數字示波器在電磁測量中的運用

段磊

摘 要：本篇文章首先從采樣頻率、模擬帶寬與上升時間、觸發功能等多個方面，對數字示波器型號選擇進行闡述，并以此為依據，對數字示波器在電磁測量中的運用進行探索。希望通過本文的闡述，可以給相關領域提供些許的參考。

關鍵詞：數字示波器；電磁測量；應用

隨著測量技術的穩定發展，數字示波器由于具備采樣頻率大、功能性強以及數字處理等特點，因此得到了電磁測量領域的廣泛應用，數字示波器型號以及數字示波器在電磁測量中存在電磁兼容等問題，深受人們的廣泛關注。

1 數字示波器型號選擇

1.1 采樣頻率

針對未電磁測量而言，合理的選擇數字示波器采樣頻率是非常重要的。在進行采樣頻率選擇時，數值不得低于30/tx，其中，tx表示被記錄設施檢測的時間間隔。

針對1.2士30%或者50士20%us的標準雷電沖擊波而言，波頭時間t1的計算公式是t1=1.67tx，其中，tx是沖擊波形30%以及沖擊波形90%幅值兩點的時間間隔。把0.84us當作最小波頭時間，ty=0.503us。這樣，這是在進行數字示波器采樣頻率選擇時，數值不得低于60us/s。

1.2 模擬帶寬與上升時間

在進行數字示波器選擇的過程中，需要對模擬帶寬以及上升時間兩要素進行綜合考慮，只有在保證模擬帶寬與上升時間兩項指標的合理性，才能在限定范疇內來獲得準確的被檢測信號。通常情況下，針對周期重復信號來說，在進行數字示波器模擬帶寬選擇時，模擬帶寬和被檢測信號發生頻率之間的比例為3：1。但是，在進行單次過程信號檢測時，在進行數字示波帶寬選擇的過程中，還要與采樣頻率進行融合，無需單一追求求模擬帶寬指標具備的高效性，防止示波器價格過高，需要消耗大量成本。

1.3 記錄長度

數字示波器可以應用在不同測量場地中，進而對記錄長度需求會存在一些差異。針對于電磁測量而言，整個事件時間比較短暫，在采用相同頻率的條件下，則要求記錄長度比較短。但是針對某種電壓測量時，需要持續時間比較大，進而記錄長度也就較高。所以，結合被測信號需求，來合理的選擇記錄長度。

1.4 觸發功能

在進行示波器選擇時，可以借助被測信號觸發，具備的預觸發以及滯后觸發等性能。由于數字示波器自身具備較高的處罰性能，通?？梢苑想姶艤y量需求。

2 數字示波器在電磁測量中的運用

2.1 交流電路中負載的功率測量

直流電路負載功率通常是根據其經過的電流以及兩端電壓之積得出的，但是這種計算方式不能運用在交流電路中。在對交流電路負載功率進行核算的過程中，需要對電壓和電流兩者間的相位差δ進行考慮，也就是P=UIcosδ，其中公式中cosδ表示電路負載功率因數。電流以及電壓兩者間相位差或者電路負載功率因數大小直接影響著電路負載參數。

示波器主要對高頻率中小功率進行測量。在進行測量時，把待檢測負載Y和已知電容C進行串聯，同時和交流信號進行鏈接。當待檢測負載Y和已知電容C產生的電壓信號分別傳送到示波器中y軸以及x軸中，并且將這兩個信號在y軸以及x軸進行疊加，交流電路負載消耗所獲得的平均功率值和示波器熒光屏中閉合曲線面積呈現正比例關系。假設信號源為正弦波形，這時待檢測負載Y和已知電容C將為同頻率。針對不同相位的正弦信號來說，當其傳送到示波器時，示波器顯示圖形為橢圓。

2.2 顯示穩壓二極管伏安特性曲線

在進行二極管伏安特性線路鏈接的過程中，主要把交流信號源當作主電源，利用轉變可變電阻值的形式來將二極管以及電阻R兩端電壓值進行轉變。被檢測的二極管和已知電阻R進行串聯鏈接，R主要為電流取樣電阻，這時示波器y軸輸入電壓的計算公式為Uy=I×R，所得的數值和被檢測二極管中電流I成正比例關系，U值直接決定了經過二極管中電流值以及流通方向，這也是電流取樣，電阻R主要起到了電流傳感器的效果。

示波器x軸輸入電壓的計算公式為Ux=I×（R+R0），當R0阻值和二極管電阻值R進行比較，過小時，Ux≈I×R，其中阻值大小和極性直接影響了被檢測二極管兩端電壓的數值以及極性。把CH1和CH2兩種信號放置在示波器中y軸以及x軸中，并且將這兩個信號在y軸以及x軸進行疊加，就可以在示波器顯示屏幕中將二極管伏安特性線路進行展示。因為被檢測二極管和已知電阻R成串聯關系，因此也同時具備同等電流變化規律。所以，只要利用I=U/R公式可以實現簡單換算，進而把y分量電壓變化規律逐漸變化為電流變化規律，由此可知，利用該種計算方式可以計算出晶體二極管在任意一個電壓中流通的電流值。

2.3 顯示“拍”振動曲線

借助“拍”振動曲線可以對物體的振動位移以及光傳播速率進行測量，怎樣利用數字示波器來將“拍”振動曲線進行展現，并且測量出對應的信號頻率，我們可以根據兩項公式得出：

Y1（t）=A1cos（2πf1t+δ1）

Y2（t）=A1cos（2πf2t+δ2）

當其振動幅度相同時，并且震動也時間相同，這時其合振為：

Y0（t）=Y1（t）+Y2（t）=2A1cos（f2-f1）tcosπ（f1+f2）t

當│f1+f2│>>│f2-f1│時，形成的合振幅會存在提升時而降低的周期性變化現象，也就是“拍”。

3 結語

數字示波器可以直接得獎各種信號波形進行展示，通過采用和y軸以及x軸進行疊加的形式來對交流負載功率進行檢測，進而對交流電路中負載的功率測量、穩壓二極管伏安特性曲線以及“拍”振動曲線進行展示，進而得出對應的物理量。借助數字示波器自身具備的功能，將磁性材料中各項物理量進行展現，進而得出核磁以及電子自旋共振曲線，借助數字示波器將各種物理圖形進行展現，測量出物理量，保證測量方式的精準和便捷。

參考文獻

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[2]於黃忠.數字示波器在電磁測量中的應用[J].實驗室科學，2013，（4）：176-179.

（作者單位：連云港市計量檢定測試中心）