数字示波器在电磁测量中的运用

段磊

摘 要：本篇文章首先从采样频率、模拟带宽与上升时间、触发功能等多个方面，对数字示波器型号选择进行阐述，并以此为依据，对数字示波器在电磁测量中的运用进行探索。希望通过本文的阐述，可以给相关领域提供些许的参考。

关键词：数字示波器；电磁测量；应用

随着测量技术的稳定发展，数字示波器由于具备采样频率大、功能性强以及数字处理等特点，因此得到了电磁测量领域的广泛应用，数字示波器型号以及数字示波器在电磁测量中存在电磁兼容等问题，深受人们的广泛关注。

1 数字示波器型号选择

1.1 采样频率

针对未电磁测量而言，合理的选择数字示波器采样频率是非常重要的。在进行采样频率选择时，数值不得低于30/tx，其中，tx表示被记录设施检测的时间间隔。

针对1.2士30%或者50士20%us的标准雷电冲击波而言，波头时间t1的计算公式是t1=1.67tx，其中，tx是冲击波形30%以及冲击波形90%幅值两点的时间间隔。把0.84us当作最小波头时间，ty=0.503us。这样，这是在进行数字示波器采样频率选择时，数值不得低于60us/s。

1.2 模拟带宽与上升时间

在进行数字示波器选择的过程中，需要对模拟带宽以及上升时间两要素进行综合考虑，只有在保证模拟带宽与上升时间两项指标的合理性，才能在限定范畴内来获得准确的被检测信号。通常情况下，针对周期重复信号来说，在进行数字示波器模拟带宽选择时，模拟带宽和被检测信号发生频率之间的比例为3：1。但是，在进行单次过程信号检测时，在进行数字示波带宽选择的过程中，还要与采样频率进行融合，无需单一追求求模拟带宽指标具备的高效性，防止示波器价格过高，需要消耗大量成本。

1.3 记录长度

数字示波器可以应用在不同测量场地中，进而对记录长度需求会存在一些差异。针对于电磁测量而言，整个事件时间比较短暂，在采用相同频率的条件下，则要求记录长度比较短。但是针对某种电压测量时，需要持续时间比较大，进而记录长度也就较高。所以，结合被测信号需求，来合理的选择记录长度。

1.4 触发功能

在进行示波器选择时，可以借助被测信号触发，具备的预触发以及滞后触发等性能。由于数字示波器自身具备较高的处罚性能，通常可以符合电磁测量需求。

2 数字示波器在电磁测量中的运用

2.1 交流电路中负载的功率测量

直流电路负载功率通常是根据其经过的电流以及两端电压之积得出的，但是这种计算方式不能运用在交流电路中。在对交流電路负载功率进行核算的过程中，需要对电压和电流两者间的相位差δ进行考虑，也就是P=UIcosδ，其中公式中cosδ表示电路负载功率因数。电流以及电压两者间相位差或者电路负载功率因数大小直接影响着电路负载参数。

示波器主要对高频率中小功率进行测量。在进行测量时，把待检测负载Y和已知电容C进行串联，同时和交流信号进行链接。当待检测负载Y和已知电容C产生的电压信号分别传送到示波器中y轴以及x轴中，并且将这两个信号在y轴以及x轴进行叠加，交流电路负载消耗所获得的平均功率值和示波器荧光屏中闭合曲线面积呈现正比例关系。假设信号源为正弦波形，这时待检测负载Y和已知电容C将为同频率。针对不同相位的正弦信号来说，当其传送到示波器时，示波器显示图形为椭圆。

2.2 显示稳压二极管伏安特性曲线

在进行二极管伏安特性线路链接的过程中，主要把交流信号源当作主电源，利用转变可变电阻值的形式来将二极管以及电阻R两端电压值进行转变。被检测的二极管和已知电阻R进行串联链接，R主要为电流取样电阻，这时示波器y轴输入电压的计算公式为Uy=I×R，所得的数值和被检测二极管中电流I成正比例关系，U值直接决定了经过二极管中电流值以及流通方向，这也是电流取样，电阻R主要起到了电流传感器的效果。

示波器x轴输入电压的计算公式为Ux=I×（R+R0），当R0阻值和二极管电阻值R进行比较，过小时，Ux≈I×R，其中阻值大小和极性直接影响了被检测二极管两端电压的数值以及极性。把CH1和CH2两种信号放置在示波器中y轴以及x轴中，并且将这两个信号在y轴以及x轴进行叠加，就可以在示波器显示屏幕中将二极管伏安特性线路进行展示。因为被检测二极管和已知电阻R成串联关系，因此也同时具备同等电流变化规律。所以，只要利用I=U/R公式可以实现简单换算，进而把y分量电压变化规律逐渐变化为电流变化规律，由此可知，利用该种计算方式可以计算出晶体二极管在任意一个电压中流通的电流值。

2.3 显示“拍”振动曲线

借助“拍”振动曲线可以对物体的振动位移以及光传播速率进行测量，怎样利用数字示波器来将“拍”振动曲线进行展现，并且测量出对应的信号频率，我们可以根据两项公式得出：

Y1（t）=A1cos（2πf1t+δ1）

Y2（t）=A1cos（2πf2t+δ2）

当其振动幅度相同时，并且震动也时间相同，这时其合振为：

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

当│f1+f2│>>│f2-f1│时，形成的合振幅会存在提升时而降低的周期性变化现象，也就是“拍”。

3 结语

数字示波器可以直接得奖各种信号波形进行展示，通过采用和y轴以及x轴进行叠加的形式来对交流负载功率进行检测，进而对交流电路中负载的功率测量、稳压二极管伏安特性曲线以及“拍”振动曲线进行展示，进而得出对应的物理量。借助数字示波器自身具备的功能，将磁性材料中各项物理量进行展现，进而得出核磁以及电子自旋共振曲线，借助数字示波器将各种物理图形进行展现，测量出物理量，保证测量方式的精准和便捷。

参考文献

[1]潘洋，詹国钟，糜坚平，等.冲击高压用数字示波器动态局部非线性的评价方法研究[J].仪器仪表学报，2013，（12）：2690-2695.

[2]於黄忠.数字示波器在电磁测量中的应用[J].实验室科学，2013，（4）：176-179.

（作者单位：连云港市计量检定测试中心）