示波器的使用实验原理：如何使用和理解示波器的信号检测技术

盖碧帆认证作者2023/9/19 1:37:17

示波形显示在电子设备中广泛应用于数据采集和处理过程中，包括计算机、通信系统等。通过观察并分析信号的变化来判断特定事件或状态的过程称为“测量”（measurement），是其基本功能之一。下面介绍如何使用和理解示波图仪的检测技术原理：

1、振荡器设计与调制方式

在示波形生成过程中，需要选择合适的频率、幅度以及电压源来产生特定的信号；这可以通过调节振荡器（如晶体管）或放大器中的高频开关等。通常情况下使用线性激励电路和非线性激励都可以得到不同类型的示波图。

2、滤波器设计

为了去除干扰，需要将带宽、噪声和其他杂讯的影响从信号中分离出来；可采用低通性电极（如电感）或高性能的滤波器来实现这一目的。滤波器可以根据特定频率范围进行选择以消除不需要的信息和提高所需信息的质量

3、采样

示波图中的时间域通常由数字脉冲发生装置（DAC，DAU等设备产生，也可以使用模拟电路）提供一个定时的输入信号作为示波图形。通过对这些数据点或样本的时间间隔进行处理，可以得到特定频率、幅度和相位信息

4、滤波器设计

选择合适的带宽以消除高频干扰并降低噪声；例如在数字采样过程中使用窗函数（filter）来避免过低的信号扰动以及其他非期望信号。

5. 在数据采集期间进行调整，如通过调制频率、放大和调节振荡器等参数可以获得更精确的结果：示波图中具有一定程度的时间延迟以实现时间相关性测量。使用数字滤波器（DAC）来过滤掉干扰并提高采样精度的稳定性

6、信号处理与分析

根据需要进行特定类型的检测，如频率、幅度或相位等信息提取；例如对振荡率变化的研究可以应用傅里叶变换和频谱仪法。示波图在数据采集时通过放大器或数字滤波器将输入采样到计算机中以产生更精确的信号

7、处理技术

根据需要，可进行多种操作，如直流/交流转换、增益（amplification）与线性调节等；对于高频应用，可以使用低通电容性放大器来提高幅度检测精度。

8、输出格式和显示方式

示波图的信号可以用于计算机或其他设备上生成图形或文本信息以方便分析和理解数据点的变化模式。例如通过将输入信号转换为数字形式（如离散傅里叶变换），可以使用数学方法进行频谱分析、滤波器设计等进一步优化

9、测量技术

对于高精度的检测需要特定的采样率或周期控制以避免误差和漂移；在示波图上显示的数据点通常具有时间延迟来实现更精确的时间相关性。

10. 使用示波仪时需要注意信号来源、放大器，滤波器等组件的选择以及调整参数：这些因素对结果的质量至关重要，因此要确保设备正确设置以获得最佳效果并避免干扰或误读数据

在分析和处理过程中通过调制频率的控制、滤波器设计、采样速率及时间延迟来实现精确测量。示波图是现代数字信号处理器（DSP）等电子元件广泛应用的技术工具之一，可用于各种应用程序中进行实时监测与量化研究或数据存储以提供可视化信息

以上这些技术可以帮助我们理解和使用示波器的检测原理并获得准确的数据分析结果。