[问答]

为什么交流信号的幅值和相位随着示波器的时基不同而改变呢

2053 交流信号示波器时基

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 如何使用数字示波器DS6104去测量交流信号的幅值和相位呢？交流信号的幅值和相位测量出来的结果为什么会有误差呢？为什么交流信号的幅值和相位随着示波器的时基不同而改变呢？ 0
2021-11-15 06:33:00　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 lining870815844 该类别下有 32 个回答。邀请回答 h1654155275.6678 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报刘勇相关推荐 • 信号在传输线传输为什么传输线末端上的信号的幅值会随着频率的改变而改变？ 3569 • 信号在长距离的传输线上传输时，为什么传输线末端上的信号的幅值会随着频率的改变而改变？ 311 • 基于TPF111测量幅值的原理是什么？ 1485 • 用labview控制示波器能否直接读取相位信息？ 2714 • 正弦信号提取幅值和相位信息方法 4971 • 为什么proteus中用示波器测出的交流电压不对？ 6497 • ADA2200输出差分信号那单路管脚能否通过示波器观察波形？ 2878 • 如何求取各次谐波的相位 4658 • 双踪示波器遇到两个问题不知道怎么解决，求助！ 2668 • 请问我怎么能够将输出的幅值A来替代开始输入的幅值使得信号幅值随着频率的改变改变 3153 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 在昨天博文使用数字示波器DS6104测量交流信号的幅值和相位中对于使用示波器测量正弦交流信号的幅值和相位进行了分析和实验研究。但是对测量出的幅值和相位结果中的误差随着示波器的时基（ time base ）不同而改变的原因，究竟是在博文第二部分分析中理论上存在的误差引起的，还是由于示波器本身在同步、AD位数精度、数据处理窗口方面引起的呢？关于这个问题可以通过计算机仿真实验，对采集过程使用仿真来验证。 01数据生成和计算方法在实验中，根据DS6104示波器的参数，对于采集到的数据做一下假设：数据点个数 N = 1400 N = 1400 N=1400，时基 T s T_s Ts对应100个数据采样点。信号的频率 f = 1000 H z f = 1000Hz f=1000Hz，相位 θ = 0 theta = 0 θ=0。数据的中心对应着时间t=0时刻，相当于信号触发同步的时间点位于示波器的中心。下面给出生成数据的Python语句： N = 1400 phase = 0 f = 1000 def ts2data（ts）： timeall = ts * N / 100 timedim = linspace（-timeall / 2， timeall / 2， N， endpoint=False） return timedim， sin（timedim * 2 * f * pi）下面给出当ts=0.5ms时对应的数据波形。 ▲ 设置ts=0.5ms时对应的数据波形利用在博文使用数字示波器DS6104测量交流信号的幅值和相位中的计算方法求信号的有效值和相位。 def data2ap（tt， y， freq）： sint = ［sin（t * 2 * pi * freq） for t in tt］ cost = ［cos（t * 2 * pi * freq） for t in tt］ ys = sum（［a * b for a，b in zip（y， sint）］） / len（tt） yc = sum（［a * b for a，b in zip（y， cost）］） / len（tt） amp = sqrt（ys2 + yc2）sqrt（2） phase = math.atan2（yc，ys） return amp，phase 测量得到的信号有效值和相位分别是： E = 0.7071067811865476， theta=-1.0150610510858574e-17 02采集位数对计算精度的影响在示波器中，数据采集的位数为8位。下面对采集数据的位数分别从1~16进行仿真实验，验证采集数据的位数对测量的影响。 def databit（data）： global bit return round（（1+data） / 2 （2bit）） / （2 bit） * 2 - 1. bit=［1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.00，8.00，9.00，10.00，11.00，12.00，13.00，14.00，15.00，16.00］ error=［0.07，0.03，0.01，0.00，0.00，0.00，0.00，0.00，-0.00，0.00，-0.00，0.00，-0.00，0.00，-0.00，0.00］ ▲ 采集位数与幅度计算误差 ▲ 不同采样位数下对应的采集波形 03时基对误差的影响在下面的仿真中，采集量化位数 bit = 8。时基从30us到5000us，采集200个实验点。 1.不加窗时对应的误差 ▲ 不同时基采样对应的波形 ▲ 不同的时基对应的计算误差，量化bit=8 通过实验可以验证，如果取消量化过程，所得到的测量误差（幅值，相位）的情况与上面量化位数等于8时几乎一样。对比在使用数字示波器DS6104测量交流信号的幅值和相位中时基使用示波器测量的结果，可以看到，在ts《0.002s的时候，所得到的误差与仿真的结果仅此，但当ts大于0.002之后，所得到的误差就呈现了规律的锯齿波的形状。对于这个现象现在还无法解释。 2.加窗口之后对应的误差通过对数据增加三角窗和 Hanning 窗口加权处理，来评估时基对参数计算误差。 def winddata（len， mode = 0）： if mode == 0： return ［1］ * len elif mode == 1： # Triangle Window win = ［1］ * len for i in range（len）： if i 《 len / 2： win［i］ = i / （（len + 1） / 2） else： win［i］ = （len-i） / （（len + 1） / 2） return win elif mode == 2： win = ［1］ * len for i in range（len）： theta = （i - （len - 1） / 2） * pi * 2 / len win［i］ = （1 + cos（theta）） / 2 return win elif mode == 3： win = ［1］ * len for i in range（len）： theta = （i - （len - 1） / 2） * pi * 2 / len win［i］ = 0.54 + 0.46 * cos（theta） return win else： return ［1］ * len pltgif = PlotGIF（） tbdim = linspace（30e-6， 5000e-6， 200） adim = ［］ pdim = ［］ errordim = ［］ for tb in tbdim： bit = 8 t，signal = ts2data（tb） signal = list（map（databit， signal）） wind = winddata（len（signal）， 3） ratio = 1.0 / sum（wind）len（wind） signal = ［dw*ratio for d，w in zip（signal， wind）］ a， p = data2ap（t， signal， f） error = a - sqrt（2） / 2 adim.append（a） pdim.append（p） errordim.append（error） printff（tb， a， p， error） plt.clf（） plt.plot（t， signal） plt.xlabel（‘Time（s）’） plt.ylabel（‘Voltage（V）’） plt.grid（True） plt.draw（） plt.pause（.01） pltgif.append（plt） tspsave（‘hamming’， tb=tbdim， a=adim， p=pdim， error=errordim） pltgif.save（r‘d：temp1.gif’） plt.clf（） plt.subplot（2，1，1） plt.plot（tbdim， errordim） plt.grid（True） plt.xlabel（‘Time Base（s）’） plt.ylabel（‘Amplitude Error’） plt.subplot（2， 1， 2） plt.plot（tbdim， pdim） plt.grid（True） plt.xlabel（‘Time Base（s）’） plt.ylabel（‘Phase’） plt.show（）（1）增加参加窗口《img al》 ▲ 增加三角窗口 ▲ 使用三角窗对采集数据进行处理之后的幅值误差和相位疑问：为何三角窗口对于相位影响这么大？猜测：可能这个问题来自于对信号的量化误差所带来的。 ▲ 将量化8bit去掉之后，使用三角窗口加权数据所得到的复制误差和相位（2）增加Hanning窗口 ▲ 对数据施加Hanning窗口对应的信号波形 ▲ 使用Hanning窗口对数据加权计算的信号幅值误差和相位（3）增加Hamming窗口 ▲ 增加Hamming窗口数据的波形 ▲ 使用Hamming窗口对数据处理所得到的幅度误差和相位（4）对比三角窗口，Hanning窗口以及Hamming窗口对于幅度误差的影响 ▲ 对比三种加窗方法测量幅值误差曲线 ▲ 对比三种加窗方法测量幅值误差曲线（局部）经过放大之后，我们看到上面的幅值误差曲线呈现了某种随机的情况。猜测这可能与量化误差有关系，下面重新将上述加窗方法数据生成一边，只是将对信号的量化部分去除掉。绘制出三种加窗方法测量得到的误差曲线（局部）如下： ▲ 将量化误差去掉之后，三种加窗方法对应的幅值误差曲线可以看到没有了量化误差，测量误差曲线与时基ts之间的关系变得有规律了，而不在呈现随机状态。 04结论通过实验，可以看到在博文使用数字示波器DS6104测量交流信号的幅值和相位中测量信号幅值和相位的过程中，时基ts对于测量误差的影响所出现的现象并不能够完全有理论仿真来解释。特别是对于ts大于0.002s之后出现的情况，应该与示波器本身的采集原理有关系。这个分析也证实了，在实际工程实践中，除了理论部分分析之外，还需要考虑到实际测量过程所出现的其它异样的情况。

2021-11-15 14:14:51 评论举报笪琳琳