[拼音]：gaoya shuzi jiluyi

[外文]：digital recorder for H.V. measurement

用于進行高電壓測量的數(shù)字記錄儀和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。又稱數(shù)字式瞬態(tài)記錄儀、波形存儲器。如果它本身配置有顯示屏幕，則稱為數(shù)字記憶示波器。高壓數(shù)字記錄儀于1973年首次問世，由于其優(yōu)異性能而迅速得到發(fā)展，到80年代中期已相當(dāng)廣泛地在高電壓測量中得到應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)和工作原理

數(shù)字記錄儀一般由前置衰減器(放大器)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、存儲器和控制器等部分構(gòu)成，其核心是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。常見的模數(shù)轉(zhuǎn)換器有：

（1）掃描轉(zhuǎn)換器；

（2）電荷耦合轉(zhuǎn)換器；

（3）并行式轉(zhuǎn)換器；

（4）帶狀電子束轉(zhuǎn)換器。根據(jù)晶體時鐘的控制，模數(shù)轉(zhuǎn)換器定時地對其輸入的電壓模擬量進行采樣和予以保持，并通過比較器進行量化，即轉(zhuǎn)換成數(shù)值相近的二進制數(shù)，最后送入存儲器中儲存，以便在需要時輸出。因而數(shù)字記錄儀取得的是相應(yīng)于輸入模擬量的按一定時間分布的離散整數(shù)序列。

技術(shù)指標(biāo)和測量誤差

最基本的技術(shù)指標(biāo)有分辨率、內(nèi)存容量和最高采樣率。分辨率是模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有的二進制代碼的位數(shù)（比特），如8位比特，10位比特等。內(nèi)存容量是數(shù)字記錄儀所能存儲的數(shù)據(jù)的數(shù)量。最高采樣率指數(shù)字記錄儀所能達(dá)到的最快采樣速率。

數(shù)字記錄儀的測量誤差有量化誤差、采樣誤差及動態(tài)誤差等。量化誤差是輸入模擬量信號量化為二進制整數(shù)時所造成的誤差(見圖)。

分辨率為N比特的數(shù)字記錄儀，其最大量化誤差為滿偏值的 或記為LSB(Least Significant Bit，最小有效比特)。采樣誤差是非采樣時刻的信號用鄰近的采樣點信號值來近似代替時所造成的誤差。如圖中所示的求輸入信號最大值所造成的采樣誤差。顯然，采樣率越高，采樣誤差越小。動態(tài)誤差是數(shù)字記錄儀測量高速變化的信號時引入的一些附加誤差。這類誤差往往帶有隨機性，常用等效位來表征數(shù)字記錄儀在高速信號輸入時的這種特性。當(dāng)N位數(shù)字記錄儀輸入標(biāo)準(zhǔn)的正弦電壓時，在該輸入頻率下的等效位由下式?jīng)Q定：

式中理想均方根誤差是按所有采樣值擬合成的曲線進行量化時所造成誤差的均方根值，其理論值為LSB/；實測均方根誤差為各采樣值與該擬合曲線之差的均方根值。

等效位的物理意義可以解釋為具有動態(tài)誤差的N 位（比特）的實際數(shù)字記錄儀量測的均方誤差與分辨率為位(比特)的理想數(shù)字記錄儀測量的均方誤差相同。但均方誤差相等并不意味著最大誤差相等，所以等效位指標(biāo)與量測的誤差限之間沒有直接關(guān)系。

應(yīng)用

數(shù)字記錄儀應(yīng)用于高電壓測量時首先要考慮和解決的是：

（1）設(shè)計必要的衰減器、變換器或濾波器，將高電壓、大電流信號轉(zhuǎn)換成幾伏的低電壓信號，或者是將高電壓隔離，僅提取出所要量測的微弱信號。

（2）數(shù)字記錄儀和聯(lián)用的微機都應(yīng)有相當(dāng)好的屏蔽和保護，以確保電磁干擾水平降低到足夠小，例如，常用的電源隔離變壓器、電源濾波器、單屏蔽或雙屏蔽同軸電纜、全封閉或半封閉的金屬屏蔽殼等。

數(shù)字記錄儀在高電壓測量中的應(yīng)用有以下優(yōu)點：

（1）量測易實現(xiàn)自動化，加快并簡化了實驗過程，可避免儀表讀數(shù)的人為因素帶來的麻煩。

（2）數(shù)據(jù)可自動存儲和處理，并可將波形或數(shù)據(jù)處理的結(jié)果通過多種方式輸出。

（3）數(shù)字記錄儀的預(yù)觸發(fā)功能不僅可在快速一次過程的量測中獲得過程后的信息，而且也可獲得過程前的信息。

（4）數(shù)字記錄儀的測量精度有的已超過傳統(tǒng)測量手段。通過數(shù)據(jù)處理方法還有可能消除測量系統(tǒng)引入的某些誤差，進一步提高精度。

鑒于以上原因，高壓數(shù)字記錄儀已應(yīng)用于工頻、沖擊的高電壓、大電流的幅值測量、波形測量、頻譜分析、相關(guān)分析、絕緣示傷及局部放電定位等方面，并將越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量方法，開辟更廣闊的測量領(lǐng)域。

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標(biāo)簽：高壓數(shù)字記錄儀

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文章名稱：《高壓數(shù)字記錄儀》

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