示波器的原理和使用精选(九篇)

第1篇：示波器的原理和使用范文

关键词：LabVIEW；虚拟示波器；实验教学

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)12-2791-02

Research and Exploration in Oscillograph Teaching Method Based on LabVIEW

ZHANG Jia

(Jiangsu University of Science and Technology, Nanxu College Eletrical & Electronic Laboratory,Zhenjiang 212004,China)

Abstract: Nowadays many students are difficult to grasp the usage of oscillograph, In view of this situation,compared with the traditional teaching mode, the article prposed a teaching method that combined with PPT courseware and virtual oscillograph,it can make students study more visually and more vividly,solve the problem that students can’t practice oscillograph out of the laboratory.The article intruduces the principle and usage of virtual oscillograph that designed by LabVIEW, points out that the virtual instrument design opens a new devel opment direction for experiment teaching.

Key words: LabVIEW; Virtual oscillograph; Experiment teaching

示波器是电类专业学生必须掌握的一项非常重要的测量仪器，在物理实验和各类电路实验中，需要多次运用示波器进行测量。然而，在实验教学中，学生对于示波器的使用，总是很难掌握。特别表现在对示波器上的按键、旋钮功能不清，在开机后发现无波形就无从下手等这些情况。通过对这些现象的分析以及和学生的沟通，发现其主要原因在于示波器上的按键较多，而且都以英文为标识，很多学生不能根据标识立刻反应出这个按键的功能，而且学生在课堂之外也不能将仪器带出实验室进行复习巩固，所以掌握起来有一定的难度。针对以上现象，该文对传统的示波器教学方法进行改进，将虚拟仪器技术融入实验教学中，以便达到更好的教学效果。

1教学方法的改进[1-2]

传统的示波器教学模式为：课堂上先由教师用课件对示波器进行讲解，然后在实验课中让学生自己操作练习。传统的教学模式存在一定的局限性。例如，目前大部分教师都是用Powerpoint来制作课件，虽然Powerpoint有简单的动画功能，但是动画单一，交互功能不强，对于教授实验仪器的操作不够灵活生动；其次，学生在课堂上练习时间有限，课后无法将仪器带出实验室进行练习。

针对以上局限性，该文用课件、示波器仪器、虚拟仪器三者结合的教学方法进行弥补。

课件主要用于示波器的外型，按键、旋钮的功能以及示波器的用法的介绍。在仪器的操作练习上，除了让学生在课内时间能够操作练习，在课外还尽量增加实验室的开放时间，让学生有更多的时间可以过来练习。同时，还开设了和示波器相关的课程设计及开放选修等课程，增加了学生对示波器原理的理解。在虚拟仪器方面，用LabVIEW语言根据实际示波器设计完全仿真的虚拟示波器进行教学。引入虚拟仪器技术是本次教学改革最大的创新点。

2软件的选择

经过分析和比较，这次的示波器课件准备由两部分组成。第一部分是常用的PowerPoint课件；第二部分是用LabVIEW软件设计的虚拟示波器课件。

首先分析一下以下几种课件形式的优缺点。

1）Powerpoint是目前教学中最常用的课件形式。PowerPoint的优点在于界面友好、易学易用。其缺点是动画单一，同时交互功能不强，因此PowerPoint适用于制作对交互功能要求不高的演示文稿。

2）视频形式。由教师亲自操作实验仪器，完成实验内容，用摄像机将实验的全过程真实地记录下来。这种实验课件的特点是，真实性强，可以让学生了解到实验的真实情景；其缺点是，它的制作过程较复杂，且视频文件较大，不便于传播。

3）Flash形式。使用Flas制作课件虽然具有很多优点，但画面主要由人工制作，需要具备较好的美术功底。针对一些仪器的画面，FLASH很难做到真实的效果，而且可操作的交互性很有局限。

4）LabVIEW[3]。LabVIEW是NI公司推出的一门图形化编程语言，同时也是著名的虚拟仪器开发平台。使用LabVIEW设计虚拟示波器课件的优点如下：LabVIEW使用图形化编程，界面友好，容易入门；本课件的设计对象具有很多的旋钮、按键等立体图形，而且需要专业的波形显示，由于LabVIEW有着“软件即仪器”的理念，即可以根据用户需要，通过软件图库、各种函数发生器、语言编程等，设计仪器的外观及功能；使用LabVIEW设计的虚拟示波器在操作上具有很好的交互性。

通过上述比较，本课题决定选择Powerpoint和LabVIEW配合使用。第一部分的幻灯片注重理论功能的讲解，主要通过文字和图片的形式，分别介绍示波器的原理、外型、按键、旋钮的功能以及示波器的使用方法。第二部分LabVIEW设计的虚拟示波器注重操作练习。使用时，边讲解理论，边操作练习，可以相互促进，加深学习的印象，不断提高学生在实际动手中示波器的应用能力。

3课件的设计

3.1 Powerpoint课件的设计

Powerpoint课件的设计分三部分，示波器的外型，按键、旋钮的功能以及示波器的用法。外型的介绍主要由图片来完成。在按键和旋钮功能的介绍上，首先将英文标识翻译成中文，并逐条介绍其功能，然后通过正面面板的图片，动态的将功能介绍的文字对应到示波器每个按键和旋钮的位置上。在功能介绍方面，应该有选择性的着重强调学生经常会使用到的按键和旋钮，而不应该每个按键都介绍地非常详细，文字上应注意深入浅出，将说明书上的书面说明转换成学生比较容易理解的语句表达出来，帮助学生接受和掌握。在示波器的用法介绍上，通过PowerPoint自带的一些小动画形式，用图片生动的演示出来。通过学习幻灯片的内容，学生能够直观的熟悉示波器的外型，了解每一个按键、旋钮的功能及用法，学会示波器的基本使用方法。

3.2基于LabVIEW虚拟示波器课件的设计[4-6]

虚拟示波器的设计分两方面，一是面板设计，二是原理设计。

本课件中，面板完全按照真实示波器的外形进行设计。通过观察真实示波器的面版，在LabVIEW所提供的用于前面版设计的控制量和显示量中，选择最相近的旋钮和按键开关，修改其属性，构造出功能强大且真实的程序界面。图1为虚拟示波器双踪显示图。

图1虚拟示波器双踪显示图

由图1可知，虚拟示波器面板上的操作旋钮和按键与真实示波器基本一致，学生通过对虚拟示波器的练习，完全可以掌握真实示波器的操作方法。

本课题中基于LabVIEW的虚拟示波器并不是按照示波器的真实原理进行设计的，而是根据示波器的操作现象，利用LabVIEW中各种函数发生器和逻辑运算程序完成的。图1中的正弦波和锯齿波都是用LabVIEW自带的函数发生器输入的。如果按照示波器的原理进行设计，花费的时间和精力都比较多，而这种根据操作现象进行设计的方法大大缩短了设计时间和设计难度，却能达到同样的实验教学效果。对于一些不常用的按键，也可以进行选择性的删减，进一步简化了设计流程。

4结束语

使用LabVIEW制作虚拟示波器课件对示波器实验教学是一种新的尝试。在教学上，教师可以更直观，生动的将示波器演示给学生看，提高学生的学习兴趣；在课堂之外，学生可以自己在电脑上利用虚拟示波器进行操作和练习，大大增加了学习的自主性和灵活性，解决了示波器不能带出实验室练习的问题。所以，将Powerpoint课件和虚拟示波器课件配合使用，可以同时兼顾理论和操作的学习，使实验教学方法得到进一步完善。此外，还可以用LabVIEW根据不同的实验需求，制作各种虚拟仪器，例如虚拟信号发生器、虚拟实验箱等，让学生在课堂内外都可以进行仪器的使用练习，为实验教学打开一个新的发展方向。

参考文献:

[1]马文华.虚拟仪器——高校实验室设备的发展方向[J].仪器仪表用户, 2005(1).

[2]李鸣华,李欣.高校实验教学的现状与改进策略研究[J].实验室科学，2008(3):8-10.

[3]杨乐平,李海涛,肖相生,等.LabVIEW程序设计与应用[M].2版.北京:电子工业出版社,2005.

[4]孙铁强.双通道虚拟示波器的设计[J].河北理工学院学报,2002(1).

第2篇：示波器的原理和使用范文

关键词 输出监视器；调整

中图分类号：TN834 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0195-02

1 输出监测器（A27）工作原理简介

输出监测器包含了天线和带通滤波器的电压驻波比检测，盒功放关断控制、射频/发射功率检测，以及音频包络检测、调制监视器取样电平控制等。数字中波广播发射机，驻波比因各种原因引起的变化比较大，若放宽对驻波比的保护，则会烧坏元器件，若降低保护，则会引起发射机功率下降，甚至停机。因而，保持对输出监视器的调整十分重要。输出监测器原理如图1所示。

图1 输出监视器原理图

1）负载相位检波器。天线的射频电压取样和电流取样从J1-1，J1-11引入。C15、C60、C61构成电压幅度调整器，L4、C9-C12构成电流幅度及相位调整器。当两取样信号的幅度和相位都相同时，T2输出电压为零。C13、C14、C15、L10构成谐振回路并谐振于工作频率，以消除电压取样和电流取样间的相互作用。

2）网络相位检波器。其结构，工作原理与负载相位检波器相同。

3）电压驻波比判断电路。当T2的输出电压（驻波比故障信号电平）大于RP15供给的基准电压时，比较器N1输出低电平脉冲信号，该信号同时送向与门D2和单稳态多谐振荡器D3A，则D2产生一个低电平信号并通过J3-2直接送往调制编码板，立即关闭所有功放模块。而D3A输出低电平脉冲通过J2-17送往监测显示板，由控制电路对电压驻波比作故障分析，当出现故障时红灯闪亮。

对T3输出电压的处理同上。

4）定向耦合器及射频/发射功率测量。反射功率耦合器：电压取样信号和电流取样同相端的电流取样信号接到VD2的两端，C4、C54、C55进行幅波调整，平衡状态时，VD2无电流流过，反射功率测量为零。

入射功率耦合器的工作原理与反射功率耦合器相同。

5）调制监测器取样电路。用同轴线馈至J7的射频输出取样电压取自发射机输出口处的电容分压器，当低功率状态运行时，T5直通J7。当J2-7和J2-9输入中、高功率电平控制信号时，K1或K1动作，取样输出来自R31、R33。

2 输出监视器的调整

输出监视器安装在主机柜左侧面的最上面，它有诸多独立的检测单元，调试比较方便。输出监视器各个部件要调整到正确的工作点位，发射机才能正常运行。在调整之前，需保证带通滤波器及天线系统已调试正确。最好使用假负载。

2.1 天线零位调整

调试步骤如下。

1）将控制板上的开关S5置于“OF”位置，关闭功放。

2）合低功率开关钮。

3）按住“降功率”钮半分钟左右后，清除上次功率等关机记忆。

4）将控制板上的开关S5置于“ON”，按“升功率”钮使发射机输出功率为2.5 kW。用双踪示波器的两个探头分别接到TP1和TP2上，调整示波器，使两信号显示出来。

5）将S2置于低电位，再按住开关S3，按下S3使两个比较器的输出端断开，并使D2、D3的输入直接+5 V，以免调整过程中产生判断信号而关闭功放。

6）调节C13使TP2的信号幅度最小。适当选择拨码开关加以配合，即可得到最小信号幅度。

7）将S2置于正常位置，且按下S3，观察两通道波形幅度变化，调节示波器使两个通道的垂直灵敏度一样。

8）将两个探头同时接在TP1或TP2上，验证示波器两通道幅度一样。

9）在示波器上设置一个基本时间常数来显示射频信号2～3个周期。调节C15，使得TP1和TP2的信号幅度一样（两个信号可以不同相）。

10）用无感起子调节L4使两个信号相位一致。再调节C15使两个信号等幅。适当选择拨码开关S4即可使两信号同相。

总结：通过上述调整，两信号等幅且同相，则天线零位表读数为零。

2.2 网络零位调整

在天线零位调整好的基础上，调整步骤如下。

1）将双踪示波器的两个探头分别连接到TP3和TP4上。

2）将S2置于地，按下S3。

3）调节C27使TP4上的信号幅度最小。适当选择拨位开关S9配合。

4）将S2置于正常位置，按下S3，观察示波器两通道信号的变化，调节两通道垂直灵敏度一样。

5）在示波器上显示射频信号的2～3个周期。调节C29使TP3和TP4上的两信号幅度相等，同时，可用开关S6适当选择电感接入，再适当选择拨位开关S7配合。

调整好后得到两个信号等幅度，但不一定同相。

6）用无感起子调节S6接入的电感，使两信号同相（可选择S6配合）。调节C29，使两信号等幅且同相。

总结：通过上述调整，网络零位表读数为零。

2.3 零位细调

在以上的基础上按以下步骤调整。

1）去掉假负载，接上天馈系统，发射机功率开0.5 kW。观察面极上的两个零位表，其读数均应接近零。

2）将调制监测器上的R31和R33逆时针调到头（防止损坏调制监测器）。

3）发射机功率升至10 kW，不加调制。多用表置于“天线零位检测”位置。若读数约为零则C15和L4调整适当。实际工作中，零位表在2以下都能保证发射机正常运行。

4）再用表置于“网络零位检测”位置，读数也应接近零，则C29和L12～L15位置适宜。

5）给发射机加一个10 kHz的音频信号，或足以引起最大反射的信号。若某个零位偏离过大，则用数字万用表在TP7或TP8上测量电压，细心调整上述元器件使电压值最小为止。

2.4 VSWR判断电路的调整

调节R15、R9，使TP9、TP10的电压驻波比门限值为2.3 V。在不影响发射机稳定性的前提下，门限值可调高一些。

2.5 入射/反射功率调节

1）发射机开10 kW不加调制，从功率表上读出反射功率。

2）调节C4，使功率表读数为零。

3）关机断高压，在输出监视器上将P1和P2的1-2跳线接为1-3。

这时，入射功率表显示的实际是反射功率的读数，而反射功率表显示的是入射功率的读数。

4）将入射/反射功率表开关置于入射功率表位置。调节C3使入射功率表指示为零。然后关机，将P1和P2还原为1-2。

2.6 调制监视器取样电平的调整

1）发射机低功率开机，调整电容分压器，使得J5输出的射频电压为10 V有效值。

2）用“升/降”钮设置中功率运行。调节R31使调制监视器取样电压和低功率的电压值一样。同样，升高功率，调节R33使其值也一样。

3）转换功率按钮，检查高、中、低三种功率状态时的调制监视器取样电平是否一致。若不一致则反复调整R31和R33，使三者电压一样。总之，通过上述的调整，发射机各板块之间达到统一和谐，发射机工作在甲级状态。

3 结束语

输出监视器的调整是一个很麻烦的过程，厂家在机器安装调试后用红漆封住可调器件，用户不可擅自改变输出监视器上的有关可调器件及开关设置。但运行一段时间后，发射机的平衡是会被破坏的，有时不得不对输出监视器进行重新调整，这就要工作人员熟悉调试步骤，经过反复调整，发射机才会恢复正常。从理论到实际，再从实际到理论这样不断升华，广播收听效果才会越来越好，听众才可收听到满意的节目。

参考文献

第3篇：示波器的原理和使用范文

关键词：NE555；低频信号发生器；波动演示；可调频调幅

中图分类号：TN05 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 18-0000-03

The Design and Implementation of the Multifunctional Fluctuations Demonstration Device Based on 555 Chip

Hu Yaying

(The School of Physics& Telecommunication Engineering,South China Normal University,Guangzhou 510006,China)

Abstract:A device is produced using the digital chip 555 to make signal generator that can produce low-frequency tunable square wave through the integral circuit,to produce the triangular wave and sine wave,and then amplified by the power amplifier TDA2030 composed.The wave delivered to the speaker,to start-up itself.The device placed in the surface of the water,and the waves as a mechanical wave,can be as the teaching demonstration device of wave interference,wave diffraction and the Doppler effects.The three waveforms from the signal generator can also be as a teaching demonstrator that distinguishes the identical frequency and amplitude differences between the three audio,as well as VSWR.The device is tunable frequency and amplitude,and has a wide range of teaching demonstration.

Keywords:NE555;Low-frequency signal generator;Demonstration of fluctuations;Tunable frequency and amplitude

现有的波动演示装置，所用的波源有轴槽传动的机械式、弹簧片振动式（分电机策动和电磁策动）、水中滴水式和断续气流式（用增氧泵产生气流）等，它们各有特点。但均存在高耗能、体积大、演示和携带均不方便等问题。为寻求简易节能且实验效果明显的演示装置，利用低频扬声器及其驱动电路性能稳定，可长时间在低频率、大振幅情况下可靠工作的特点，设计制作了新型机械波波源。在水中演示波的干涉、衍射、以及多普勒效应十分明显，也可以作为驻波的演示仪。从信号发生器中产生的三种波形，也可以作为相同频率和幅度的三种音频信号的差异的教学演示仪，体验声响、音高等差异、人耳能分辨的频率阈限。

一、主要演示原理

（一）波的干涉与衍射

要有明显的干涉现象，需产生相干波源。干涉图样如图一

另外，衍射也是波的重要特性之一。

（二）多普勒效应

物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高；当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低。

（三）驻波

两列振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向传播时互相叠加而成的波，称为驻波。

（四）听觉阈限

人类一般可以听到的声音频率为20HZ-20000HZ。

二、方法与设计

（一）分析设计

作为水波干涉演示实验所用的相干波源，衍射、多普勒的振动波源，要达到良好的演示效果，需要满足的主要条件有：（1）两列波产生的过程直观，原理易于为学生所理解；（2）能方便地调节波源的频率、振幅；（3）振幅不能太小；（4）波源可移动，随意性好；（5）性能稳定，工作可靠。

在正弦波、三角波、方波中，根据傅立叶分析，可知三角波、方波是以正弦波为基波叠加而成的，有高频成分。在同频、幅度一致时，音频信号存在差异，要达到良好的演示效果，需要在相似的条件下进行。其条件是：在同一条件下，产生能方便调节频率、振幅的波源。

（二）电路设计

1.信号发生器

使用NE555芯片，制作一个占空比为50%的多谐振荡器，通过调节电容C1，可以使输出频率发生改变，实现可调频。经过积分电路，使其输出三角波，再经低通滤波电路，输出近似正弦波。经两级滤波其波形更好。如图：

其中R1=R2=50KΩ，C1使用型号为CB-A（70/1400PF）。由电路的接法，电容C1的充电时间为：

放电时间为：

可以得到振荡周期为：

也就是，频率为：

经计算，该电路的频率调节范围是10―200Hz。由IC的3脚输出的是对称方波。调节电位器RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4、C5积分网络后，输出三角波。三角波再经R5、C6积分网络，输出近似的正弦波。

2.功率放大器

由于经过几次低通滤波，信号被削弱了，信号需要放大。信号经功率放大器放大。所使用的功放器件是TDA2030。

其中，1脚是正相输入端，2脚是反向输入端，3脚是负电源输入端4脚是功率输出端，5脚是正电源输入端。TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤0.1%。功率放大器的设计如图：

3.直流稳压双电源

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。使用了7812、7912固定式三端稳压器件，设计如下电源：

三、系统实现及原理分析

（一）信号发生器的实现

使用的数字芯片是NE555。经实验测量，对于该电路，方波输出端口输出的是峰-峰值4.5V的方波；三角波输出端口输出的是峰-峰值1.5V的三角波，正弦波输出的是峰-峰值0.8V的正弦波。各个波形的输出，存在信号衰减的现象。

（二）功率放大器的实现

该电路的功率放大效率为Po=18W（RL=4Ω）而本装置使用的扬声器为4Ω5W。

（三）电源的实现

在稳压芯片的输出端，再次经过两次滤波，其电源十分稳定。

另外，为了达到更好的效果，需要对扬声器进行改装。扬声器的改良装置，如下图所示：

用一支塑料棒，在一端连接面积较大的圆形体面，可以增大其与水面的接触面积，振动时，压缩的面积更大，效果更加明显。使用塑料作为制作的材料，易于得到，且比较轻，不影响效果。上图为两支塑料棒，用于干涉演示使用。演示效果如图11。

（四）多功能波动演示装置的实现

波的衍射的实现，只需要有制作一个小于水波波长差不多大小的障碍物即可以实现了。

拉动扬声器，在水面上匀速前进，即可以看到多普勒效应。

使用开口面积较大的扬声器和较长的塑料棒，使波源两端的距离加大。分别在一端系上细绳可以实现驻波现象的演示。

调节可变电容，可以验证被试的听觉阈限。

装置的实物图见图11。

四、结束语

本装置利用555数字芯片制作信号发生器，产生低频可调的方波、三角波和正弦波，经放大，输送至扬声器，使其起振。

将该装置的突出特点是：简便而多功能，可以演示波的干涉、波的衍射以及多普勒效应等，节约了资源和成本。实验效果突出。另一个突出特点是可以做到无污染地测验人的听觉阈限，可以输出低频低能的声波。

该装置的输出频率可调，幅度可调，方便快捷；教学中的可操作性强。现象产生的过程直观，原理易于为学生所理解。性能稳定，工作可靠，可持续工作。

参考文献：

[1]罗星凯.中学物理疑难实验专题研究[M].桂林:广西师范大学出版社,1998,58-60

[2]刘小兵,梁维刚,罗星凯.新型水波干涉仪[J].物理实验,2001,21(11):21-25

[3]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2005,456-500

[4]康华光.电子技术基础-模拟部分(第四版)[M].北京:高等教育出版社,1998,394-467

[5]韩国华,李君良,王云才.可实现多振动合成的驻波演示装置[J].物理实验,2006,26(5):40-42

[6]韩国华,杨慧岩,王云才.驻波演示仪的制作[J].大学物理实验,2005,18(4):58-61

第4篇：示波器的原理和使用范文

关键词：VC++；声卡；波形发生

1 引 言

目前，虚拟仪器应用快速发展,采用声卡作为数据采集进行虚拟仪器开发已成为当今一种较为流行、且经济高效的开发方式。声卡作为语音信号与计算机的通用接口,其主要功能就是将所获取的模拟音频信号转换为数字信号,经过音效芯片的处理,将该数字信号转换为模拟信号输出。选择声卡来代替价格昂贵的数据采集卡主要基于以下原因：声卡价格便宜、开发成本低；即买即用，省略A/ D 卡的硬件开发,缩短开发周期；灵活性好，可以在Windows操作系统下使用,且可用通用的软件开发工具对其进行开发。

作者在VC++6.0的开发环境下，使用声卡进行数据采集，利用Window低层音频服务函数，结合前期开发的虚拟示波器和频谱分析仪，完成了参数可调的多功能虚拟波形发生器的设计。为避免在声卡的各种测量中出现错漏，作者采用真实示波器和MATLAB软件进行过多次实验加以校准。由于是基于通用多媒体计算机进行的开发，故软件通用性强，无需特殊硬件支持，成本低，十分便于推广，是课堂演示实验以及课外科技实验的有效实验工具。

2 Windows低层音频编程原理

考虑到需对声卡音频波形进行实时处理，作者采用Windows的低层音频函数。低层音频函数可直接与声卡驱动程序进行通信, 提供了对声卡的最大灵活性操作, 允许在采样过程中随机地访问内存中的每个采样数据,可克服使用高层音频服务的MCI命令所遇到的实时性问题。

用低层音频函数控制声卡进行数据采集的步骤和函数：(1)获取音频输入设备数量WaveInGetNumDevs；(2)获取音频输入设备性能WaveInGetDevCaps；(3)打开音频输入设备WaveInOpen；(4)为音频输入设备准备缓冲区WaveInPrepareHeader；(5)添加缓冲区WaveInAddBuffer；(6) 开始数据采集WaveInStart；(7)采集结束后关闭音频输入设备WaveInStop、清除音频输入的缓冲区WaveInUnrepareHeader。

3 基于声卡的虚拟波形发生器的实现

    多功能虚拟波形发生器的波形选择界面如图1所示，仪器界面图2所示。如图2所示，可在仪器左边窗口查看信号时域波形的同时，通过仪器右边窗口查看其频谱和相位谱（有连续、离散、分贝三种视图选择）。用户可通过单击仪器工具栏上按钮，或通过波形产生菜单进行波形产生操作。该波形发生器可产生9种参数可调的常见波形：正弦信号，方波，三角波，高斯白噪声，调幅（AM），调频（DSB），幅移键控（ASK），频移键控（FSK）以及相移键控（PSK）。

 

            图1 波形产生选择对话框          图2 多功能波形发生器界面

4 结束语

在掌握声卡工作原理的基础上，采用VC++作为开发语言，利用WINDOWS低层音频函数实现声卡的数据采集，完成了参数可调的多功能虚拟波形发生器的设计。该波形发生器配合同期开发的示波器和频谱分析仪，已在日常教学中得到了推广应用。

参考文献：

[1] 鲁莹，徐全元. 虚拟典型仪器的设计与实现[J]. 电脑知识与技术,2008,09

[2] 董华，易克初，田斌. 一种基于声卡的数据采集系统[J].山西电子技术，2006.01

[3] 胡合松，胡荣强.基于VC++的虚拟声卡示波器设计[J].武汉理工大学学报.信息与管理工程版,2006,28(5)

[4] 徐丹，胡荣强.刘柱. 基于声卡的数据采集及波形发生器设计[J]. 中国水运.2006,6(10)

第5篇：示波器的原理和使用范文

【关键词】示波器 相位 传感器 实验

在目前的信号检测工作中，应用最为广泛的信号检测装置就是示波器。在对示波器进行使用的过程中，需要充分的对示波器的应用原理以及应用规范进行了解，在此基础上，合理的应用示波器测量信号过程中产生的电压以及频率来进行振动的整合，这也就是所谓的利萨茹图形。通过对利萨茹图形的认识和掌控，就能够有效的测出一些未知信号的频段。下面本文就基于示波器使用的系列扩展实践进行深入的研究。

1 用示波器观察拍现象并测拍频

1.1 理论研究

在示波器的应用中，拍现象是其中的重点内容，充分的认识到振幅的等值以及初相位的相同状况下，频率所产生的谐振动公式如下：

依据该公式就能够有效的计算得出合振动，合振动具体表现为：

通过计算可知，拍频具体值为

，

而拍的周期则可以通过如下公式计算：

1.2 实验方式

首先，要有效的将信号发生器与示波器进行连接，将信号发生器的输出端与示波器的输入端进行有效的连接，连接的端口设置为CH1以及CH2，而示波器在放置的时候，则采用的是竖放的形式，这样可以有效的实现对信号的追踪，在信号合理的调节完成之后，发生器会将这些信号按照相同的频率进行输出，而调节器对这些信号进行收集，而发生器输出的信号速率为，而调节器的接受速率则与发生器的速率较为相似，而两者的平均速率为。

其次，采用竖放的方式放置的示波器，将其进行叠加处理后，针对信号输出的速率进行调节，同时对示波器的运行时间进行确定，在此基础上合理对拍现象进行观测。

最后，根据公式，可以准确的计算出拍速率和拍时间。

2 用利萨茹图形测相位差

2.1 理论研究

两个同频率的谐振动方程为：

方法1：在wt=0时，

，令：，则：

（1）

方法2：在wt=π-j时，

，令：，则：

（2）

2.2 实验方法

首先，示波器的两个输入端需要与信号发生器的两个输出端进行有效的连接，并标注为CH1以及CH2，在示波器上，通常都设置了X-Y按钮，按动该按钮，使得示波器自启动，从而能够将CH1有效的融入到X通道中，并将CH2融入到Y通道中，将示波器按照垂直的方式放置到CH2上，这样就可以利用示波器来对振动进行有效的整合，从而形成李萨如图形。

其次，要确保信号发生器输出的频率相同，针对发出的信号进行有效的调节，以保障示波器上所显示的李萨如图形呈现为椭圆形。

最后，在针对发生器所发出的信号频率进行调节的过程中，会发现李萨如图形在呈现为椭圆形的时候，信号的运行速度相对较慢，具体如图1所示。

依据图1中，h、H、d、D这四个数据来进行计算，通过示例（1）和（2）可以准确的得出对相位差φ的具体值。

3 混沌现象的观察

所谓的混沌现象就是指代的在确定性的系统中，一些不规则的运动现象，依据科学的理论来对混沌进行解读，可以充分的了解到，该角度的混沌与日常理解中的混沌有着明显的出入，混沌理论主要是针对非线性动力学中的混沌理论进行研究，开展这项研究主要是为了能够对现象所隐藏的随机规律进行有效的揭示，在遵照相应的规律的基础上，使得大部分的复杂问题均能够得到合理的解决，可以说，混沌理论是在相对论以及两字力学之后，所获取的最高理论，其进一步的推动了科学理论的发展。

4 转速测量

4.1 理论研究

如果涡流线圈与需要测定的金属导体之间出现了位置的转变，那么涡流量在出现变化的时候，线圈的抗阻也会出现变化，通过涡流变换器就能够将相应对涡流量转换为脉冲信号，而通过对脉冲信号进行测量，就能够计算得出具体的转速数值。

4.2 实验方法

（1）要严格的按照相应的规范要求和具体的模式来对电路进行合理的连接，在电机的转盘上进行涡流线圈的精确装设，确保转盘的表面与线圈之间呈现出平行的状态，在保持两者之间具有一段距离的情况下，两者之间越接近，则针对转速进行测量的结果也就越准确。

（2）启动电机，针对转速进行合理的调节，使得涡流线圈能够精确的设置在转盘面上，通过示波器来对转速进行观测，确保变换器输出对脉冲与示波器所显示的数值相对应。

（3）清楚的对示波器中的峰值进行观测，保持示波器的峰值与脉冲的频率能够实现对应，并精确的计算出脉冲值。

（4）如果将转速设定为n/min，而转速的频率设定为f，那么两者之间的关系就可以通过如下公式进行计算：

在上述公式中，N取值为2，代表的是转盘上条纹的具体数量。

5 结语

通过本文的分析可以充分的了解到，示波器作为一种常用的信号检测仪器，只要充分的掌握了其应用的原理，并清楚了解其具体的使用方法，在对其使用的一系列方法进行深入分析的情况下，就能够有效的进行拓展实验，从而可以更为深入的了解到示波器的信号测量显示情况，并且能够使得李萨如图形能够精准的测量出一些未知的信号段，这对示波器使用的系列拓展有着积极的影响作用。

参考文献

[1]余瑞芬主编.传感器原理[M].北京：航空工业出版社，2012.

[2]毕鹏，杜福鹏.使用模拟示波器进行测量时需注意的重要事项[J].仪器仪表用户，2014（02）.

[3]卞学红.对模拟示波器测量结果不确定度评定分析[J].工业计量，2012（S2）.

第6篇：示波器的原理和使用范文

关键词：FIR低通滤波器；FPGA；分布式算法

DOIDOI：10.11907/rjdk.161839

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号：16727800（2016）010005603

0引言

FIR滤波器作为一种处理工具被广泛应用于信号处理和图像处理领域。在数字通信应用中，如信道均衡、频率渠道化等对FIR滤波器的诸要求较高[1]。随着FIR滤波器阶数的增加，滤波器实现的复杂性也随之增加。目前，有关FIR滤波器的实现依然存在一些问题，如采用DSP方式实现滤波器在并行设计方面有所欠缺，同时用于实现滤波器的专用信号芯片通用性比较差，无法做到广泛兼容。基于此，本文提出一种基于FPGA的低通滤波器实现方案，充分利用 FPGA的高可靠性、高速与实时性的优势，一定程度上解决上述问题[2，3]。近年来，已有多种算法用于可编程逻辑器件（FPGA）实现高效的FIR滤波器结构，其中基于分布式算法的FIR滤波器作为一种主要的数字信号处理算法受到广泛青睐[4]。分布式算法不仅结构简易而且可以采用模块化形式设计，可以满足不同需求。本文充分考虑FPGA和分布式算法的优点，基于FPGA，采用分布式算法实现了一个40阶FIR低通滤波器。

1FIR数字滤波器设计原理

1.1FIR低通滤波器结构

对于FIR数字滤波器而言，其单位冲激响应是有限长的，对于一个长度为N，阶数为N-1的FIR滤波器的系统函数可以表示为：

H（z）=∑N-1i=0biz-i（1）

式（1）可用差分方程表示为：

y（n）=∑N-1i=0x（n-1）h（i）（2）

式（2）中，x（n）是采样输入序列，h（i）是滤波器系数，y（n）表示滤波器的输出序列。

常用的FIR滤波器具有线性相位，滤波器系数满足中心对称，即：

h（i）=±h（N-1-i）（3）

1.2分布式算法

本文采用并行DA算法，数据并行加载[5]。假设FIR滤波器的阶数是N阶，输入数据的位宽是M，则在时钟到来时，N个输入数据的最低位一同加载进行相应寻址，然后将N个结果进行相加再乘以20，将得到的值放在寄存器中，然后在下一时钟到来时，N个输入数据的第二位一同加载进行相应寻址，然后将N个结果进行相加再乘以21，然后与寄存器中的值进行相加。依此类推，N个输入数据的第M位并行加载寻址相加之后乘以2M，由于是最高位，须与之前寄存器中的值相减。

由于FIR滤波器系数是对称的，选择将与相同系数相乘的输入值进行预先相加，得到一个新的输入。在本系统中，原始滤波器是40阶，进行相加处理后，滤波器缩小为20阶，减小硬件规模。

2MATLAB设计FIR滤波器

滤波器设计指标如下：低通、阶数40阶、采样频率100kHz、信号截止频率25kHz、Hanning窗、输入数据位宽10位。为了获得40阶滤波器的系数，采用MATLAB中的FDATool工具对滤波器进行设计。为了验证FDATool所设计的FIR低通滤波器的合理性，本文采用Simulink仿真，仿真原理、结果分别如图1、图2所示。

图2中，由上至依次是3kHz信号、30kHz信号、3kHz和30kHz叠加信号经过滤波器后的结果，可以看到30kHz信号被滤掉，而3kHz没有衰减。

3FPGA实现FIR滤波器

整个FIR低通滤波器采用模块化设计，利用Verilog HDL语言编程来实现。输入模块存储由A/D芯片转换得到的二进制数，存储输入数据前，需对数据进行位扩展。此操作主要是为了使当前输入数据的最高位数值保持一致，当输入数据的最高位为1时，则该扩展位也为1，否则扩展位为0。当40个11位二进制数据并行加入到输入模块端口时，为了减少硬件规模，根据FIR滤波器系数的对称性，将输入数据进行预先相加。

输入模块的输出连接并串转换模块，将输出模块的结果串行输出，输出为20个11位二进制数的每一位，从而使20个数据的相同bit同时输出，每4位作为ROM表模块的地址。也就是说，5组4阶的滤波器会有5个串并转换模块。按照设计，本系统存在5张ROM表，每张表中，所存储的是经过输入之后的4个系数的16种组合。ROM表的位宽设置为16位二进制数。

查找表中的数据被进行相应寻址，输出结果连接查找表相加模块，查找表相加模块将5张ROM表在同一时钟下的输出值相加，得到输入数据二进制数中的一位数和整个滤波器卷积的结果。

移位累加模块将查找表相加模块中的数据进行加权。移位累加模块的输入为查找表的输出，也就是每一位整体相加之后的结果（采用16位表示），由于原来的输入数据有10位，移位累加模块的输入就有10个16位2进制数，然后依次将上一次相加的结果向右移动移位。

以上各个模块的使能信号由使能控制模块产生，而系统的采样信号和对电路的控制信号由系统控制模块产生。该模块用于产生采样信号和对ADC及DAC进行控制。由于FPGA板内部时钟为50MHz，要得到100kHz的采样时钟，必须对它进行500分频。根据以上各模块设计，采用Verilog HDL编程，在Quartus II中编译好每个模块。

4系统性能测试

为证明所设计FIR滤波器的性能，本系统选取Altera Cyclone系列中的EP4CE115F29芯片进行调试，同时加入A/D芯片AD9214BRS-80进行模数转换和D/A芯片AD5440YRUZ进行数模转换。通过嵌入式逻辑分析仪SignalTap观察JTAG输出的波形，示波器检测其波形和频率，毫伏表观察输出信号的有效值和衰减值。当信号发生器输入3kHz的正弦波信号时，嵌入式逻辑分析仪显示如图3，示波器显示波形如图4所示。

结果显示所设计的40阶滤波器对于3kHz没有滤波效果，设计符合要求。通过系统联调后，需要检测滤波器性能，本文采用输出电压来评价滤波器设计是否达标。由信号发生器输送不同频率的正弦波，在示波器上观察信号峰峰值，用毫伏表观察输出信号的有效值和衰减/dB，具体情况如表1和图5～图8所示。

结果表明，低于通带衰减20kHz的信号通过滤波器后几乎不产生衰减，输出的电压峰值和有效值、衰减都变化不大；当达到截止频率25kHz时，衰减变为-15dB，比最开始减少6dB，由于本次设计为FIR低通滤波器，不是均方根滤波器，所以在截止频率时信号衰减为6dB，不是3dB。当输入信号频率达到30kHz时，输出电压衰减达到-50dB，衰减了41dB，由于本次设计要求阻带衰减为40dB，所以设计结果符合要求。

5结语

本文基于EP4CE115F29芯片，采用Verilog编程实现了40阶FIR低通滤波器。采用优化的DA算法，减少了查找表硬件存储规模，可适用于更高阶的滤波器设计；使用MATLAB设计滤波器系数，采用Simulink进行仿真验证；使用Quartus II对FIR滤波器各功能模块进行仿真验证，加入A/D和D/A模板进行硬件测试，测试结果表明，所设计的滤波器性能良好。

参考文献参考文献：

[1]MEHER P K.New approach to lookuptable design and memorybased realization of FIR digital filter[J].Circuits & Systems I Regular Papers IEEE Transactions on，2010，57（3）：592603.

[2]刘福泉.基于FPGA的FIR数字滤波器实现[D].北京：北京邮电大学，2012.

[3]王志超.基于FPGA的高速FIR滤波器设计与实现[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2013.

第7篇：示波器的原理和使用范文

关键词:外差法;频谱分析;混频

中图分类号:TH871.7文献标识码:A文章编号:1672-3198(2009)18-0307-02

1 方案设计

(1)采用外差原理设计并实现频谱分析,其参考原理框图如图1所示。

这要求频率测量范围为1MHz―30MHz,频率分辨力为10kHz,输入信号电压有效值为20mV±5mV,输入阻抗为50Ω。可设置中心频率和扫频宽度;借助示波器显示被测信号的频谱图,并在示波器上标出间隔为1MHz的频标。具有识别调幅、调频和等幅波信号及测定其中心频率的功能,采用信号发生器输出的调幅、调频和等幅波信号作为外差式频谱分析仪的输入信号,载波可选择在频率测量范围内的任意频率值,调幅波调制度ma=30%,调制信号频率为20kHz;调频波频偏为20kHz,调制信号频率为1kHz。

基本电路涉及放大电路,本振电路,混频电路,滤波电路,有效值检波以及各个模块之间的耦合与匹配。

(2)系统总体设计方案。

输入信号经过放大,匹配输入阻抗,使得信号幅度在最佳状态,1次混频的扫频本振由DDS产生的信号经放大滤波后获得,在30多MHz的中心频率处做一个选频网络作为中频滤波器。二次混频的固定本振采用串联晶体振荡电路,产生高稳定度的本振信号,将信号频谱搬移到10.7M,以便滤波器使用10.7M的标准中频陶瓷滤波器。三次混频和二次混频类似,中频滤波器通过455K带通滤波器。再经过均值检波,A/D转换,存储在FPGA内部的RAM中,再经过存储数据判断送示波器X轴Y轴显示。

采样、控制部分采用89S52单片机和FPGA实现,调配键盘,显示,实现人机界面。

2 理论分析与计算

2.1 测量范围(1M―30MHz)的理论分析

要求频率测量范围是1M―30MHz,对于这么宽的高频带,只能采用集成DDS芯片实现。采用AD9851,最高时钟频率为180MHz,输出30MHz信号时每个周期的平均点数只有6个,混叠失真比较严重。所以要想实现题目要求的指标,对AD9851输出信号的滤波和放大等处理是比较关键的。

2.2 频率分辨力的相关理论分析

要求的频率分辨力是10KHz,即能分辨频率之差为10KHz的信号。这一指标包含了两个意思:

(1)扫频发生器的频率步进应≤10KHz。(2)测得的频率误差应≤10KHz。

2.3 带通滤波器中心频率及带宽的确定

(1)中心频率的确定。

对于等幅波,理论上谱线只有一根,只要滤波器带宽合适,就可以消除镜像频率的干扰。但对于调幅和调频波,就必须考虑镜像频率的干扰。设载波频率为fc,中心频率为fw,为了抑制镜像频率的干扰,需满足: fc-20k+2fw≥fc+20k,即fw≥20KHz。综合考虑滤波器的性能后,我们将fw定为45KHz。

(2)带宽的确定。

根据题目给出的10KHz的频率分辨力,为了防止频谱混叠,滤波器带宽应≤10KHz。我们根据实际情况,最终将带宽定在6KHz。

3 系统调试与指标测试

3.1 测试方法

采用分级调试的方法,先调试带通滤波器、放大器、混频器、晶体振荡器等各个模块都正常工作,其中检波,A/D,D/A及AD9851模块需结合程序来调试。再按功能实现按阶段进行调试。首先调试9851,先写一个扫频程序,让9851产生1M到30M的频率,用示波器观察9851出来的信号在正个扫频范围内是否正常。再调试混频器,用信号源输出一个信号,和9851输出的信号混频,混频后的结果用示波器观察,其频谱应该有两根线,一个是两个信号的频率相加,一个是两个信号的频率相减。接下来就调试34.7M的带通滤波器。由于在这么高的频率上做一个带通滤波器不是很容易,所以我们是先用射频信号源把带通滤波器调试好,就可以直接投入使用了。由于本系统有三级混频,所以在后两级混频中还要有本振,我们采用的是晶振荡器。晶体振荡器的调试也是用示波器观察,调试好后直接投入使用。然后就是检波和A/D转换,检波的调试先让9851输出一个固定的频率,然后改变信号源的频率,用示波器观察检波后的直流量的变化规律是否正常。调试好检波之后就调试A/D转换器,这部分的调试要用CPU启动A/D转换和采样,转换之后的数字量应和输入的模拟量相对应。D/A的调试很方便,让CPU输出一个三角波的数字信号给D/A,用示波器观察转换后的结果。在分别调整各个部分性能至最优后进行整体调试。

3.2 测量结果(如下表所示)

4 实验结果分析

本实验结果基本上达到了要求。由于采用了高中频原理,所以没有镜像干扰。但是采用的是AD637有效值检波,由于其滞后特性,使得测得中心频率点的峰值会有所减小,中心频率滞后。我们通过来回两次扫频减小误差。本系统的误差来源还有滤波器的带宽不够窄,第一次混频时的两个高频信号会互相干扰,致使频谱不够纯净,对后级的混频滤波会有影响。

参考文献

[1]谢自美.电子线路设计•实验•测试[M].武汉:华中理工出版社,2000,(2).

[2]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999,(3).

第8篇：示波器的原理和使用范文

DZ603W整流器的技术改进

在模拟微波中继通信系统中，供电设备大多为ZD603Wc整流器，要保证通信业务，急需配套完善的供电设备，才能保证设备有较高的稳定度和可靠性。如果引进较为先进的外国设备，如德国西门子公司生产的智能电源等等，但需要较大的投资，怎样能在少投资、多办事的情况下，解决ZD603W整流器存在着一些问题：如稳压精度低、限流特性差、限流范围小、过载关机、市电波动引起关机以及不能自动开机、无软起动等缺陷，根据有关资料，对模拟微波设备，进行了大胆的技术改造。

下面对改进部分的原理逐一说明，以供同行们参考。原理方框图如图1。

1、可调稳压取样电路

本电路（见图2）取代了原ZD603Wc控制电路中的电压取样电位器的作用，并对取样电压反馈信号进行了一定比例的放大，提高了控制稳定度，增加电解电容C19起到了软启动作用。

具体原理分析如下：本电路B点接至反馈放大电路（原ZD60电路中的误差放大器输入端），B点接至整流器输出端正极。由于VT12的发射极接有稳压二极管VD11，所以其发射极电位是稳定的。当VT12导通时其基极电位也是不变的。BR14WFWcqR16B支路选用电阻值较小，故支路电流I1较大，而VT12的基极电流IB较小，I1＞＞IB。当B―B之间电压发生变化时，引起I1较大变化，由于WF滑点到B点之间电压恒定，所以I1变化的部分主要通过继电器K10-1反接点进入三极管基极（浮充状态J10反接点接通，充电状态K10正接点接通），使VT12的VcqE发生变化。如当输出电压升高时，I1IBVcqE反馈信号迅速减小，进而使输出电压稳定。

VT12的放大作用，使B―B之间的稳压值得到了扩展，且由于WF、Wcq使整流器输出连续可调。

2、小电流补偿电路

本电路由图3中的VT06（3DG4cq）、电阻R01、R02、R04、R05组成。

工作原理：此电路的输入信号VBB取自整流器输出电路中的电流互感器，当整流器输出较小电流时，VT06工作在放大状态，使电流反馈信号得以放大，起到补偿作用。当整流器输出较大电流时，VT06进入深饱和状态，没有补偿作用。从而使整流器输出电流在额定时的0～10％之间变化时的稳压精度提高。

3、电压补偿电路

该电路主要由R04来完成（见图3）。工作原理：R04一端接原ZD603电路控制标准量源的未经稳压部分的正端（即原电路中cq135的正极），一端接在反馈信号放大器的输入端。

当交流电压升高时，反馈信号放大电路的输入增大，去控制输出电路的输出电压降低；当交流电压降低时，输出电压增高。解决了因市电变化引起整流器自动关机，影响机器正常运行的问题。

4、稳压限流电路

电路由图3中D09、R17、R18、继电器K10-2触点、WS（可变电位器）等组成。

本电路主要控制整流器在稳压状态大下的最大输出电流。因为在市电停电时，用蓄电瓶供电的情况下，若市电到来自动开启整流器时，负载电流会很大，如果不加以限流，会造成因过荷而自动关机。

工作原理：在稳压工作状态，整流器输出电流达到已额定好限流值（如调WS限流120A）时，VDB（即D点到B点之间电位）高于图三中cq点电位，因此，二极管VD09导通并发光。VDB通过反馈信号放大电路，控制整流器的可控硅的导通角，使输出电流不再增加，起到限流作用。

VDB信号取自整流器的电流互感器输出。当整流器输出小于额定的限流值时，VD09不导通，不起限流作用。

5、限流动态特性改善电路

由于反馈信号放大电路的限流作用迟缓，有时引起负载过荷自动关机，因此，增加了改善电路。电路图见图3，由VT31、R30、R32、电位器SD、电容cq33以及稳压二极管VD29等组成。

工作原理：三极管VT31通过限流电阻R30直接参与控制输出电路，而起到快速控制整流器输出。在静态时调整电位器SD，使VT31在限流时起作用，在非限流时，VT31不导通，对控制电路无影响。

当整流器输出在限流范围时，限流信号同时作用于三极管VT31及反馈信号放大电路，由于VT31直接控制输出电路，故能迅速将输出控制在限流值。随后反馈信号放大电路亦起作用，共同作用的结果，使整流器输出电流很快得到限制。进而起到了改善动态特性的目的。VD29起稳定VT31工作点的作用。

通过上述对DZ603整流机器五部分的技术改造，使其性能得到一定程度的改善，适应了当前模拟微波通信设备的现状和需要，同时也节省了大量投资，为微波中继通信的畅通提供了强有力的保障。

发信系统的技术改造

2GC2WH01型微波发信机原为行波管末级功率放大器，后由西安微波设备厂改造为固态功率放大器为主，行波管做为备份。由于备用的行波管长期处于闲置状态，再加上笨拙的电源系统。现均不能正常工作，我站为了响应中央广播电视总局的“高质量，不间断，既经济，又安全”的十二字方针，将撤下的WF2―05A型机上的固态功放及电源进行再利用，将备用的行波管功放进行拆除，全部改造为主、备固态功率放大器。能够当其中一功放或损坏时，快速开启备用功放及电源。此次改造做了以下方面的工作：

1、发信单元改造

把行波管的拆除，换上WSF2―05A型机上的固态功放，发信输出滤波器仍用原机的。改装时，根据WSF2―05A型机用的功率放大器固定螺孔的尺寸，在发信单元盒的背面用电钻打四个小孔，以备固定固态功放。

2、固态功放电源的改进

原固态功放电源是西安宏伟公司生产的+12V电源，比较粗糙，我台用的这种电源很容易损坏，且不容易配件，而05A型机的固态功放用+12V和―18V双电源，我们用05A型机的电源开关滤波器、+12V和―18V电源块组合，后带插座，做一同时满足主备固态功放用的电源。加上电源开关滤波器是为了两块电源的监测及开关控制。

根据需要将三块设备的所需各脚连接好，主、备用功放电源利用发信单元的原插子，并做好标记以方便维修。主备用电源的开关分开，以主备功放及电源倒换方便。将发信单元内的行波管取出，把备用功放固定在发信单元内，做好主备功放输出电缆并作标记，以便其一故障时及时倒换。

改造后用的主备固态功放电源，也是一主一备，与固态功放配套，不论是功放损坏，还是电源有问题，均可及时开启备用功放及电源，做到及时倒换。

其+12V电源原理图如图4所示。-18V电路原理图如图5所示，改造后的方框图如图6所示。

原理：平时工作于主用状态时，微波信号经边带输出接至环形器1，再经主用功放至环行器3，通过50Ω的射频电缆接至输出滤波器，此时主用功放电源打开，正常工作，而备用功放电源关闭，处于备用状态，环行器2的输入和环行器4的输出也均处于断开状态。当主用固态冲能或电源损坏造成无功率输出时，告警铃响起、指示灯熄灭，这时，把边带输出接至环行器2的输入端，断开环行器3输出而接通环行器4至输出滤波器,开启备用功放电源，因固态功放不需要预热，就可快速启动备用功放工作。这样就可在短时间内完成主、备份倒换，使传输处于正常状态。

3、改造后效果

我台微波站经改用至今已有三年有余，效果非常明显。原来是行波管功放，因其性能不稳定，逐渐被淘汰；由西安宏伟公司人员改造的固态功放的+12V电源却经常损坏，又加上固态功放的末级场效应管性能变差，使输出功率达不到额定功率，造成停传或达不到甲级指标，而备用的行波管长时间不开，当急用时又无法正常使用，往往造成停传。 经过我们的改造，固态功放+12V―18V电源及固态功放可靠稳定地工作。同时也节约了大量的事业经费，使我们的设备处于崭新的高质量、不间断的经济运行状态。

模拟微波设备告警系统技术改造

调频、电视、微波设备同一机房，联合值班，机器多，噪音大，模拟微波设备的告警，在值班室不易觉察。收信机故障，在监示器上可显现出来，但发信机的设备故障只能靠警铃提醒，但因距离远，靠警铃很难及时告知值班及维护人员及时处理设备的异常状态。自动化系统又没能兼顾到监控微波设备的运行状况，虽然我们每小时巡机一次，但为确保信号的不间断传输，对设备进行实时监测，在模拟微波机架原有告警电路的基础上进行改造，使模拟微波机架的告警在值班室既能听得见，又能看得见。原设备告警电路如图7：

第9篇：示波器的原理和使用范文

关键词：简谐波 EXCEL 示波器

中图分类号：O422 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0255-02

简谐波叠加的演示是重要的物理学实验之一，其演示一般通过示波器完成[1]。利用示波器观察简谐波叠加时，其图形稳定性差，调整难度大，学生精力主要集中在了复杂的仪器调整上，而并不是对波叠加原理的理解，且示波器一般仅能演示两列波的叠加。针对以上不足，本文提出了用Excel中的函数、图表和VBA编程来演示简谐振动的叠加。动态、连续、多画面显示的图形效果，不但加深了学生对简谐波叠加的理解，还可有效提高了学生的学习兴趣。

1 简谐波叠加原理

波的叠加原理是不仅是以波的独立传播原理为基础的，而且以振动的叠加原理为基础的，其实质上就是振动的叠加。简谐波是最简单最基本的波形，任何一个实际的波都可以看成是由若干个简谐波叠加的结果[2]。在实际应用过程中，经常会涉及到简谐波的叠加，如三相交流电的电压波形叠加。以下为同向简谐波的叠加原理。

2 Excel的模拟实现

2.1 t最小刻度刻度的选择

2.2 波形控制表的建立

2.3 波形叠加基础数据表的建立

2.4 波形参数的连续调整

下图表格中单元格B6、C6、D6分别表示振幅、频率、初相的调整幅度；单元格A7表示调整方式，可以在“加”与“乘”之间切换；单元格A8表示处于调整状态的波的名称；单元格B9表示模拟示波器显示的波的周期数；其余三按钮用来调整振幅、频率、初相。

2.5 VBA编程

（1）显示周期调整

（3）频率、初相调整

频率、初相调整的的编程方法与振幅调整相似，只是引用的单元格不同。

2.6 波形的显示

利用Excel中的图表功能，插入折线图，选择t列数据为折线图的x坐标轴，y合、y1、y2、y3列数据为折线图的y值系列。

通过直接在波形参数表中输入数据，或点击三个调整按钮使波形参数实时变化。波形参数变化后波形叠加基础数据表实时变化，基础数据表发生变化后，以该表为数据源的折线图就会实时变化，从而直观明了的演示出波的叠加过程。

5 结语

（1）利用Excel模拟示波器能够更加生动的演示波的叠加。通过调整按钮动态改变各列波的波形控制参数时，能实现叠加过程的动态显示。

（2）利用常用的办公软件Excel模拟示波器用于课堂教学时不但能激发起学生的学习兴趣，而且能加深学生对简谐波叠加原理的理解。

参考文献