用示波器测量交直流混合波形

使用示波器测量导线(示波器测量交直流有效值) 实验目的

使用示波器测量一根或多根导线的长度。

实验原理

时域反射仪(TDR)是一种电子仪器，可以通过观察导线中的反射波形来测量导线。

时域反射计的一个用途是它可以用来测量电缆的长度(双绞线、同轴电缆)。

时域反射计看起来像这样:

时域反射计

我们可以用上次实验中制作的脉冲发生器和示波器组成一套廉价的时域反射仪设备来测量导线的长度。

先说一下用TDR测量线长的原理:

时域反射仪原理

向未知长度的电缆的一端发射高速边沿脉冲信号，该信号将沿着电缆传播到另一端。如果电缆的另一端断开，信号到达终点后会反射回来。回到起点，用示波器测量从发射到反射的时间差，就可以计算出电缆的长度。

或者电线电缆只传输能量，电线本身不消耗能量或几乎不消耗能量。当射频信号到达导线末端时，没有办法释放能量，会沿着导线传回。这就跟我们对着墙喊，声音碰到墙再回来产生回声一样。

计算电缆长度的公式如下:

长度计算公式

L =电缆长度，单位为米。

δt =信号从传输到反射的时间差，单位为秒。

C =光速，单位为米每秒。

VF =电缆速度系数，常数，无单位。

电缆中电信号的速度无法达到理论光速，光速与电缆中电信号实际速度的比值称为速度因子或传播速度。缩写:VF或VOP。

对于同轴电缆，同轴电缆的速度因子(VF)随不同的电介质材料而变化，如下所示:

电介质材料

速度因数

固体聚乙烯或PE(固体聚乙烯)

0.659

泡沫聚乙烯或FE(泡沫聚乙烯)

0.800

空气空间聚乙烯或ASP

0.842

泡沫聚苯乙烯或泡沫聚苯乙烯

0.910

固体特氟隆或ST(固体特氟隆或聚四氟乙烯)

0.69-0.70

空气空间聚四氟乙烯或AST

0.850-0.900

同轴电缆示意图

实验器材快速边沿脉冲发生器小板支持 10 纳秒或更小时基的示波器一台5V 直流电源待测试电缆BNC 转接头

脉冲发生器面板

BNC三通转接旋转巴士

BNC适配器革命

BNC母头至2位双绞线压接连接器

我们分别测试两种电缆的长度:

BNC延长线

300/500伏电线0.75平方米

实验步骤

测试BNC延伸长度

将脉冲发生器和 BNC 转接头按如下方式连接：

连接小信号板和适配器。

将小板插入示波器，待测 BNC 延长线插入三通头，上电：

测试BNC延伸长度

截取波形，使用示波器光标测量功能测量两个信号之间的时间差：

测量两个信号之间的时间差。

从上面的波形截图可以看出，发射信号和反射信号的时间差为16纳秒，计算公式为:

计算电缆长度

我们计算的电缆长度是1.51米，而我的电线实际长度是1.5米..

用另一个连接器测量0.75平方导线的长度:

更换连接器以测量0.75平方导线的长度。

波形如下:

测量0.75平方线长波形。

从上面的波形截图可以看出，发射信号和反射信号的时间差为61.2纳秒，计算公式为:

计算电线长度

上面算出来的线缆长度是5.504米，我的线实际长度是5.5米。

如果您不知道某根电缆的速度系数，您可以使用一根已知长度的电缆，并通过以下公式找到它:

求速度因子的公式

VF =电缆速度系数，常数，无单位。

L =电缆长度，单位为米。

δt =信号从传输到反射的时间差，单位为秒。

C =光速，单位为米每秒。

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