技术资料:《Compensation of sampling oscilloscope trigger jitter by an In-phase and quadrature referencing technique》

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日期:2025-01-18

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作品总结

取样技术中的频闪效应是指当两个周期性运动的物理量非常接近时,由于人眼或测量设备的取样频率有限,导致观察或测量到的现象与实际运动存在差异的现象。具体来说,当两个周期性运动的频率差值很小,且接近人眼或测量设备的取样频率时,会产生以下三种情况:

1. 当差频`fa`为正值时,即`fa = f - nf₄ > 0`,会产生顺时针旋转的扇影。
2. 当差频`fa`为零时,即`fa = f - nf₄ = 0`,会产生不动的扇影。
3. 当差频`fa`为负值时,即`fa = f - nf₄ < 0`,会产生逆时针旋转的扇影。

这种效应在日常生活中很常见,例如高速旋转的电扇叶片在人眼中看起来像是缓慢转动或静止不动。

频闪效应不仅在视觉观察中出现,还广泛应用于各种测量技术中,如电学测量技术中,通过频闪效应将高速电学量变换为较慢的电学量,便于观察、测量和记录。

频闪效应的原理在历史上也有应用,例如在1849年和1880年,人们利用频闪取样原理来观察可重复的电学现象,并使用机械式仪器测量电动机的电学波形。

频闪效应的数学表达式为`fa = |f - nf₄|`,其中`f`是扇叶的旋转频率,`n`为正整数,`f₄`是眼睛的取样频率。

通过频闪效应,可以观察到周期性运动的物体,例如在物理光学中,频闪测速器就是应用这种原理构成的。

在电学测量技术中,频闪效应可以将高速度的电学量变换成为比较缓慢的电学量,以便于人们容易观察、测量和记录。

综上所述,频闪效应是取样技术中一个重要的原理,它解释了为什么在特定条件下,高速运动的物体在观察或测量时会出现与实际运动不符的现象。

取样技术的原理主要涉及从连续信号中抽取信号的瞬时值,这些瞬时值称为样品。取样过程可以分为几个关键步骤:


1. **取样过程**:取样过程是指从连续信号中抽取特定时刻的信号值。在文档中提到,取样门的开关动作可以实现信号的取样。例如,图 1-4(a)所示的开关,其动臂以周期T旋转,在特定时刻to开关接通,信号的瞬时值便通过了开关。这种取样称为理想取样,因为开关的触点很小,闭合时间很短。



2. **有限脉宽取样**:当开关的触点较大时,闭合时间较长,取样得到的信号成分宽度为r,这种取样称为有限脉宽取样。

3. **取样门电路**:在实际取样电路中,取样门是用开关二极管来实现的。例如,图 1-6所示的取样门电路,D为取样门二极管,C为积分电容。电路的工作过程是,在通常状态下,负偏压通过电阻R将开关二极管D反向偏置,使信号不能通过取样门。当在二极管D的负端加上负极性的尖脉冲时,二极管D导通,信号可以通过取样门。

4. **取样点数与误差**:在闭环取样系统中,取样点数的增加会导致误差逐渐趋近于零。例如,当取样点无限大时,误差公式(1-215)所表征的误差为零。

5. **取样系统的过渡过程**:取样系统的过渡过程可以分解为开环取样的响应与闭环调节系统的响应两部分。闭环系统的过渡过程分析可以简化为直流电平的比较,这使得分析过程得到简化。

6. **取样系统的物理过程**:在光取样系统中,例如图 4-87所示的系统,包括分光器、超高速光取样门、光样品信号延迟、光电倍增管和示波器等部分。光取样门利用克尔盒和偏振光片来控制光的通过,实现高速取样。



7. **取样技术的应用**:取样技术在电信号处理中具有广泛应用,如脉冲编码通信、自动控制、遥控遥测、毫微秒和亚毫微秒脉冲技术、信号分析技术以及测量技术等。

通过上述步骤和分析,我们可以理解取样技术的物理过程和其在不同领域的应用。

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