示波器的使用誤差分析

　　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，便于人們研究各種電現(xiàn)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，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點（這是傳統(tǒng)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(diào)幅度等等。

　　示波器的使用誤差分析

　　示波器顯示的曲線數(shù)據(jù)，一般包括頻率、幅值、相位關(guān)系，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(jié)果必然存在一個誤差，比如設(shè)計電路不夠合理，使輸出幅值不夠，或者相位超前或滯后；另外從實驗過程看，由于讀取數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)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(tǒng)誤差等。

　　系統(tǒng)誤差可以通過改進實驗設(shè)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復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范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)就是有效的，實驗就是可靠的。

　　系統(tǒng)誤差

　　首先示波器本身就有比較大的數(shù)據(jù)誤差，因為示波器是用來看波形的，只可以用于定性測試，數(shù)據(jù)定量測試誤差比較大。

　　信號完整性與示波器及其輸入有關(guān)。大多數(shù)DSO的增益不準確度是1%至5%，這是對直流來說的。對于高頻的絕對增益很少有所規(guī)定，但是示波器的整個高斯型滾降特性保證瞬態(tài)響應(yīng)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(zhuǎn)換器（ADC）的影響，除非采用模擬示波器的靜電偏轉(zhuǎn)或陰極射線示波管，準確度不受顯示系統(tǒng)的影響。模擬示波器由于偏轉(zhuǎn)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(tǒng)存在系統(tǒng)誤差；

　　2、采樣率，采樣率不夠，無法正確還原波形；

　　3、示波器圖像有厚度，使結(jié)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(chǎn)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(shù)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(fā)生器不協(xié)調(diào)。

　　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(shù)；

　　2、桌面振動造成的影響；

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

　　4、取正弦周期時肉眼調(diào)節(jié)兩熒光線間寬度不準，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(fā)設(shè)置不正確同樣會產(chǎn)生誤差；

　　7、示波器中探頭的衰減倍數(shù)設(shè)置如果不正確，同樣也會產(chǎn)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復試驗的數(shù)據(jù)分析來減少。

　　總結(jié)

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