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1、实验四 交流电压表的测量及分析一、实验目的和要求1了解交流电压测量的基本原理。2熟悉实验所用模拟电压表和数字电压表的性能参数，掌握电压表的基本测量方法。3分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系。 能对不同检波特性电压表的读数进行解释和修正，并对测量结果做误差分析。4 认真按实验内容的要求进行实验，记录有关的数据和波形，回答实验内容中提出的 有关问题，并按时提交实验报告。二、预习要求1复习好教材电子测量与仪器第五章电压测量的理论知识，掌握电压测量的基本 方法。2参照实验仪器使用说明书，预先了解实验仪器的性能指标及熟悉实验仪器各旋钮、 开关的作用。3详细阅读实验指导
2、书，作好测试记录和绘制波形的准备。三、实验原理/X一个交流电压的大小，可以用峰值U，平均值U ,有效值U,以及波形因数kf，波F峰因数KP等表征，若被测电压的瞬时值为u，则全波平均值为U =丄 J Tu (t )1 dtT o有效值为波形因数为波峰因数为U =、丄卩u 2（t ）dtT 0KF= UF UK UKP U而用来测量电压的指针式电压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，如何利用不同检波特性的电压表的示值(即/X读数)来正确求出被测电压的均值U，
3、峰值有效值U,这便是一个十分值得注意的问 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，要由电压表读数确定被/X测电压的U、U、U，般可根据表4 1的关系计算。从表41可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的/X电压测量时，就算读数相同，要正确求出被测电压的均值U、有效值U和峰值很多情 况下还需进一步的换算。更详细的波形参数请参见教材160页表5.1。电压表类型平均值检波有效值检波峰值检波波形正弦锯齿三角方波正弦锯齿三角方波正弦三角方波读数A1AA3A4A1A2A3A4A1A2A3U逅A1兀A2e A3“ A4血A1件A4丘A15UA-4卍2卫2AAAA
4、A卓a21爪3 A23 A3“ A412341Y3上22A2 一A冗A1兀A冗A3冗A4e A12 a22 A34e A12 将WY2174A交流毫伏表置于1V档位，并将输入线短接，然后接通电源，让仪器预热， 让指针稳定。 从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz，幅值为2Vpp的正弦波信 号，接到WY2174A交流毫伏表的输入端。 调节函数信号发生器的幅值输出，使WY2174A交流毫伏表的指针指示到0.7V。 4用数字示波器读出正弦波信号的峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表42。5将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波（锯齿波的对称性为 50.0时就是 三角
5、波），并调节其幅值使交流毫伏表指示均为0.7V,然后由数字示波器读出方波 和三角波信号的峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表42。6. 将WY2174A交流毫伏表（平均值检波）换为TD1914C交流数字毫伏表（有效值检波），四、实验仪器设备1.数字双踪示波器TDS1002B一台2. DDS 函数信号发生器DG1022一台3.交流模拟毫伏表（平均值检波）WY2174A一台4.交流数字毫伏表（有效值检波）TD1914C一台5.超高频毫伏表（峰值检波）WY2282一台6.数字万用表VC88E一台五、实验步骤注意：1、由于毫伏表都有量程选择，并且当量程超载时很容易损坏仪器，所以必须确 认量程的选
6、择正确，当你无法确定被测信号电压的大小时，毫伏表应选择相对 较大的量程。另外，毫伏表一般要先预热1530分钟才能获得比较稳定的输 出，当你来到实验室之后，先把实验用到的三种毫伏表先通电预热。2、测量时各种仪器分开单独与信号源连接读数，不要把各种仪器都接在一起之后 再分别读数。3、为了使到数字示波器的读数比较稳定，把示波器的采样模式设置成16 次的平 均采样。选择 1V 档位，并将其输入线短接，然后接通电源，让仪器预热和自动调零。7. 从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz，幅值为2Vpp的正弦波信 号，接到TD1914C交流数字毫伏表的输入端。调节函数信号发生器的输出幅
7、值，使交 流数字毫伏表的读数显示为0.7V,并从数字示波器上读出正弦波信号的峰值（最大 值）和有效值（均方根值），填入表 42。8将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波，并调节其幅值使交流数字毫伏表指 示均为0.7V，然后由数字示波器读出方波和三角波信号峰值（最大值）和有效值（均 方根值），填入表 42。9将 TD1914C 交流数字毫伏表换为 WY2282 超高频数显毫伏表（峰值检波），选择 4V 档位，然后接通电源，让仪器预热和自动调零（如果存在细小的零点误差是正常的）。10.从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz，幅值为2Vpp的正弦波信 号，接到超高频数显毫
8、伏表的输入端。调节函数信号发生器的输出幅值，使超高频毫 伏表的显示为0.7V，并从数字示波器上读出正弦波信号峰值（最大值）和有效值（均 方根值），填入表 42。11将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波，并调节其幅值使超高频毫伏表指 示均为0.7V，然后由数字示波器读出方波和三角波信号峰值（最大值）和有效值（均 方根值），填入表 42。12根据三种毫伏表的读数并参照表41及教材表5.1各种波形参数的关系计算出三种 波形的峰值力和有效值U然后和由数字示波器直接读出的峰值和有效值相比较， 计算它们的绝对误差和相对误差（假设数字示波器的读数是准确的），并进行误差分 析。表42毫伏表类型平均值检波
9、WY2174A有效值检波TD1914C峰值检波WY2282波形正弦方波三角正弦方波三角正弦方波三角读数0. 7V0. 7V0. 7V0. 7V0. 7V0. 7V0. 7V0. 7V0. 7V峰值U示波器 读数由读数 计算误差大小有效 值U示波器 读数由读数 计算误差大小误差分析要考虑各种因素，象原理上的、仪器上的和测量上的等。13.从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz的正弦波信号，并调节其输 出电压幅值,使数字示波器的峰值读数为1V,接着用WY2174A表、D1914C表和WY2282表进行测量，把读数填入表 43。14将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波，并
10、调节其输出电压幅值，使数字示 波器的峰值读数为IV,接着用WY2174A表、TD1914C表和聊2282表进行测量，把读 数填入表 43。表4 3输入波形正弦波方波三角波示波器读数（峰值）1V1V1VWY2174A表读数TD1914C表读数WY2282表读数误差分析注意：当用TD1914C表测量方波时如读数超过1.1V需切换成10V量程档!15根据表 43 三种毫伏表各自所测得的数据，分别计算正弦波、方波及三角波的平均 值、有效值和峰值，要求自己设计表格，把计算结果填在表格里，并根据三种不同波 形由测量值所计算出的峰值，求出计算峰值与示波器读数峰值之间的相对误差，并进 行误差分析。16. 先将
11、WY2174A交流毫伏表置于300mV档位，VC88E数字万用表设置在交流电压位置，然后从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为200Hz,幅值为200mVRMS勺 正弦波，分别接到WY2174A交流毫伏表和VC88E数字万用表上，记录两个电表的电 压读数。17. 接着保持低频信号发生器的输出电压不变，输出频率则逐渐提高为 300Hz、 400Hz、 500Hz、600Hz、800Hz、1kHz、1.5kHz、2kHz、5kHz、10kHz，在每一个频率点上， 都分别记录下两个电表的电压读数。从对比这两个电表所测得的两组数据，你发现 了什么问题？六、思考题1. 我们经常使用的万用表也有测量交流电压的功能，能否用以代替毫伏表测量交流信 号的电压？为什么？请根据实验结果并查阅有关资料作答。2. 查阅教材和其它相关资料，总结数字电压表都有哪些主要的工作特性（性能指标）？3. 查阅相关资料，回答超高频毫伏表输入探头的功用及输入端所接三通头的作用？七、实验报告的要求1 .写明实验目的。2. 简单概括实验原理。3. 写明实验所用仪器设备。4. 整理实验数据和波形，回答实验内容中提出的有关问题，分析实验结果。5. 完成思考题。
