电子测量技术实验指导书

《电子测量技术实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子测量技术实验指导书（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电子测量技术实验指导书龚卫民姜淑香编著山东科技大学信息与电气工程学院2006年11月1目录第一章电压和电流的测量2 1-1概述2 1-2示波器与被测信号的 连接2 1-3 Y轴偏转灵敏度的测定3 1-4交流电压的测量7实 验一:用示波器测量交流电压9实验二:用示波器测量直流电压9 1-5用测试电阻器的电流测量=10实验三:用示波器测量电流11第二章时间和频率的测量11 2-1概述112-2时间的测量11实验四:用示波 器测量信号的时间15实验五:用示波器测量脉冲的上升沿和下降沿时间,以及脉冲宽度15 2-3频率测量-16实验六:用李沙育图形测量信号频率 19第三章相位测量19 3-1概述 19

2、3-2相位测量 20实验七:用示波器测量移相电路的相位差212实验一基本电参量的测量一、实验目的1. 掌握常用电子测量仪器的使用方法；2. 掌握电压电流等基本电参量的不同测量方法。二、实验仪器设备双踪示波器;信号发生器;直流稳压电源;标准电阻。三、实验原理1、概述示波器能把非常抽象的，眼睛看不到的电过程,变换成具体的看得见的图像。因 此，使用示波器测量电压和电流时，可在显示被测电压或电流幅值的同时，还可显示波 形、频率、相位。这是其它电压测量仪表，如电压表等无法做到的。一般电压表的 读数与被测电压波形有关，而用示波器测量时，其精度可不受被测电压和电流波形形 状的影响。另外，示波器的响应速度极快

3、，也没有指针式仪表所具有的惯性。但是，示 波器作定量测试时,测试值是以屏面上波形幅值所占的垂直刻度值乘Y轴偏转灵敏 度得出的，而屏面上波形幅值所占的垂直刻度值将受到光迹宽度、视差及示波器固 有误差和工作误差等因素的影响，往往不易精确读出测试值，这就决定了示波器的测 试精度不可能太高。2、示波器与被测信号的连接要获得正确的测量结果，示波器与被测信号的正确连接十分重要。选择连接形 式时，应考虑以下几个因素：1、被测信号输出端的等效输出阻抗；2、被测信号的频率与幅度;3、外部噪声大小;4、测试点的距离。3被测信号频率较低时的连接测量低频信号时，可采用探头。如果信号幅度较小，用10:1探头灵敏度太低时

4、,可直接用屏蔽线连接示波器Y轴输入端与测试点。被测信号频率较高时的连接测量高信号时，用探头要比用屏蔽线或普通电缆失真小，精度高，但测试距离受探 头电缆长度的限制,灵敏度因探头的衰减比而有所下降。一般高频测量时，可采用同 轴电缆，当同轴电缆特性阻抗与被测信号源输出阻抗及示波器输出阻抗相匹配时，可 保证高频信号不失真。应特别注意，对输出阻抗高的信号源作远距离测量时，最好采用分压器或射极跟 随器等电路，将输出阻抗降低到与连接电缆特性阻抗相等的值,再经连接电缆引至示 波器进行测量。1-3 Y轴偏转灵敏度的测定-当用示波器定量测试电压时，必须先测定Y轴的偏转灵敏度。一些示波器给出了 Y轴偏转灵敏度:当其

5、Y轴灵敏度（v/cm开关的“微调”旋钮 处于“标准”位置时,“v/cm”开关各档的指示值为标准值，其读书读数即为Y轴的偏转 灵敏度。但当“微调”不在“标准”位置，而又要作定量测量时，就需要测定Y轴偏转灵 敏度。另一些示波器，它的Y轴偏转灵敏度本来就没有给出,作定量测试前，必须先测定 Y轴偏转灵敏度。测定示波器Y轴的偏转灵敏度可用示波器内部的比较讯号或内部的方波标准 信号发生器。若没有内部标准信号发生器，则可用幅度已知的外接直流或交流电源 作标准，接到Y轴输入端去测定Y轴偏转灵敏度。、用内部比较讯号测定Y轴偏转灵敏度计算公式：45(轴衰减”指示标。“示波的垂直偏转值“比较讯号”指示值轴偏转灵敏度

6、Y cm v Y - =/ (1-1例1示波在屏面上的垂直偏转距离为2.5cm (见图1-1比较讯号置于0.05V 档,“Y轴衰减”置于“1”位置。则:。轴偏转灵敏度(cm mv cm v cm用内部标准信号测定Y轴偏转灵敏度接线图如图1-2所示。计算公式:(cm v cm v Y标准信号显示幅度标准信号电压峰峰值轴偏转灵敏度=/ (cm cm vY v待测两点的垂直距离轴偏转灵敏度被测信号电压 =/例2,当示波器用10:1探头进行测量时，屏面上显示的被测信号峰峰间的垂直 距离为3cm ;不改变“v/cm ”开关及“微调”旋钮的位置，并用同一探头接入10v标准信 号时,屏面上显示的标准信号幅度

7、(峰峰值为2cm，则示波器带有探头时：(cm v cm v cm v Y /5210/=轴偏转灵敏度图1-1 “比较讯号”测定Y轴偏转灵敏度图1-2标准信号测量Y轴偏转灵敏度6 (v cm cm v v 153/5=被测信号电压用外接直流电源测定Y轴偏转灵敏度接线图:如图1-3所示。计算公式：(屏面上直线的垂直距离直流电源输出电压轴偏转灵敏度=cm v Y /(cm cm v Y v被测信号电压幅度轴偏转灵敏度被测信号电压 =/应注意:被测信号波形在基准线上方时,被测信号电压为正;被测信号波形在基准 线下方时,被测信号电压为负。例3、测量结果如图1-4所示。用10:1探头接入10v直流电压时，

8、扫描垂直偏 转距离为2cm，则示波器带有探头时：(cm v cmcm v Y /5210/=轴偏转灵敏度(v cm cm v v 255/5=锯齿波幅度用外接交流电源测定Y轴偏转灵敏度图1-3外接直流电源测定Y轴偏转灵敏度图1-4锯齿波电压的测量7接线图:如图1-5所示。当示波器内部没有标准信号发生器,Y轴频率下限又不是直流时,可以用用外接 交流电源测定Y轴偏转灵敏度。对交流电源的要求，其精度应高于示波器精度，输出 电压幅度可调且具有精确的指示器。标准信号的交流电源峰峰值，一般采用整数倍:如可取80mv ,200mv ,400mv等数值，当显示幅度为4cm，则灵敏度分别为20mv/cm ,50

9、mv/cm ,100mv/cm。例4、外接交流电源的输出电压峰峰值为800mv，波形幅度为4cm，如图1-5（b 所示，则“Y轴衰减”在“1”及“100”档时的灵敏度分别为：“Y轴衰减”在“1”档时:Y轴偏转灵敏度（v/cm cm mv cmmv/20014800=“Y轴衰减”在“100”档时:Y轴偏转灵敏度（v/cm cm v cmmv/201004800=1-4交流电压的测量用示波器测量交流电压时,一般是测量交流电压波形的峰峰值或某两点间的电位差值。其测量结果经过计算得出:屏面上被测两点间的垂直距离乘 以Y轴偏转灵敏度（使用探头时，应乘以探头的衰减系数，即为被测两点间的电位差。(a(b图1

10、-5外接交流电源测定Y轴偏转灵敏度8计算公式：(轴衰减”指示值。“示波垂直偏转距离“比数信号”指示值轴偏转灵敏度Y cm v Y - =/(cm v Y cm v /轴偏转灵敏度被测两点间垂直距离 被测两点电位差=探头衰减系数x例5、“Y轴衰减”置于“10”档，用10:1探头测试，屏面上显示的被测信号波形如 图1-6(a所示，测得Y轴偏转灵敏度为0.5v/cm，则：被测信号峰峰电压=3.6cm x0.5v/cm x10=1.8v例6、屏面上显示的被测信号波形如图1-6(b所示,其它条件同例5,则A、B 两点间电位差=2cm x0.5v/cm x10=10v。表1-1图1-7正弦波的平均值,有效

11、值，峰值和峰峰值之间的换算(a (b图1-6交流电压的测量9如果被测电压为正弦波，如图1-7所示。则可在测得峰峰值后按表1-1换算成峰值、有效值或平均值。实验一:用示波器测量电压一、实验目的1. 熟练掌握示波器的使用方法；2. 用示波器测试各种交流波形信号和直流信号电压的幅度。二、实验仪器示波器一台信号发生器一台直流稳压电源一台三、实验任务1. 利用直流稳压电源自行设计测试直流信号，从示波器上观测信号波形，并计算其幅值;2. 利用信号发生器自行设计交流测试信号（包括正弦波、三角波、矩形波和方波等，从示波器观测信号波形，并计算信号的峰值和有效值四、预习要求1. 复习示波器的工作原理。2. 复习交

12、流电压峰值和有效值的计算方法。换算已知数平均值有效值峰值峰峰值平均值 一1.11 1.57 1.274有效值0.9 1.4142.828峰值0.637 0.707 2峰峰值0.3185 0.3535 0.510 3.自拟实验数据表格。五、报告要求1.列出实验步骤2.整理实验数据3.分 析实验产生的误差4.实验心得体会1-5用测试电阻器的电流测量用一只精度高、阻值已知的无感电阻器来测量电流，如图1-8所示。测量直流时:用欧姆定律I=U/R换算成被测电流值。测量正弦交流时:例:设在1Q测试电阻器两端测得压降峰峰值为:10V,则：(AA 512102=测试电阻值电源峰峰值被测电流峰值(A A 535

13、.3252电流峰值被测电流有效值测量非正弦波形时：(22直流分量交流分量有效值总电流有效值-=实验二:用示波器测量电流一、实验目的1. 熟练掌握示波器的使用方法；2. 用示波器测试正弦交流电流和直流电流的波形和幅度。二、实验仪器交流分量有效值-（直流分电流输普O探头 Y1-8用无感电阻测量电流示波器一台信号发生器一台直流稳压电源一台标准电阻一只三、实验任务1. 利用直流稳压电源自行设计测试直流信号，从示波器上观测流过标准电阻的电流波形，并计算其幅值；2. 利用信号发生器设计不同幅度的正弦交流测试信号,从示波器观测流过标准电阻的电流波形，并计算电流的峰值和有效值。四、预习要求1. 复习示波器的工

14、作原理。2. 复习电流的有关知识。3. 自拟实验数据表格。五、报告要求1. 列出实验步骤2. 整理实验数据3. 分析实验产生的误差4. 实验心得体会六、思考题1. 若电路中采用的电阻为非线性电阻元件，从示波器上将会看到什么样的图形？2. 当用数字式万用表直接测量直流电流时，标准电阻的阻值大小对电路工作状态有影响吗？第一章时间和频率的测量2-1概述1112示波器是测量电压和电流的时间和频率的理想仪器。如果水平扫描是直接以时间校准的，则在测量电压时,可直接在荧光屏上读出其对应的时间值;测 量频率时，可先读出被测波形中一个完整周期的时间间隔，再按频率是周期倒数的关 系，算出频率来。如果水平扫描不是直接以时间校准的,则不利用李沙育图形进行准 确的频率和时间测量。本章叙述交流信号，脉冲和示波信号的时间和频率的测量方法。2-2时间的测量当示波器水平扫描速度开关微调在标准位置时,扫描开关各档的刻度值，表示荧光屏上水平刻度所代表的时间值。因此，示波器不仅可用于显示示波 器，而且可用于直接测得整个波形(或波形任何部分的时间。示波器测量交流电压的周期用示波器测量交流电压的周期，如图2-1所示。例2-1、测得如图2-1(b所示波形上对应两点间的水平距离为5cm,“扫描时间” 旋钮的指示值为0.13/cm，则被测波形周期为：(a (b