现代测量技术 1
第五章信号的指示和记录
程晓舫
中国科学技术大学
工程科学学院
热科学和能源工程系
现代测量技术 2
第五章信号的指示和记录
§ 5.1 概述
§ 5.2 电压表和电位差计
§ 5.3 电气机械伺服式记录仪
§ 5.4 光学示波与记录
§ 5.5 阴极射线式示波与记录
§ 5.6 光门 /热敏 /静电阵列记录器
§ 5.7 数字式示波与记录
§ 5.8 磁性介质记录 /复制器
§ 5.9 总线
§ 5.10 本章小结
现代测量技术 3
§ 5.1 概述
被记录的信号性质：电压型物理量
显示 /记录本质：必须, 眼有所见、耳有所闻,
显示 /记录介质
光线型（眼有所见型）
? 自发光：射线（示波）
? 反射光：痕迹记录（笔、光敏、热敏、静电）
位移型（眼有所见型）
? 指示表
语言型（耳有所闻型）
？
物理量转换
电 /光转换、电 /力转换、电 /热转换、电 /声转换
现代测量技术 4
采样定理
为了能从采样输出中恢复输入信号，必须用 比输入信号周期的 1/2
还要短的周期采样,这就是采样定理。当决定采样周期后，不能
满足采样定理的输入信号中的高频成分必须用低通滤波器滤除。
现代测量技术 5
§ 5.2 电压表和电位差计
电 /力转换器 —— D’Arsonval表头
电动机原理
力平衡原理
现代测量技术 6
§ 5.2 电压表和电位差计
电位差计
干电池
滑线电阻丝
检
流
计 被测电压
标尺
em
esl
基本型电位差计
干电池
检
流
计
em
实用型电位差计
标准电池 测量
校准
手动平衡式电位差计
现代测量技术 7
§ 5.2 电压表和电位差计
数字电压表
高端
低端
精密
参考电压
A/D
转换器
数字显示 交流 变换器 交流 衰减器
直流
衰减器
电阻
变换器 分流器
BCD
输出
IEEE-488
接口
交
流 交流 直
流 直流
电
阻
电阻 电流
输入
数字式万用表的构成
现代测量技术 8
§ 5.3 电气机械伺服式记录仪
传动机构
位移传感器
前置
放大器 放大器
电动机与
齿轮机构
变频振荡器
记录纸
伺服式笔录器
步进电机走纸驱动装置
现代测量技术 9
§ 5.4 光学示波与记录
现代测量技术 10
§ 5.5 阴极射线式示波
被聚焦的一窄电子束由电
子枪射出，通过一组水平的和
垂直的偏转板。加在这两组偏
转板上的电压将产生电场，从
而使电子束载荧光屏上的撞击
点产生水平方向和垂直方向的
位移。正确的设计可以把这种
位移作得与偏转板上的电压成
十分严格的线性关系。
示波可采用照相形式予以记录。
现代测量技术 11
§ 5.6光门
/热敏 /静电
阵列记录器
? 每毫米长度上布置四
个点阵
? 每个点阵与时区信号
相对应
? 模拟电压信号与时区
信号相交时，该点阵
打开，记录信号。
现代测量技术 12
§ 5.7 数字式示波与记录
衰减器及
偏移调整
10位
A/D
1024字
存贮器
10位
DAC
12位
DAC
输出控制
记录控制
衰减器及
偏移调整
衰减器及
偏移调整
衰减器及
偏移调整
10位
A/D
10位
A/D
10位
A/D
1024字
存贮器
1024字
存贮器
1024字
存贮器
触发电路 定时与工作 状态逻辑电路
输
入
信
号
数字输出 模拟输出
外触发信号
放大器
放大器
放大器
放大器
现代测量技术 13
§ 5.8 磁性介质记录 /复制器
复制放大器 记录放大器
复制磁头 记录磁头
磁带
输入电压 输出电压
转带机构 转带机构
磁带记录复制器
现代测量技术 14
语言输入 -输出装置
在人 -机接口方面，最大量的通讯工作有
赖于人的视觉。
在一些应用场合，听觉输入 -输出可能是
有利的，例如一些制造任务要求加工各
种零件并用键盘给计算机输入所需的数
据，如果能用语音输入数据，那么操作
者的手便可空出来处理零件的加工。
目前尚没有产品问世。
现代测量技术 15
§ 5.9 总线
总线定义：各部件之间传输信息的通道
总线标准
电子工业协会（ EIA)
? 串行总线 RS-232(25个信号 )
– 用于电子数据处理、通信、计算机通讯
美国电气电子工程师学会
? IEEE-488接口总线（ 16个信号）
– 用于可编程测量仪器的标准接口
– HP-IB,GP-IB,IEC-IB与此类似
现代测量技术 16
RS-232 总线
1,保护地线
2,发送数据
3,接收数据
4,请求发送
5,清除发送
6,数据设置就绪
7,信号地线
8,载波检测
9,预留作数据集测试
10,预留作数据集测试
11,未指定
12,次级接收线信号指示器
13.次级允许发送
14.次级发送数据
15.发送器定时
16.次级接收数据
17.接收器定时
18.未指定
19.次级请求发送
20.数据终端就绪
21.信号质量检测器
22.振铃指示器
23.数据速率选择器
24.发送器定时
25.未指定
现代测量技术 17
IEEE-488接口总线
1.数据总线
2.数据总线
3.数据总线
4.数据总线
5.结束线
6.数据有效线
7.收听器没有准备好
8.数据没被收听器接收
9.接口清除线
10.服务请求线
11.注意线
12.机壳地
13.数据总线
14.数据总线
15.数据总线
16.数据总线
现代测量技术 18
§ 5.9 本章小结
第五章信号的指示和记录
程晓舫
中国科学技术大学
工程科学学院
热科学和能源工程系
现代测量技术 2
第五章信号的指示和记录
§ 5.1 概述
§ 5.2 电压表和电位差计
§ 5.3 电气机械伺服式记录仪
§ 5.4 光学示波与记录
§ 5.5 阴极射线式示波与记录
§ 5.6 光门 /热敏 /静电阵列记录器
§ 5.7 数字式示波与记录
§ 5.8 磁性介质记录 /复制器
§ 5.9 总线
§ 5.10 本章小结
现代测量技术 3
§ 5.1 概述
被记录的信号性质：电压型物理量
显示 /记录本质：必须, 眼有所见、耳有所闻,
显示 /记录介质
光线型（眼有所见型）
? 自发光：射线（示波）
? 反射光：痕迹记录（笔、光敏、热敏、静电）
位移型（眼有所见型）
? 指示表
语言型（耳有所闻型）
？
物理量转换
电 /光转换、电 /力转换、电 /热转换、电 /声转换
现代测量技术 4
采样定理
为了能从采样输出中恢复输入信号，必须用 比输入信号周期的 1/2
还要短的周期采样,这就是采样定理。当决定采样周期后，不能
满足采样定理的输入信号中的高频成分必须用低通滤波器滤除。
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§ 5.2 电压表和电位差计
电 /力转换器 —— D’Arsonval表头
电动机原理
力平衡原理
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§ 5.2 电压表和电位差计
电位差计
干电池
滑线电阻丝
检
流
计 被测电压
标尺
em
esl
基本型电位差计
干电池
检
流
计
em
实用型电位差计
标准电池 测量
校准
手动平衡式电位差计
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§ 5.2 电压表和电位差计
数字电压表
高端
低端
精密
参考电压
A/D
转换器
数字显示 交流 变换器 交流 衰减器
直流
衰减器
电阻
变换器 分流器
BCD
输出
IEEE-488
接口
交
流 交流 直
流 直流
电
阻
电阻 电流
输入
数字式万用表的构成
现代测量技术 8
§ 5.3 电气机械伺服式记录仪
传动机构
位移传感器
前置
放大器 放大器
电动机与
齿轮机构
变频振荡器
记录纸
伺服式笔录器
步进电机走纸驱动装置
现代测量技术 9
§ 5.4 光学示波与记录
现代测量技术 10
§ 5.5 阴极射线式示波
被聚焦的一窄电子束由电
子枪射出，通过一组水平的和
垂直的偏转板。加在这两组偏
转板上的电压将产生电场，从
而使电子束载荧光屏上的撞击
点产生水平方向和垂直方向的
位移。正确的设计可以把这种
位移作得与偏转板上的电压成
十分严格的线性关系。
示波可采用照相形式予以记录。
现代测量技术 11
§ 5.6光门
/热敏 /静电
阵列记录器
? 每毫米长度上布置四
个点阵
? 每个点阵与时区信号
相对应
? 模拟电压信号与时区
信号相交时，该点阵
打开，记录信号。
现代测量技术 12
§ 5.7 数字式示波与记录
衰减器及
偏移调整
10位
A/D
1024字
存贮器
10位
DAC
12位
DAC
输出控制
记录控制
衰减器及
偏移调整
衰减器及
偏移调整
衰减器及
偏移调整
10位
A/D
10位
A/D
10位
A/D
1024字
存贮器
1024字
存贮器
1024字
存贮器
触发电路 定时与工作 状态逻辑电路
输
入
信
号
数字输出 模拟输出
外触发信号
放大器
放大器
放大器
放大器
现代测量技术 13
§ 5.8 磁性介质记录 /复制器
复制放大器 记录放大器
复制磁头 记录磁头
磁带
输入电压 输出电压
转带机构 转带机构
磁带记录复制器
现代测量技术 14
语言输入 -输出装置
在人 -机接口方面，最大量的通讯工作有
赖于人的视觉。
在一些应用场合，听觉输入 -输出可能是
有利的，例如一些制造任务要求加工各
种零件并用键盘给计算机输入所需的数
据，如果能用语音输入数据，那么操作
者的手便可空出来处理零件的加工。
目前尚没有产品问世。
现代测量技术 15
§ 5.9 总线
总线定义：各部件之间传输信息的通道
总线标准
电子工业协会（ EIA)
? 串行总线 RS-232(25个信号 )
– 用于电子数据处理、通信、计算机通讯
美国电气电子工程师学会
? IEEE-488接口总线（ 16个信号）
– 用于可编程测量仪器的标准接口
– HP-IB,GP-IB,IEC-IB与此类似
现代测量技术 16
RS-232 总线
1,保护地线
2,发送数据
3,接收数据
4,请求发送
5,清除发送
6,数据设置就绪
7,信号地线
8,载波检测
9,预留作数据集测试
10,预留作数据集测试
11,未指定
12,次级接收线信号指示器
13.次级允许发送
14.次级发送数据
15.发送器定时
16.次级接收数据
17.接收器定时
18.未指定
19.次级请求发送
20.数据终端就绪
21.信号质量检测器
22.振铃指示器
23.数据速率选择器
24.发送器定时
25.未指定
现代测量技术 17
IEEE-488接口总线
1.数据总线
2.数据总线
3.数据总线
4.数据总线
5.结束线
6.数据有效线
7.收听器没有准备好
8.数据没被收听器接收
9.接口清除线
10.服务请求线
11.注意线
12.机壳地
13.数据总线
14.数据总线
15.数据总线
16.数据总线
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§ 5.9 本章小结
