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| 「传输特性」就是被测定物传输（传递、传导）电气、热、振动等物理量的条件或状态，是为了掌握被测定物的行为、反应、举动等所需要的重要参数。 |
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对于音频放大器来说，相当于放大倍数。对于温度传感器来说，热（输入）与电气信号（输出）之间的关系就称作传输特性。
电气阻抗是电压与电流之比值，所以，只要掌握了输入的电流和输出的电压，阻抗特性也可以说是一种广义上的传输特性。 |
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| 因为热或振动等物理量处理比较困难，所以通过变换器或传感器，将其转换成为比较容易处理的电气信号再进行测量。实际上，不只是单纯的输出与输入的比值，响应速度和频率响应特性也是重要的参数。着眼于响应速度的传输特性，称作「时间域（或时域）的传输特性」；着眼于频率响应特性的传输特性，称作「频率域（或频域）的传输特性」。 |
●时间域的传输特性
容易将波形用图形表示出来，但是数值的管理比较困难
----> 使用的测量仪器：用示波器观察波形
●频率域的传输特性
测量仪器常常很复杂，但是可以进行面向数值管理的精密测量
----> 使用的测量仪器：频率特性分析仪（FRA）、FFT（快速傅里叶变换）分析仪 + 振荡器 |
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使用场合不同而有所不同，但对传输特性测量仪一般有以下要求：
- 宽阔的频率范围 （1mHz～1kHz、1Hz～1MHz等）
- 噪声抑制能力强 （会影响测量的可重复性、精度等）
- 测量速度快 （提高生产效率）
当然，测量精确度高无疑是重要的条件。 |
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| 在本特集中，将详细介绍可精密测量的频率域中的传输特性测量实例，以及能够容易地实现这种测量所需的测量仪器。 |
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在测量传输特性时，要使用什么样的仪器？ |
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| ■测量传输特性的仪器 |
对于频率不大于数MHz的较低频率下的传输特性的测量，常用的有以下两种仪器： |
| ●有内置信号源的FFT（快速傅里叶变换）分析仪（FFT伺服分析仪） |
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| ●频率特性分析仪（FrequencyResponse Analyzer） |
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| 这两种仪器都具有测量用内置信号源。对于通过被测量电路前后（输入与输出）的信号，分别进行数字化计算（傅里叶变换），然后求出放大倍数（增益）和相位，由此测量传输特性。下面，比较研究一下各种有关的测量仪器。 |
■不同的测量原理
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FFT（快速傅里叶变换）方式中所使用的测量信号（内置信号源），有脉冲和随机噪声、扫频标记等。其任意一种都含有宽阔的频率分量（宽频谱）。 |
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用FRA进行测量的信号源，是频率确定的正弦波。为了在宽阔的频率范围内测量传输特性，对每一次测量稍稍改变频率（频率扫描）、反复进行测量。 |
■测量的正确性
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FFT方式是用固定的量程来进行测量的。这样，微小的信号分量就会埋没在噪声中，增大了测量误差。
而FRA方式每一次只能测量一个频率分量，所以可在此时自动地设定最佳的量程。也就是在测量微弱的信号时，通过提高灵敏度来进行测量，所以能够用良好的信噪比（良好的测量精确度）来进行分析。 |
■频率分辨率可自由设定
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在FFT方式中，所得到的分析结果是在频率轴上等间隔的电平数值。所以，如果将频率轴取对数，那么在低频部分数据就会很稀疏，而在高频部分又为极端密集。
与此不同，在FRA方式中，能够设定任意的测量频率点进行测量，所以也可以在对数轴上有等间隔的测量数据。
关于传输特性的测量，FRA方式与FFT方式的比较如下表所示。 |
| 比较项目 |
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| 信号源 |
正弦波 |
脉冲或者噪声、扫频标记等 |
| 由测量信号使系统饱和的可能性 |
安全、放心
（饱和的可能性小） |
测量时需要注意
（饱和的可能性大） |
| 动态量程 |
非常宽阔
自动量程切换 |
狭窄
用一个量程测量 |
频率分辨率
（测量点的分布） |
任意（可细可粗）/对于频率按照对数分布（对频率取对数时的分布） |
由取样来决定/对于频率均匀分布（如果将频率用对数方式表示，低频端比高频端分布稀疏） |
| 测量信号的注入 |
容易（隔离信号源） |
需要仔细考虑 |
| 窗函数的设定 |
不要 |
需要（从多个中选择） |
| 测量步骤 |
1. 输入被测定物的频率范围和分辨率（任意）
2. 确定信号电平和积分次数
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1. 选择分析仪的频率量程
2. 确定信号的种类和电平
3. 选择窗函数 |
| 测量值的平均值 |
用积分时间来设定 |
用取平均值的次数来设定
在伺服系统中必须取平均值 |
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详细介绍测量传输特性的实例！！
● 电子线路 ● 机械控制 ● 电化学 |
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「测量开关电源的稳定性」
～开关电源的稳定性是用什么样的方法来测量的？～ |
环路特性，可以说对于开关电源的稳定性起着决定性的作用。如果环路特性不良，那么电源的稳定性就会低落，当输入电压或负荷发生变化时，就可能产生自激振荡或者寄生振荡。通过测量环路特性，并求得相位容限和增益容限，就可以定量地评估开关电源的稳定程度。
为了提高输出电压的精确度，需要确保有很大的环路增益。但是，在有直流分量重叠的情况下，要用数10Hz以下的低频信号来测量增益和相位特性等，一般来说是很困难的。
频率特性分析仪FRA 5095/FRA 5096具有很强的直流分量消除能力，即使在超低频（0.1mHz～）的情况下，也能除去最大为200Vdc的直流分量而进行测量。 |
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■相位容限和增益容限的指标 |
| 相位容限[度] |
增益容限[dB] |
指 标 |
| 20 |
3 |
严重的减幅振荡，数据极差 |
| 30 |
5 |
少量的减幅振荡，数据较差 |
| 45 |
7 |
临界阻尼，减幅振荡最佳响应时间 |
| 60 |
10 |
合适数据 |
| 72 |
12 |
希望作为基准的值，闭环响应中无峰值 |
- 可在实际的动作状态下测量环路特性。
- 可测量0.1mHz～15MHz (FRA 5095は2.2MHz)的宽阔频率内的环路特性。
- 最高为200Vdc的输出电压状态下，可以高精确度地直接测量开关电源的稳定性。
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「光信号拾取头的传输特性测量」
～谐振点是用什么方法来测量的？～ |
| 用于DVD、CD-R/RW的光信号拾取头，具有一阶谐振点和二阶谐振点。为了使包括光信号拾取头在内的控制系统能够稳定地动作，就必须测量光信号拾取头的频率特性。 |
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- 能测量从0.1mHz开始的超低频。
- 在低频率时的测量速度高。
- 通过自动高密度扫描，来自动提高谐振点附近的频率分辨率并进行测量。
- 可在最大为140dB的高动态量程，能够进行高精确度的测量。
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「燃料电池的阻抗测量」
～内部阻抗是用什么方法来测量的？～ |
燃料电池的内部阻抗，在发电时会导致损耗而引起电池内部发热、效率下降、以及使用寿命缩短。内部阻抗当然与构成燃料电池的材料有关，但也受到加工方法和工作条件很大的影响。高精度测量内部的阻抗特性，对提高电池效率和延长使用寿命等基本性能的改善、以及降低成本、加强品质管理等目的来说，也是非常重要的。
如果使用频率分析仪FRA 5095，就能够用“交流法”来高精确度地测量燃料电池的内部阻抗特性，能从超低频开始（0.1mHz～）、以很高的频率分辨率（最高0.1mHz～）进行测量。
测量结果能用科尔-科尔图在FRA上显示出来。
产品信息：燃料电池评估系统 |
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