示波器的使用誤差分析

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示波器的使用誤差分析

發表於 2017-11-21 11:24:52

　　示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便於人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在塗有螢光物質的屏面上，就可產生細小的光點（這是傳統的模擬示波器的工作原理）。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。

　　示波器的使用誤差分析

　　示波器顯示的曲線數據，一般包括頻率、幅值、相位關係，分析時可以分別展開討論。討論又可以從以下幾方面來考慮：首先是實驗方法上，是不是存在缺陷，使得結果必然存在一個誤差，比如設計電路不夠合理，使輸出幅值不夠，或者相位超前或滯後；另外從實驗過程看，由於讀取數據、記錄數據等，可能造成的人為的或偶然誤差；還有就是示波器的本身可能存在一些跟蹤信號能力不夠精確，導致存在系統誤差等。

　　系統誤差可以通過改進實驗設備、完善實驗方法來減小，但是幾乎不可能消除；偶然誤差可以通過多次重複實驗求均值的方法來減小，但是也不可能完全消除。事實上，只要是在誤差允許的範圍內，數據就是有效的，實驗就是可靠的。

　　系統誤差

　　首先示波器本身就有比較大的數據誤差，因為示波器是用來看波形的，只可以用於定性測試，數據定量測試誤差比較大。

　　信號完整性與示波器及其輸入有關。大多數DSO的增益不準確度是1%至5%，這是對直流來說的。對於高頻的絕對增益很少有所規定，但是示波器的整個高斯型滾降特性保證瞬態響應是良好的。DSO顯示的相對增益準確度受前置放大器、衰減器和模傲轉換器（ADC）的影響，除非採用模擬示波器的靜電偏轉或陰極射線示波管，準確度不受顯示系統的影響。模擬示波器由於偏轉放大器和陰極射線示波管有誤差引入，總的增益誤差達到2%至3%。

　　主要有以下幾種：

　　1、機器系統存在系統誤差；

　　2、採樣率，採樣率不夠，無法正確還原波形；

　　3、示波器圖像有厚度，使結果有誤差；

　　4、示波器帶寬，帶寬不夠，高頻信號進不來，自然會產生很大誤差；

　　5、示波器記錄長度，記錄長度不夠無法顯示完整信號；

　　6、探頭精度；

　　7、示波器垂直精度，也就是垂直位數不夠，幅值測量精度也就會有誤差；

　　8、示波器通道阻抗，如果阻抗不匹配，幅值測量會有很大誤差；

　　9、兩臺信號發生器不協調。

　　人為（偶然）誤差

　　測試波形時，最常見造成示波器測試波形不對是因為儀器沒有接地造成的。除此之外還有以下幾種因素：

　　1、觀察時未使振幅達到最大就進行讀數；

　　2、桌面振動造成的影響；

　　3、示波器上顯示的螢光線較粗，取電壓值時的螢光線間寬度不準，使電壓值不準；

　　4、取正弦周期時肉眼調節兩螢光線間寬度不準，導致周期不準；

　　5、fy選取時上下跳動，可能取值不準；

　　6、示波器觸發設置不正確同樣會產生誤差；

　　7、示波器中探頭的衰減倍數設置如果不正確，同樣也會產生誤差；

　　8、探頭接地位置不正確或者地線過長都會引起測量值的誤差。

　　人為誤差可以通過改進方式方法來消除，偶然誤差則可以通過多次重複試驗的數據分析來減少。

　　總結

　　經過以上誤差分析，我們可以通過選擇精度高、採集率高、帶寬足夠的示波器和設置合適的接地方式以及正確的讀數方法來減少誤差，提高實驗的精準度。

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