋20V（峰峰值） 测量频率范围：1Hz～1MHz 采样时钟： timebase序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 采样时钟 20M 20M 20M 20M 20M 20M 20M 20M 20M 20M timebase序号 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 采样时钟 10M 5M 2.5M 1M 500 k 250 k 100k 50 k 25 k 12.5 k 可程控增益： Div序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 通道总增益 20 10 5 2 1 0.5 0.2 0.1 0.05 0.02 数据缓存深度：64kB。对采集的数据进行分析，显示波形的峰值、平均值、有效值和频率、周期等参数。 （2）硬件原理图 图2－2 SJ8002B示波器硬件原理图 图2－2为示波器模块的原理框图。由图可见，高速采集的双通道是完全独立的，因此可以完成多种不同的测试任务，实现虚拟双踪数字存储示波器的各种功能。 数据处理：根据采集的波形数据，计算出被测信号的有效值、均值、峰值、频率。离散信号的电压平均值及峰值的数学表达式如下所示： 电压有效值： 电压平均值： 电压峰－峰值： 　 三、实验设备、仪器及材料： 计算机台 SJ-8002B电子测量实验箱台 （也可以使用本实验箱的DDS信号源） 2台 图2－3 实验连接框图 2．虚拟数字存储示波器面板 虚拟数字存储示波器面板如图2－4所示，它与实际的仪器有相似的面板，有CH1（绿）、CH2（黄）两个通道，面板下部还同时显示出伏/格、峰值(平均值、有效值)、频率、秒/格。 图2－4 虚拟数字存储示波器面板 五、实验过程记录（数据、图表、计算等）： 测量如下各种波形的参数： 操作接在Ain1的信号源产生以下信号，用CH1（绿）通道进行测量，调整秒/格使信号波形在屏幕上显示2～5个周期，调整伏/格使信号波形充满半个屏幕到满屏。 （1）正弦波 信号源产生一个正弦波如图2－5，用虚拟示波器观察,把显示面板上的峰值和频率填在表2－1中。 输入幅度(V) 输入频率kHz 微秒/格 格数 伏/格 格数 峰值 频率 1 1 500 2 0.5 4 1.035 1.079 2 5 100 2 1 1.8 1.855 5.001 4 50 10 2 2 4 4.106 50.004 表2－1 （2）三角波 波形换成三角波如图2－6，观察波形对称度。 输入幅度（V） 输入频率（kHz） 微秒/格 格数 格数 1 1 500 1 1 1 5 5 100 1 1 1 5 50 20 0.5 0.5 1 8 100 5 1 1 1 8 200 5 1.2 1.2 1 表2－2 （3）方波 信号源产生一个方波，用虚拟示波器观察上升时间和下降时间。 表2－3 输入幅度（V