数字存储示波器与瞬态信号测量一、实验目的：1、学会数字存储示波器的使用、传输线中脉冲信号的测量和超声波测量2、学会声频信号的捕获及频谱分析二、实验仪器：1、TDS210、TDS1002、TDS2025 数字存储示波器2、QW-1 型瞬态信号测量实验仪三、实验原理： 1、 传输线中脉冲信号反射波的测量和应用电磁波在同轴电缆的中心导体屏蔽层之间传输，是一封闭电路。由于高频信号的集肤效应电流只在中心导体的表面与屏蔽层的内表面流动，具有良好的屏蔽性。传输线的等效电路用传输线传送瞬态或高频信号时，传输线的长度已可与波长相比拟，因此在传输线上的电信号存在空间变化，负载不匹配时还有驻波分布。此时传输线的电路参数需用整个长度上的分布参数来表示，如上图，R、L、C、G 分别为单位长度传输线的电阻、电感、电容和电导，v(z,t),i(z,t)为沿传输线长度方向的电压、电流信号。令：v(z,t)=Re［V(z)ejωt］i(z,t)= Re［I(z)ejωt］利用电磁场理论和电路方程分析单元传输线后可得： 其中 是传播常数，实部 α 和虚部 β 分别是线的衰减常数和相位常数。微分方程的解为:这里的正负上标分别表示向+z 和-z 方向行进的行波。易证明：表明传输线上任何 z 处的电压电流之比与 z 无关。令：ZO称为传输线的特性阻抗，RO、xO分别表示单位长度的电阻性负载和电感性负载。传播常数 γ 决定了传输线中信号的相速和衰减，决定了加上负载后传输线上信号波形的分布。其中：R＝0，G＝0（无耗阻线），R/L=G/C(无失真线)以上情况特性阻抗均为纯阻性常数，相位常数 β 均为 ω 的线性函数。对于无限长导线只有沿+z 方向的行波，实际导线都是有限的，要考虑终端负载对传输信号的影响。长为 l 的传输线，终端接 ZL负载，ZL=VL/IL, VL、IL为负载上的电压电流。线上任一点处的式中第一项表示沿 z 的入射波，第二项表示沿-z 的反射波。整理得：称为负载 ZL的电压反射系数。对于无损线 ZO=RO若负载 ZL也为纯电阻性负载，分三种情况讨论：①开路 ZL=RL=∞，Γ=1电压反射系数最大，在 z=l 处电压为最大是驻波波腹，电流为最小是驻波波节。②短路 ZL=RL=0，Γ=-1，反射波反向，驻波分布与开路相反。③负载匹配 ZL=RL=RO，Γ=0，没有反射波，线路中只有沿+z 方向行波。 负载不同时传输线上 z=0 和 z=l 处信号波形示意图如下：a、输入脉冲，调节衰减器使半高宽最窄（约 300ns，2V）b、输 出 端 断 路 R=∞ ， V1 、V2…为一次、...
