仪表介绍:信号发生器;场强仪;音频分析仪;相位表

发布时间 2009-07-24

一、信号发生器

仪表介绍:信号发生器;场强仪;音频分析仪;相位表信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中,都需要射频(高频)发射,这里的射频波就是载波,把音频(低频)、视频信号或脉冲信号运载出去,就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等,都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种:
  (1)用分立元件组成的函数发生器:通常是单函数发生器且频率不高,其工作不很稳定,不易调试。
  (2)可以由晶体管、运放IC等通用器件制作,更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC,如L8038、BA205、XR2207/2209等,它们的功能较少,精度不高,频率上限只有300kHz,无法产生更高频率的信号,调节方式也不够灵活,频率和占空比不能独立调节,二者互相影响。
  (3)利用单片集成芯片的函数发生器:能产生多种波形,达到较高的频率,且易于调试。鉴于此,美国美信公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038,它克服了(2)中芯片的缺点,可以达到更高的技术指标,是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好,因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上,MAX038都是优选的器件。
  (4)利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器:能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。
  产生所需参数的电测试信号仪器。按其信号波形分为四大类:①正弦信号发生器。主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。按其不同性能和用途还可细分为低频(20赫至10兆赫)信号发生器、高频(100千赫至300兆赫)信号发生器、微波信号发生器、扫频和程控信号发生器、频率合成式信号发生器等。②函数(波形)信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等)信号,频率范围可从几个微赫到几十兆赫。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外,还广泛用于其他非电测量领域。③脉冲信号发生器。能产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器,可用以测试线性系统的瞬态响应,或用作模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能。④随机信号发生器。通常又分为噪声信号发生器和伪随机信号发生器两类。噪声信号发生器主要用途为:在待测系统中引入一个随机信号,以模拟实际工作条件中的噪声而测定系统性能;外加一个已知噪声信号与系统内部噪声比较以测定噪声系数;用随机信号代替正弦或脉冲信号,以测定系统动态特性等。当用噪声信号进行相关函数测量时,若平均测量时间不够长,会出现统计性误差,可用伪随机信号来解决。

二、场强仪

仪表介绍:信号发生器;场强仪;音频分析仪;相位表场强仪故名思意是测量场强的仪器。场强仪的量值是μV/m作单位,它里面有一个长度单位m。从原理上来说,电平表(或电压表)它量度的电压值是在仪表的输入端口,而场强仪所量度的电压(或叫电势)是天线在空中某一点感应的电压。严格来说,场强仪是由电平表和天线组成。
  场强是电场强度的简称,它是天线在空间某点处感应电信号的大小,以表征该点的电场强度。其单位是微伏/米(μv/m),为方便起见,也有用dBμv/m(0dB=1μv)。

当天线在空中与被测信号极化方向相同时取得最大感应信号,一般可用射频(RF)的有效值型电平表(电压表)来测量。
  当线路匹配良好时,仪表读取的电平值是仪表输入端口(一般50Ω或75Ω)所取得的射频电压Er(dBμv)。Er可用下式表示
  Er=E+Ga+20lgle-Lf-6---(1)
  Er为仪表输入口的读取电平(dBμV);
  E为电场强度(dBμV/m);
  Ga为接收天线增益(dB)。如果采用半波长偶极天线时Ga=0dB;
  le为接收天线有效长度(λ/π);
  Lf为接收馈线损耗(dB);
  6为从终接值换算开放口的校正值(dB)。
  而电场强度E(dBμV/m)则可从(1)式求出,即:
  E =Er-Ga-20lgle+Lf+6---(2)
  现举实例具体说明:设测试频率228.25MHz(λ=1.31m)
  则20lgλ/π=20lg1.31/π≈-7.6dB;
  接收天线为半波长偶极天线,Ga=0dB;Lf选用衰减10dB/100m型电缆,实用长度10m时衰减为1dB;仪表指示电平为15dBμV。
  将上列数据代入(2)式时,即得E =Er-Ga-20lgle+Lf+6
  =15-0-(-7.6)+1+6
  =15+7.6+1+6

  =29.6dBμV/m

三、音频分析仪

  仪表介绍:信号发生器;场强仪;音频分析仪;相位表这里所说的音频分析仪器是指既能够测量话筒、音频功放、扬声器等各类单一音频设备的各种电声参数,也能测试组合音响、调音台等组合音频设备的整体性能的分析类仪器。目前市场上已经出现了可用于测量音频设备的各类分析仪器,例如失真度分析器、频谱分析仪、频率计数器、交流电压表、直流电压表、音频示波器等。这些基于各种功能电路的机架式硬件仪器使用简便、测量精度较高,目前已经获得了广泛的应用。音频设备生产厂家可以利用音频分析仪器检查设备的性能,发现存在的缺陷,从而对设备的设计制造进行改进,消费者也可以利用音频分析仪器对设备进行评估,选择合适的产品。
  以组合音响为例,在评价其性能时常常用到术语“音色”,所谓音色就是指音响因高次谐波不同而引起的声音差异。而音响的所谓“平衡感”则是指音响在全频段重放的量感听起来自然的程度。音频分析仪器的作用就是将评价设备各种行业术语以各种量化的特征参数形式表示出来,“音色”所对应的特征参数就是谐波失真的测量,而“平衡感”则涉及到设备在整个音频范围内的频率响应的分布情况。
  一般说来,一台功能较为齐全的音频分析仪器应能测量信号交直流电压、信号频率、谐波失真、信噪比等参数。功能强大的音频分析仪器提供频谱分析、1/3倍频程分析、倍频程分析、声压级测量等功能。如果要组建音频分析系统,还需要一台标准音频信号发生器作为激励信号源。

四、相位表

仪表介绍:信号发生器;场强仪;音频分析仪;相位表数字双钳相位伏安表是一种具有多种电量测量功能的便携式仪表。该表最大特点是可以测量两路电压之间、两路电流之间及电压与电流之间的相位和工频频率。
  1主要技术指标
  1.量程
  ◆ 相位:0-360°
  ◆ 电压:0-200V/500V
  ◆ 电流:0-200mA/2A/10A
  2.基本误差(在参比条件下的准确度)
  ◆参比条件:
  温度 湿度 波形 频率 导线位置 相角测量
  电压 电流
  23±5℃ <65% 正弦波 50±2Hz 钳口中心 100V±25V 1A±0.2A
  失真度≤1% 25±2HZ
  ◆ 相位:1.0级
  ◆ 电压:
  量程 准确度 分辨力
  200V 1.0级 0.1V
  500V 1.0级 1V
  ◆ 电流:
  量程 准确度 分辨力
  10A 2.0级 10mA
  2A 2.0级 1mA
  200mA 2.0级 0.1mA
  3. 输入阻抗
  ◆ 电压测量时各档为2MΩ
  ◆ 相位测量时,电压输入阻抗>500KΩ
  2使用方法举例
  本数字双钳相位伏安表除了能够直接测量交流电压值、交流电流值、两电压之间、两电流之间及电压、电流之间的相位和工频频率外,还具有其他测量判断功能。
  1.感性电路、容性电路的判定
  将被测电路的电压从U1端输入、电流经卡钳(钳型电流互感器)从I2插孔输入,测量其相位。若测得相位小于90°,则电路为感性;若测得的相位大于270°,则电路为容性。
  2.三相电压相序的测量
  将UAB(或UAO)电压从U1端输入,UBC(或UBO)电压从U2端输入,测量其相位角Φ。若Φ=120°,则为正相序;若Φ=240°,则为负相序。
  3.检查变压器的接线组别
  我国电力变压器采用Y/YO-12,YO /Δ-11,Y/Δ-11三种接线组别。当采用Y/YO-12接法时,UAB与Uab同相,测量其相位角为0°或360°;当采用YO/Δ-11或Y /Δ-11接法时,Uab与UAB间相位角为30°,即Uab超前UAB相位30°(脚标A、B表示高压绕组端,a、b表示低压绕组端;O表示有中线联接)。
  4.三相二元件有功电能表接线正确性判断
  考虑到电流的进出和三相电压相序、七条入线有48种组合;这48种中只有两种是正确的,其余46种是错误的。使用本仪表能方便的读测相位关系,判断出两种正确的接线,即测取UAB与IA相位角等于Φ1,UCB与IC相位角等于Φ2,Φ1-Φ2=±300°。
  5.估计判断电能表运行的快慢
  在现场,根据公式:T=3600n/NP(秒),计算理论时间,测定运行中的电能表是快还是慢。
  式中P为测定时加于电能表的功率(kW),P=UICOSΦ;
  N为电能表的常数(转/kWh):
  n为计算理论时间所取的转数;
  T为理论时间。
  电能表快慢由T-t确定。t为电能表转n转时,实际所用的时间。

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