電子測量儀器波形采集

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電子測量儀器波形采集

電子測量是利用電子技術來進行測量的方法。隨著電子科學技術的發展，由于電子測量的一系列優點，許多物理量都設法通過一定的傳感器變換成電信號，然后利用電子技術的方法進行測量?，F代化科學技術和現代化大生產中那些要求精密和準確測量的內容通常都運用了電子測量的方法來實現。
一、電子測量狹義來說，是在電子領域測量有關的電量值。如電壓、電流、功率、各種不同的波形、信號頻譜、各種元件和電路參數等。與其它一些測量相比，電子測量具有以下幾個明顯的特點：
（１）測量頻率范圍極寬?？蛇_１０－４￣１０－５Ｈｚ，高端可至１００ＧＨｚ（甚至更高）。
（２）量程極廣。由于所測電量的大小相差極大，要求測量儀器的量程也極寬。同一臺電子儀器經常能做到量程寬達多個數量級。
（３）測量準確度高。電子儀器的準確度通常可比其它測量儀器高得多，特別是對頻率和時間的測量。由于采用了原子頻標作頻率基準，使誤差減小到１０－１３￣１０－１４量級。這是目前人類在測量準確度方面達到的最高標準。
（４）測量速度快。由于電子測量是通過電子運動和電磁波的傳播來進行工作的，因此具有其它測量方法無法比擬的高速度。
（５）易于遙測和長期不間斷地測量，顯示方式又可以做到清晰直觀?？梢园央娮觾x器或與它連接的傳感器放到人類不易長期停留或無法到達的區域去進行遙測。
（６）易于利用計算機，形成電子測量與計算機技術的緊密結合。電子測量結果和它所需的控制信號都是電信號，這非常有利于直接或通過Ａ／Ｄ變換變成數字信號與計算機連接。隨著計算機技術和電子技術的發展，使電子儀器性能發生了很大的飛躍，使它具有高性能、多功能的特點。如在測量過程中實現程序控制、遙控、自動調節、自動校準、自動故障診斷甚至修復。對測量結果可以自動記錄、自動完成數據運算、分析和處理。目前很多電子測量中裝有微處理芯片，對儀器的工作進行統一指揮和管理，還用計算機軟件代替部分儀器硬件，增加儀器的多功能和靈活性，構成所謂智能儀器。這種儀器常有記憶存儲、邏輯判斷、數學運算、命令識別等特點。

二、測量儀器中的各種波形抽取方式

第一種情況：波形片段中的采樣點數大于屏幕顯示區域的像素數，在不同情況下，使用的抽取方案不同。

1. 等間隔抽取

這其實就是一個如何把大量波形壓縮到特定點數的問題，針對這個問題我們很自然就可以想到采用等間隔波形抽取。以波形片段的采樣點數與屏幕點數的固定比例，等間隔地抽取采樣點，抽出來的采樣點顯示到屏幕上。這種方案優點在于實現簡單且能反應波形的大致輪廓，適用于較低頻率的信號，缺點在于對于太高頻的信號，峰值會被過濾掉，無法反映信號的峰值。

2. 峰值抽取
電源廠

峰值抽取是把波形原始采樣片段分成若干組，如圖所示分成了5組，每組分別比較出最大值和最小值作為抽取點，并保持這兩個點的先后順序關系。這種抽取方法針對高頻信號，優點在于找出峰值，但不保證相鄰兩點之間的時間間隔相等。

3. 均值抽取
電源適配器

均值抽取同樣把原始采樣波形分成若干段，每段各自算出平均值，作為該段的抽取點。這種方案可以認為是前兩種方案的折中，通過求均值，既保證相鄰點之間的時間間隔均等，又盡可能使抽取波形與原波形保持一致；但是也存在對于太高頻的信號，峰值會被過濾掉，無法反映信號的峰值。

三、測量信號瞬態的示波器，在波形重構方面更傾向于描繪更“密”的點，顯示更強的瞬態能力；和示波器相反，作為穩態測量的功率分析儀沒有死區,主要側重有效值測量，波形抽取重點是描繪出信號的特征和幅值情況，這樣的方法比較適合穩態的應用。另外，如今隨時技術的進步，PA8000功率分析儀基本功率精度0.01%，帶寬5M, 采樣率2MS/s, 在波形采集和波形重構能力已經有了質的飛躍，相信在波形重構方面，會越來越接近示波器，展示更強大的能力。

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