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1、电子测量原理实验指导实验项目一 数字示波器的应用与信号测量一、实验目的1了解数字存储示波器的工作原理。2学会正确使用数字示波器测量各种电参数的方法。二、实验原理电子示波器是应用最广泛的电子测量仪器，其用途是时域测量。电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的。如果在示波管的X偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在Y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。数字存储示波器与通用模拟示波器不同的是，在其内部采用A/D变换器把被测的输入模拟波形进行取样、量化和编码，转换成数字信号“1”、“0”码，然后存
2、储在半导体存储器RAM中，这个过程称为存储器的“写过程”；然后在需要时，将RAM中的存储内容调出，通过相应的D/A变换器，再恢复为模拟量显示在示波器的屏幕上，这个过程称为存储器的“读过程”。三、实验仪器及设备 双踪数字示波器、信号发生器等。四、实验内容及步骤41 数字示波器的认识与简单使用步骤 1. 使用数字示波器测量信号之前，必须进行校正。探极线接好之后，设定输入探头衰减系数为10，然后将探头上的开关设定为10。将探头端部与探头补偿器的信号输出连接器相连，基准导线夹与探头补偿器的地线连接器相连，打开通道1或2，然后按AUTO键。检查所显示波形形状。补偿正确时，测量结果才准确。补偿过度 补偿正
3、确 补偿不足图1. 示波器探头补偿波形图步骤2. 用信号发生器产生任意方波或正弦波信号，熟悉示波器上一些常用按钮的功能。适当调节垂直、水平档位，观察波形变化。 42 正弦信号峰峰值和频率的自动测量步骤1.用信号发生器产生一个固定频率和幅值的正弦波，然后接到示波器的输入端CH1，适当调节各个按钮，在示波器的中心位置处得到一个稳定的正弦波。步骤2. 测量峰峰值。按下MEASURE按钮以显示自动测量菜单。按下1 号菜单操作键以选择信源CH1 。按下2 号菜单操作键选择测量类型：电压测量。在电压测量弹出菜单中选择测量参数：峰峰值。此时，在屏幕左下角可以发现峰峰值的显示。步骤3.测量频率。按下3 号菜单
4、操作键选择测量类型 ：时间测量。在时间测量弹出菜单中选择测量参数：频率。此时，在屏幕下方可以发现频率的显示。43 应用光标测量步骤1. 用信号发生器产生与上面相同频率和幅值的正弦信号，采用光标测量的方法进行峰峰值和频率的测量。步骤2. 测量峰峰值。按下 CURSOR 按钮以显示光标测量菜单。按下1 号菜单操作键设置光标模式为手动。按下2 号菜单操作键设置光标类型为Y。旋动多功能旋钮将光标1置于正弦信号的正向峰值处。将光标2 置于负向峰值处。光标菜单中将显示出正弦信号的峰峰值。步骤3. 测量频率。按下 CURSOR 按钮以显示光标测量菜单。按下1 号菜单操作键设置光标模式为手动。按下2 号菜单操
5、作键设置光标类型为X。旋动多功能旋钮将光标1置于正弦信号的第一个峰值处。将光标2 置于第二个峰值处。光标菜单中将显示出正弦信号的频率。 44 XY 功能的应用步骤1.用信号发生器产生两个正弦信号，分别加到CH1和CH2通道。步骤2.若通道未被显示，则按下 CH1 和 CH2 菜单按钮。按下 AUTO （自动设置）按钮，使两个通道显示波形。步骤3.调整垂直旋钮SCALE,使两路信号显示的幅值大约相等。步骤4.按下水平控制区域的MENU菜单按钮,调出水平控制菜单。按下时基菜单框按钮以选择 X-Y 。示波器将以李沙育（Lissajous）图形模式显示，如下图2所示。图2. X-Y模式显示的李沙育图形
6、五、思考题 在X-Y模式下，如何测量两通道信号之间的相位差，写出具体实现步骤。六、实验报告包括实验目的、原理；实验所用的仪器和设备，实验内容及步骤；实验过程中记录的实验数据，波形以及相应的误差分析；实验的心得体会及其他。实验项目二 交流电压的测量一、实验目的1了解交流电压测量的基本原理。2分析几种典型电压波形对峰值、平均值和有效值电压表的响应，掌握它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。二、实验原理对于交流电压的测量，可以用峰值，平均值，有效值，以及波形因数KF，波峰因数KP等表征，若被测电压的瞬时值为，则：全波平均值为： 有效值为： 波形因数为： 波峰因数为： 而用来测量电压的指针式电压
7、表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。因此，利用波形换算关系正确求出具有不同检波特性的电压表的示值（即读数）与被测电压的均值，峰值，有效值的关系，这是一个值得注意的问题。根据理论分析，不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，电压表读数与被测电压的、之间的关系如下表1所示。表1 几种典型波形对应不同检波特性电压表的、之间的关系电压表类型平均值检波有效值检波峰值检波波形正弦三角方波正弦三角方波正弦三角方波读数A1A2A3A1A2A3A1A2A3三、实验仪器及设备双踪示
8、波器、信号发生器、峰值电压表、平均值电压表、有效值电压表。四、实验内容及步骤1首先采用平均值电压表进行交流电压的测量。2使用平均值电压表进行测量之前，将它进行调零。3使用信号发生器，产生频率为1KHz左右的正弦波、方波和三角波。4将信号发生器的输出分别接到平均值电压表和示波器的输入端。5调节信号发生器输出信号的幅度，使平均值电压表的读数为0.7V，同时，在示波器上读出被测信号的峰值，并记录在表2中。6同理，采用峰值电压表和有效值电压表进行测量，也使电压表的读数指示为0.7V，在示波器上读出被测信号的峰值，记录在表2中，并进行误差分析。7按照上述操作步骤，调节信号发生器的输出幅度，使示波器的峰值
9、读数为1V，观测各种电压表的读数与波形的关系，测量结果填入表3，并求出电压测量的波形误差。表2 各表读数相同时测量被测信号的峰值电压表类型平均值检波有效值检波峰值检波波 形正弦三角方波正弦三角方波正弦三角方波读 数07V07V07V07V07V07V07V07V07V由读数计算示波器读数误差分析表3 峰值相同时各表对应被测电压的读数输入波形正弦波三角波方波示波器峰值读数1V1V1V平均值电压表读数峰值电压表读数有效值电压表读数误差分析五、思考题为什么模拟电压表一定要有峰值、均值、有效值响应特性之分？它们能由一种代替吗？它们各有什么特点？各用在什么场合下？六、实验报告包括实验目的、基本原理；实验所用的仪器和设备，实验内容及步骤；实验过程中记录的实验数据，理论计算结果以及相应的误差分析；实验的心得体会及其他。
