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1、目 录实验一 数字万用表的应用1-1实验二 波形观察与波形参数测量2-1实验三 线性电路频率特性研究3-1实验四 FFT频谱分析实验4-1实验五 金属箔式应变片性能实验5-1实验六 电感式与电容式传感器位移实验6-1实验七 霍尔传感器实验7-1实验八 温度传感器实验8-1说明：请单页打印每个实验后面的数据记录表格，作为实验数据记录纸使用。实验一 数字万用表的应用一、实验目的1 理解数字万用表的工作原理；2 掌握仪表固有误差对测量结果的影响和一次直接测量时最大误差的估计方法；3 熟悉并掌握数字万用表的主要功能和使用操作方法。二、实验内容1 用数字万用表检测元器件电阻测量、电容测量、二极管检测、三
2、极管检测；2用数字万用表测量电压和电流直流电压及电流的测量、交流电压及电流的测量。三、实验器材1 低频信号发生器 1台2 数字万用表 （UT39E型) 1块3 功率放大电路实验板 1块4 实验箱 1台5 4700pF电容、IN4007型二极管、9018型三极管 各1个四、万用表功能介绍（以UT39E型为例）1概述UT39E型数字万用表是一种功能齐全、性能稳定、结构新颖、安全可靠、高精度的手持式四位半液晶显示小型数字万用表。它可以测量交、直流电压和交、直流电流，频率，电阻、电容、三极管值、二极管导通电压和电路短接等，由一个旋转波段开关改变测量的功能和量程，共有28档。本万用表最大显示值为1999
3、9，可自动显示“0”和极性，过载时显示“1”，负极性显示“”，电池电压过低时，显示“”标志，短路检查用蜂鸣器。2技术特性A直流电压：量程为200mV、2V、20V、200V和1000V五档，200mV档的准确度为（读数的0.053个字），2V、20V和200V档的准确度为（读数的0.13个字）, 1000V档的准确度为（读数的0.155个字）；输入阻抗，所有直流档为10M。B交流电压量程为2V、20V、200V和750V四档， 2V、20V和200V档的准确度为（读数的0.510个字）, 750V档的准确度为（读数的0.815个字）；输入阻抗，所有量程约为2M；频率范围为40Hz400Hz；显
4、示：正弦波有效值（平均值响应）。C 直流电流量程为2mA、200mA和20A三档，2mA档的准确度为（读数的0.55个字），200mA档的准确度为（读数的0.85个字）, 20A档的准确度为（读数的210个字）。D 交流电流量程为2mA、200mA和20A三档，2mA档的准确度为（读数的0.810个字），200mA档的准确度为（读数的1.210个字）, 20A档的准确度为（读数的2.510个字）；频率范围为40Hz400Hz；显示：正弦波有效值（平均值响应）。E 电阻：量程为200、2k、20k、20M和200M五档。200档的准确度为（读数的0.510个字），2k、20k和20M档的准确度为
5、（读数的0.31个字），200M档的准确度为（读数-100）的510个字。F 电容测试：量程为2nF、20nF、200nF和20F四档，准确度为（读数的410个字），测试信号为400Hz 40mVrms。G 频率测量：量程为2kHz和20kHz二档，2kHz档的准确度为（读数的25个字），20kHz档的准确度为（读数的1.55个字）。H三极管hFE检测：测试条件为：VCE2.8V，Ibo10A，显示值范围01000。I短路检测：约小于70时蜂鸣器发声。3面板及操作说明（1） 显示器 ：四位半数字液晶显示屏（2） 数据保持显示：按下“HOLD”键，LCD上保持显示当前测量值，再按一下弹起该键则退
6、出保持显示。（3） 显示符号：“”为数据保持提示符，“”表示显示负的读数，“”为电池欠压提示符，“hFE”为晶体管放大倍数提示，“”为温度摄氏符号，“”为二极管测量提示符，“”为电路通断测量提示符，“”为高压提示符。（4） 电源开关 ：按下“POWER”，则接通电源，弹起则关断。（5） 电容测量插座 ：测量电容时，将电容引脚插入插座中。（6） 功能量程开关 ：选择不同的测量功能和量程。（7） “A”插孔（不能测量大于20A电流） ：当测量大于200mA、小于20A的交、直流电流时，红表笔应插入此20A电流插孔。（8） “mA”插孔 ：当测量小于200mA的交、直流电流时，红表笔应插入此电流插孔
7、。（9） “VHz”插孔 ：当测量交、直流电压、频率、电阻、二极管和短路检测时，红表笔应插入此插孔。（10） 接地公共端“COM”插孔 ：黑表笔始终插入此接地插孔中。（11） hFE测试插座 ：将被测三极管的集电极、基极和发射极分别插入“C”、“B”、“E”插孔内，注意区分三极管是NPN型还是PNP型。4 使用方法（1） 准备：按下电源开关，观察液晶显示是否正常，有否电池缺电标志出现，若有则要先更换电池。（2） 使用（A）交、直流电流的测量根据测量电流的大小选择适当的电流测量量程和红表笔的插入孔，测量直流时，红表笔接触电压高一端，黑表笔接触电压低的一端，正向电流从红表笔流入万用表，再从黑表笔流
8、出，当要测量的电流大小不清楚的时候，先用最大的量程来测量，然后再逐渐减小量程来精确测量。（B）交、直流电压的测量红表笔插入“VHz”插孔中，根据电压的大小选择适当的电压测量量程，黑表笔接触电路“地”端，红表笔接触电路中待测点。特别要注意，数字万用表测量交流电压的频率很低（40400Hz），中高频率信号的电压幅度应采用交流毫伏表来测量。（C）电阻的测量红表笔插入“VHz”插孔中，根据电阻的大小选择适当的电阻测量量程，红、黑两表笔分别接触电阻两端，观察读数即可。特别是，测量在路电阻时（在电路板上的电阻），应先把电路的电源关断，以免引起读数抖动。禁止用电阻档测量电流或电压（特别是交流220V电压），
9、否则容易损坏万用表。另外，利用电阻档还可以定性判断电容的好坏。先将电容两极短路（用一支表笔同时接触两极，使电容放电），然后将万用表的两支表笔分别接触电容的两个极，观察显示的电阻读数。若一开始时显示的电阻读数很小（相当于短路），然后电容开始充电，显示的电阻读数逐渐增大，最后显示的电阻读数变为“1”（相当于开路），则说明该电容是好的。若按上述步骤操作，显示的电阻读数始终不变，则说明该电容已损坏（开路或短路）。特别注意的是，测量时要根电容的大小选择合适的电阻量程，例如47F用20k档，而4.7F则要用2M档等等。（D）二极管导通电压检测在“”档位，红表笔接万用表内部正电源，黑表笔接万用表内部负电源。
10、红表笔接被测二极管阳极，黑表笔接被测二极管阴时，被测二极管正向导通，万用表显示二极管的正向导通电压，单位是mV。通常好的硅二极管正向导通电压应为500mV800mV，好的锗二极管正向导通电压应为200mV300mV。假若显示“000”，则说明二极管击穿短路，假若显示“1”，则说明二极管正向不通。若反接，被测二极管反向截止，应显示“1”，若显示“000”或其它值，则说明二极管已反向击穿。此档也可以用来判断三极管的好坏以及管脚的识别。测量时，先将一支表笔接在某一认定的管脚上，另外一支表笔则先后接到其余两个管脚上，如果这样测得两次均导通或均不导通，然后对换两支表笔再测，两次均不导通或均导通，则可以确
11、定该三极管是好的，而且可以确定该认定的管脚就是三极管的基极。若是用红表笔接在基极，黑表笔分别接在另外两极均导通，则说明该三极管是NPN型，反之，则为PNP型。最后比较两个PN结正向导通电压的大小，读数较大的是be结，读数较小的是bc结，由此集电极和发射极都识别出来了。（E）三极管值hFE测试首先要确定待测三极管是NPN型还是PNP型，然后将其管脚正确地插入对应类型的测试插座中，功能量程开关转到hFE档，即可以直接从显示屏上读取hFE值，若显示“000”，则说明三极管已坏。（F）短路（通断）检测将功能、量程开关转到“”位置，两表笔分别接测试点，若有短路（电阻约小于70），则蜂鸣器会响。五、实验步
12、骤1用数字万用表检测元器件1.1 通断检测：正确选取档位，检测功率放大电路实验板上线路连接是否良好。（填表1-1）1.2 二极管检测：正确选取档位，检测给定二极管的好坏。（填表1-1）1.3 三极管检测：正确选取档位，检测给定三极管的好坏。（填表1-1）1.4 电阻测量：正确选择量程，测量功率放大电路实验板上电阻1R5和1R7的阻值，并计算万用表误差引起的测量误差。（填表1-2）1.5 电容检测：正确选择量程，测量给定电容的电容量，并计算万用表误差引起的测量误差。（填表1-2）2 用数字万用表测量电压和电流2.1 直流电压测量：正确选取档位，测量实验箱上直流电源电压Vcc，并计算万用表误差引起
13、的测量误差。（填表1-3）2.2 直流电流测量：正确选取档位，测量集成功放电路静态时的总电流I，并计算万用表误差引起的测量误差，初步判别集成功放的好坏。（填表1-3）2.3 交流电压测量：用信号发生器输出频率200Hz有效值为100mV正弦波加到集成功放输入端Vin，正确选取万用表交流电压档测量输入信号电压Vin和输出信号电压Vout，计算电压放大倍数AV，并计算万用表误差引起的电压测量误差,判别集成功放的好坏；以信号发生器的指示值作为标称值，计算测量Vin时的实际相对误差。（填表1-4）2.4 交流电流测量：正确选取万用表交流电流档，将表笔插入正确插孔，用信号发生器输出频率200Hz有效值为
14、100mV正弦波通过万用表加到集成功放输入端Vin，测量Iin，计算万用表误差引起的电流测量误差。（填表1-4）3 数字万用表测量交流信号的频率特性试验正确选取万用表交流电压档位，测量有效值为1.8V频率如表1-5所列的信号发生器输出的正弦波的幅度，计算万用表误差引起的电压测量误差，并以1.8V为标称值计算测量的实际相对误差，判别其是否在该万用表误差允许的范围内，确定该万用表测量交流电压的大致频率范围。（填表1-5）4数字万用表检波类型判别不同波形的波形系数（）和波峰系数()不同，例如：方波,三角波。万用表测交流电压时示值为正弦有效值，但不同的万用表有不同的检波特性，示值、峰值、均值和有效值U之间的关系为：峰值检波：， 均值检波： ，有效值检波： ，试设计一个实验方案来判别UT39E型数字万用表测交流电压时的检波类型。实验记录填入表1-6中。六、预习与思考题1 交流电压的测量方法有哪几种？2 DVM有哪些特点？DVM的测量误差如何计算？3 DVM的适用频率范围是多少？4 一次直接测量时最大误差如何估计？七、实验报告要求1每个学生独立撰写1份实验报告。2 根据实验1.1-1.5，说明用万用表检测各种常用元器件的方法。3 根据实验2.1-2.4，从减小测量误差角度说明如何选取量程。4 根据各数据表中的要求做好误差分析。
