《实训任务4.1正弦交流信号的测试资料分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实训任务4.1正弦交流信号的测试资料分析（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电工技术项目教程电工技术项目教程主编：徐超明主编：徐超明副主编：李珍副主编：李珍 姚华青姚华青陈建新陈建新 王平康王平康项目项目4 4 荧光灯照明电路的安装荧光灯照明电路的安装工作任务：双踪示波器测量信号的振幅、周期、频率。正弦交流信号的测试。单一参数正弦交流电路的测试。多参数组合正弦交流电路的测试。荧光灯照明电路测试和安装。功率因数提高的方法。实训任务实训任务4.1 4.1 正弦交流信号的测试正弦交流信号的测试4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用1. 信号发生器信号发生器函函数数信信号号发发生生器器是是一一种种能能产产生生多多种种波波形形的的信信号号发发生生器器。
2、它它的的输输出出有有正正弦弦波波，脉脉冲冲波波，方方波波、锯锯齿齿波波、三三角角波波等等多多种种信信号号，一一般般这这类类仪仪器器的的频频率率和和幅幅值值都都可可以以调调节节，频频率率范范围围覆盖很宽，从百分之一赫兹到几十兆赫兹的高频信号都有。覆盖很宽，从百分之一赫兹到几十兆赫兹的高频信号都有。常见的常见的GFG-8016GGFG-8016G函数信号发生器面板图如图函数信号发生器面板图如图4.14.1所示。所示。4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用1. 信号发生器信号发生器频率微调频率微调电源开关电源开关波形选择波形选择频率范围按钮频率范围按钮输出端子输出端子 对称
3、性调整对称性调整 振幅调整振幅调整图图4.1 GFG-8016G4.1 GFG-8016G信号发生器面板图信号发生器面板图4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用1. 信号发生器信号发生器1 1）面板介绍）面板介绍（1 1）PWRPWR开关：电源开关，提供函数发生器的工作电源。开关：电源开关，提供函数发生器的工作电源。（2 2）RANGERANGE频频率率范范围围按按钮钮：面面板板上上有有七七个个固固定定的的十十倍倍关关系系的的频频率率范范围围选选择择按钮，这七个按钮是互锁的，按下其中一个，将释放其他的按钮。按钮，这七个按钮是互锁的，按下其中一个，将释放其他的按钮。（3
4、 3）FUNCTIONFUNCTION函函数数波波形形选选择择按按钮钮：三三个个互互锁锁的的按按钮钮可可提提供供选选择择需需要要的的输输出出波波形形。按按一一个个开开关关可可将将先先前前的的设设定定解解除除。可可提提供供的的波波形形有有方方波波、三三角角波波和正弦波，以满足大多数的应用。和正弦波，以满足大多数的应用。（4 4）MULTIPLIERMULTIPLIER频频率率调调整整按按钮钮：提提供供在在各各挡挡位位的的频频率率范范围围之之内内调调整整所所需需的频率。可从刻度的频率。可从刻度0.20.2校正到校正到2.02.0，而频率旋钮的动态范围是，而频率旋钮的动态范围是10001000：1
5、1。（5 5）DUTYDUTY和和INVINV：输输出出波波形形及及TTLTTL或或CMOSCMOS脉脉冲冲输输出出的的周周期期对对称称性性由由DUTYDUTY旋旋钮钮控控制制。当当此此旋旋钮钮位位于于CALCAL位位置置时时，输输出出波波形形的的时时间间对对称称比比是是50/5050/50或或近近似似100%100%的对称性。的对称性。4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用1. 信号发生器信号发生器（6 6）OFFSETOFFSET直直流流偏偏移移控控制制量量：当当OFFSETOFFSET拉拉起起时时，可可控控制制直直流流偏偏移移量量，调调整整输输出出波波形形的的直
6、直流流偏偏移移量量。特特别别需需要要注注意意的的是是，偏偏移移量量加加上上振振幅幅的的设设定值不能超过最大峰值，否则会发生箝位现象。定值不能超过最大峰值，否则会发生箝位现象。（7 7）输输出出衰衰减减及及振振幅幅调调整整钮钮：本本旋旋钮钮可可连连续续调调整整输输出出波波形形到到20dB20dB衰衰减减及及调调整整振振幅幅，将将此此旋旋钮钮拉拉出出，则则输输出出再再衰衰减减20 20 dBdB，输输出出最最大大衰衰减减为为40dB40dB。（8 8）OUTPUTOUTPUT输输出出端端子子：在在输输出出端端子子开开路路时时，可可输输出出振振幅幅高高达达20Vp-p20Vp-p的的方波、三角波、正
7、弦波、斜波及脉冲波。（在不按下方波、三角波、正弦波、斜波及脉冲波。（在不按下ATTATT键时）。键时）。（9 9）VCF VCF INPUTINPUT电电压压控控制制频频率率输输入入端端子子：VCFVCF输输入入端端子子可可自自外外部部输输入入电电压压扫扫描描频频率率。在在VCFVCF输输入入端端输输入入约约+10V+10V的的电电压压，可可使使函函数数发发生生器器的的频频率率向向下下降降至至10001000：1 1；在在VCFVCF输输入入一一个个负负压压值值，可可使使函函数数发发生生器器的的频频率率向向上上增加。增加。（1010）PULSE PULSE OUTPUTOUTPUT脉脉冲冲输输
8、出出：TTLTTL或或CMOSCMOS输输出出信信号号用用于于驱驱动动TTLTTL或或CMOSCMOS逻辑电路。逻辑电路。4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用1. 信号发生器信号发生器（1111）CMOSCMOS电电压压控控制制：将将CMOSCMOS电电位位控控制制旋旋钮钮拉拉出出，可可提提供供5V5V15V15V的的连连续可变的续可变的CMOSCMOS所需电压输出。所需电压输出。（1212）脉脉冲冲输输出出开开关关：按按下下或或拉拉起起选选择择开开关关，可可观观察察TTLTTL和和CMOSCMOS输输出出。按下为按下为TTLTTL脉冲输出，拉起为脉冲输出，拉起为C
9、MOSCMOS脉冲输出。脉冲输出。2 2）基本操作方法）基本操作方法（1 1）按下）按下“电源电源”开关，仪器接通电源，电源指示灯亮。开关，仪器接通电源，电源指示灯亮。（2 2）按下）按下“波形选择波形选择”按钮选择所需的波形。按钮选择所需的波形。（3 3）按按下下“频频率率范范围围”按按钮钮选选择择所所需需信信号号的的频频率率，并并对对所所需需信信号号频频率率进行调整。进行调整。（4 4）当需要小信号输出时，选择）当需要小信号输出时，选择“输出衰减输出衰减”按钮。（作非正弦周期按钮。（作非正弦周期信号谐波分析实验的信号源时，一般不用此按钮。）信号谐波分析实验的信号源时，一般不用此按钮。）（5
10、 5）“振幅调整钮振幅调整钮”可以调节信号需要的输出幅度。可以调节信号需要的输出幅度。3 3）使用注意事项）使用注意事项（1 1）信信号号发发生生器器输输出出探探头头的的黑黑夹夹子子和和红红夹夹子子严严禁禁短短接接（即即信信号号源源输输出出不不可短路，否则会烧坏器件）。可短路，否则会烧坏器件）。（2 2）信信号号发发生生器器的的输输出出探探头头的的接接地地端端（黑黑夹夹子子）应应和和电电路路的的地地连连接接（公公共接地）。共接地）。（3 3）输输出出大大信信号号时时，例例如如输输出出0.1V0.1V，直直接接调调节节“振振幅幅调调整整钮钮”不不需需衰衰减减，由交流毫伏表测量为由交流毫伏表测量为
11、0.1V0.1V。（4 4）输输出出微微弱弱信信号号时时，例例如如5mV5mV，必必须须先先调调节节衰衰减减按按钮钮（分分为为20dB20dB和和40dB40dB，单单按按下下20dB20dB衰衰减减1010倍倍，单单按按下下40dB40dB衰衰减减100100倍倍，同同时时按按下下20dB20dB和和40dB40dB衰减衰减10001000倍），再调节倍），再调节“振幅调整钮振幅调整钮”，由交流毫伏表测量出，由交流毫伏表测量出5mV5mV。（5 5）频率调整方法，先选择频率范围，再进行频率细调。）频率调整方法，先选择频率范围，再进行频率细调。4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪
12、器的认识和使用1. 信号发生器信号发生器2. 晶体管毫伏表晶体管毫伏表4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用晶晶体体管管毫毫伏伏表表是是电电路路实实验验中中常常用用的的交交流流电电压压测测量量仪仪器器。它它具具有有输输入入阻阻抗抗大大，准准确确度度高高，工工作作稳稳定定，电电压压测测量量范范围围广广，工作频带宽等特点。工作频带宽等特点。常见的常见的CA2172CA2172晶体管毫伏表的面板图如图晶体管毫伏表的面板图如图4.24.2所示。所示。2. 晶体管毫伏表晶体管毫伏表4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用图图4.2 CA21724.2 C
13、A2172晶体管毫伏表面板图晶体管毫伏表面板图表头表头机械调零机械调零电源开关电源开关量程转换开关量程转换开关输入接口输入接口2. 晶体管毫伏表晶体管毫伏表4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用晶晶体体管管毫毫伏伏表表在在结结构构上上与与普普通通万万用用表表有有些些相相似似，由由表表头头、刻刻度度面面板板和和量量程程转转换换开开关关等等组组成成，不不同同的的是是它它的的输输入入线线不不用用万万用用表表那那样样的的两两支支表表笔笔，而而用用同同轴轴屏屏蔽蔽电电缆缆，电电缆缆的的外外层层是是接接地地线线，其其目目的的是是为为了了减减小小外外来来感感应应电电压压的的影影响响
14、，电电缆缆端端接接有有两两个个夹夹子子，用用来来作作输输入入接接线线端端。毫毫伏伏表表的的背背面面连连着着220V220V的的工工作作电电源源线线，使使用用220V220V交交流流电电压压，经经整整流流后后供供晶晶体体管管毫毫伏伏表表作为工作电源。作为工作电源。1 1）面板介绍）面板介绍（1 1）表头）表头表表头头用用于于指指示示测测量量值值。有有0 01.11.1和和0 03.53.5两两行行均均匀匀标标尺尺刻刻度度，用用于于指指示示交交流流电电压压有有效效值值。CA2172CA2172毫毫伏伏表表采采用用一一个个延延长长刻刻度度，使使读读数数范范围围大大于于传传统的满刻度，如表统的满刻度，
15、如表4.14.1所示。所示。表表4.1 4.1 毫伏表传统满刻度与延伸满刻度对照表毫伏表传统满刻度与延伸满刻度对照表2. 晶体管毫伏表晶体管毫伏表4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用传统满刻度传统满刻度延伸满刻度延伸满刻度01.001.1203.1(3.2)03.5-200dB-20+1dB-20+2dBm-20+3.2dBm当当“转转换换开开关关”放放置置在在1mV1mV，10mV10mV，100mV100mV，1V1V，10V10V，100V100V等等档档位位时时，观观察察0 01.11.1的的刻刻度度线线；当当“转转换换开开关关”放放置置300V300V，3
16、mV3mV，30mV30mV，300mV300mV，3V3V，30V30V等档位时，观察等档位时，观察0 03.53.5刻度线。刻度线。2. 晶体管毫伏表晶体管毫伏表4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用（2 2）调零）调零指指针针的的机机械械调调零零。黑黑色色标标志志的的螺螺丝丝调调节节CH1CH1的的指指针针，红红色色标标志志的的螺螺丝丝调调节节CH2CH2的指针。的指针。（3 3）量程转换开关）量程转换开关电电压压范范围围，1212个个档档位位：300V300V，1mV1mV，3mV3mV，10mV10mV，30mV30mV，100mV100mV，300mV30
17、0mV，1V1V，3V3V，10V10V，30V30V，100V100V。分分贝贝范范围围1212个个档档位位-70dB-70dB+40dB+40dB相相邻邻两两档档相相差差10dB10dB。当当“转转换换开开关关”放放至至某某档档时时，表表头头最最大大示示值值为为该该档档量量程程。如如“转换开关转换开关”放置放置1010伏档，表头最大有效示值为伏档，表头最大有效示值为1010伏。伏。（4 4）输入接口）输入接口用于输入测量信号的接口，分为用于输入测量信号的接口，分为CH1CH1和和CH2CH2相对独立接口。相对独立接口。（5 5）电源开关）电源开关控制毫伏表是否接入市电。控制毫伏表是否接入市
18、电。2. 晶体管毫伏表晶体管毫伏表4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用（6 6）指示灯）指示灯电源正常接入时指示灯发光。电源正常接入时指示灯发光。2 2）基本操作方法）基本操作方法（1 1）关掉电源，检查指针是否在零位，如果有偏差，调整机械调零。）关掉电源，检查指针是否在零位，如果有偏差，调整机械调零。（2 2）将将档档位位选选择择开开关关设设置置在在100V100V档档，接接通通220220伏伏交交流流电电压压，闭闭合合电电源源开关，电源指示灯亮。开关，电源指示灯亮。（3 3）将测试线连接到输入端口，开始测量。）将测试线连接到输入端口，开始测量。（4 4）根根据据
19、被被测测电电压压的的大大约约值值，选选择择适适当当的的量量程程，如如果果不不知知道道被被测测电电压压数数值值，应应将将量量程程转转换换开开关关旋旋到到最最大大档档位位（测测电电压压后后再再根根据据读读数数逐逐渐渐降降低低量量程程，直直到到适适当当的的量量程程为为止止）。测测量量的的读读数数刻刻度度一一般般使使表表针针偏偏转转至至满刻度的满刻度的2 23 3为佳。为佳。（5 5）测量完毕，量程转换开关应放置在最大档位。）测量完毕，量程转换开关应放置在最大档位。3 3）使用注意事项）使用注意事项（1 1）本晶体管毫伏表灵敏度较高，打开电源后，在较低量程时由于干）本晶体管毫伏表灵敏度较高，打开电源后
20、，在较低量程时由于干扰信号（感应信号）的作用，指针会发生偏转，称为自起现象。所以扰信号（感应信号）的作用，指针会发生偏转，称为自起现象。所以在不测试信号时应将量程旋钮旋到较高量程档，以防打弯指针。在不测试信号时应将量程旋钮旋到较高量程档，以防打弯指针。（2 2）晶晶体体管管毫毫伏伏表表接接入入被被测测电电路路时时，其其接接地地端端（黑黑夹夹子子）应应该该始始终终接接在在电路的地上（称为公共接地），以防干扰。电路的地上（称为公共接地），以防干扰。（3 3）使使用用前前应应先先检检查查量量程程旋旋钮钮与与量量程程标标记记是是否否一一致致，若若错错位位会会产产生生读读数数错误。错误。（4 4）晶体管
21、毫伏表只能用来测量正弦交流信号的有效值。）晶体管毫伏表只能用来测量正弦交流信号的有效值。（5 5）在在测测量量接接线线时时，先先接接上上地地线线夹夹子子，再再接接另另一一个个（信信号号线线）夹夹子子。测测量量完完毕毕拆拆线线时时则则相相反反，先先拆拆另另一一个个（信信号号线线）夹夹子子，再再拆拆地地线线夹夹子子。这这样样可可避避免免当当人人手手触触及及不不接接地地的的另另一一个个（信信号号线线）夹夹子子时时，交交流流电电通通过过仪仪表与人体构成回路，形成数十伏的感应电压，打坏表针。表与人体构成回路，形成数十伏的感应电压，打坏表针。（6 6）使用时间较长后，应多次检查零点是否正确，以免带来附加误
22、差。）使用时间较长后，应多次检查零点是否正确，以免带来附加误差。（7 7）本本晶晶体体管管毫毫伏伏表表测测量量电电压压的的频频率率范范围围为为10Hz10Hz2MHz2MHz。超超出出测测量量电电压压的的频频率率范范围围的的交交流流电电压压，不不宜宜用用该该表表进进行行测测量量，因因为为仪仪表表的的频频带带宽宽度度不不够带来的测量误差很大。够带来的测量误差很大。2. 晶体管毫伏表晶体管毫伏表4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用示示波波器器是是时时域域分分析析的的最最典典型型仪仪器
23、器，使使用用示示波波器器可可直直观观地地看看到到电信号随时间变化的图形。电信号随时间变化的图形。数数字字示示波波器器工工作作原原理理是是首首先先将将被被测测信信号号抽抽样样和和量量化化，变变为为二二进进制制信信号号存存贮贮起起来来，再再从从存存贮贮器器中中取取出出信信号号的的离离散散值值，通通过过算法将离散的被测信号以连续的形式在屏幕上显示出来。算法将离散的被测信号以连续的形式在屏幕上显示出来。数数字字示示波波器器具具有有波波形形触触发发、储储存存、显显示示、测测量量、波波形形数数据据处处理理等等优优点点，使使用用日日益益普普及及。这这里里以以UT2000UT2000系系列列的的数数字字存存储
24、储示示波波器器为为例例介介绍绍数数字字示示波波器器的的性性能能和和使使用用方方法法。图图4.34.3所所示示为为UT2000UT2000系列的数字存储示波器外形图。系列的数字存储示波器外形图。3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用图图4.3 UT20004.3 UT2000系列的数字存储示波器系列的数字存储示波器3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用1 1）面板介绍）面板介绍图图4.44.4所示为所示为UT2000UT2000系列示波器面板操作示意图。系列示波器面板操作示意图。（1 1）电源开关
25、：控制示波器电源的通断。）电源开关：控制示波器电源的通断。（2 2）模模拟拟信信号号输输入入：用用于于连连接接输输入入电电缆缆，以以便便输输入入被被测测信信号号，共共有有两两路路，CH1CH1和和CH2CH2。（3 3）探头补偿信号输出：提供）探头补偿信号输出：提供1kHz1kHz，3V3V的基准信号，用于示波器的自检。的基准信号，用于示波器的自检。（4 4）垂垂直直控控制制：用用于于选选择择被被测测信信号号，控控制制现现实实的的被被测测信信号号在在Y Y轴轴方方向向的的大大小或移动。小或移动。（5 5）水平控制：用于控制显示的波形在水平轴方向的变化。）水平控制：用于控制显示的波形在水平轴方向
26、的变化。（6 6）触发控制：用于控制显示的被测信号的稳定性。）触发控制：用于控制显示的被测信号的稳定性。（7 7）运行控制：提供）运行控制：提供“自动调整自动调整”和和“显示静止显示静止”两种选择。两种选择。（8 8）常用菜单：提供显示方式、测量方式、光标方式、采样频率、应用）常用菜单：提供显示方式、测量方式、光标方式、采样频率、应用方式等选择。方式等选择。（9 9）显示界面：用于显示被测信号的波形，测量刻度，以及操作菜单，）显示界面：用于显示被测信号的波形，测量刻度，以及操作菜单，如图如图4.54.5所示。所示。3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认
27、识和使用图图4.4 UT20004.4 UT2000系列示波器面板操作示意图系列示波器面板操作示意图5 53. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用图图4.5 4.5 显示界面说明图显示界面说明图3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用2 2）基本操作方法）基本操作方法（1 1）垂直通道调整及电压参数测量）垂直通道调整及电压参数测量探头：在输入信号插座上接上测试探头，探头如图探头：在输入信号插座上接上测试探头，探头如图4.64.6所示。所示。Y Y通通道道选选择择：按按CH1 CH1 可可取取得得CH
28、1CH1的的控控制制权权，随随后后，垂垂直直位位置置旋旋钮钮和和电电压压挡挡开开关关只只对对CH1CH1信信号号有有效效而而对对CH2CH2信信号号无无效效。若若要要在在屏屏幕幕上上关关闭闭CH1CH1信信号号，则应先按以下则应先按以下CH1CH1键，再按键，再按OFFOFF键。键。按按CH1 CH1 键键调调出出CH1 CH1 菜菜单单。再再按按屏屏幕幕菜菜单单选选择择键键F4F4将将衰衰减减设设为为1X1X，屏屏幕幕菜菜单中的单中的“探头衰减探头衰减”就被设置为就被设置为1X1X。输输入入耦耦合合选选择择：按按屏屏幕幕菜菜单单选选择择键键F1F1可可选选择择输输入入耦耦合合方方式式，耦耦合
29、合方方式式共有接地、交流和直流共有接地、交流和直流3 3种。种。Y Y轴位移调整：旋转轴位移调整：旋转Y Y 轴位移旋钮，可对波形进行轴位移旋钮，可对波形进行Y Y轴位移调整。轴位移调整。3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用电电压压测测量量读读数数：旋旋转转电电压压挡挡位位调调整整开开关关，可可改改变变每每格格电电压压挡挡位位的的指指示示值值（显显示示在在屏屏幕幕上上）。通通过过计计算算可可得得到到实实际际电电压压值值。（电电压压值值= = 每每挡挡指指示值示值格数）格数）（2 2）扫描调整及时间参数测量）扫描调整及时间参数测量时时间间挡挡位
30、位调调整整：按按水水平平系系统统菜菜单单按按钮钮，调调出出扫扫描描菜菜单单。按按屏屏幕幕菜菜单单选选择择键键可可对对该该菜菜单单进进行行设设置置。旋旋转转时时间间挡挡调调整整开开关关可可调调整整每每大大格格的的扫扫描描时时间值，时间挡位值指示在屏幕上显示。间值，时间挡位值指示在屏幕上显示。调调整整X X轴轴位位移移旋旋钮钮，可可使使被被测测信信号号波波形形的的后后沿沿（或或者者前前沿沿）对对准准 X=0X=0的的轴线以利于比较精确地读数。轴线以利于比较精确地读数。时间参数测量：通过计算可得到被侧信号的周期时间参数测量：通过计算可得到被侧信号的周期T T。（。（T= T= 时间挡位值时间挡位值格
31、数）格数）3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用图图4.6 4.6 示波器探头示波器探头3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用（3 3）稳定触发调整）稳定触发调整触触发发调调节节的的作作用用 当当触触发发调调节节不不当当时时，显显示示的的波波形形将将出出现现不不稳稳定定现现象象。所所谓谓波波形形不不稳稳定定，是是指指波波形形左左右右移移动动不不能能停停止止在在屏屏幕幕上上，或或者者，出出现现多多个波形交织在一起，无法清楚地显示波形。个波形交织在一起，无法清楚地显示波形。触触发发调调节节是是示示波
32、波器器操操作作的的难难点点和和易易错错点点，触触发发部部分分调调节节的的关关键键是是正正确确选选择触发源信号。择触发源信号。触触发发源源选选择择 按按触触发发菜菜单单键键调调出出触触发发菜菜单单，用用屏屏幕幕菜菜单单键键F2F2选选择择触触发发源。源。触发源选择原则如下：触发源选择原则如下：a.a.单单路路测测试试时时，触触发发源源必必须须与与被被测测信信号号所所在在通通道道一一致致，例例如如，Y Y通通道道CH1CH1测试时触发源必须选测试时触发源必须选CH1CH1，否则波形将不稳定。，否则波形将不稳定。3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用
33、b.b.两个同频信号双路测试时，应选信号强的一路为触发信号源。两个同频信号双路测试时，应选信号强的一路为触发信号源。c.c.两个有整倍数频率关系的信号，应选频率低的一路作为触发信号源。两个有整倍数频率关系的信号，应选频率低的一路作为触发信号源。d.d.两两路路没没有有整整倍倍数数频频率率关关系系的的信信号号，无无法法同同时时稳稳定定显显示示，除除非非用用存存储储方方式。式。在在屏屏幕幕上上，可可以以看看到到触触发发源源指指示示、触触发发电电平平数数值值、触触发发电电平平指指示示线线。触触发电平指示线只有在调发电平指示线只有在调“LEVELLEVEL”旋钮时才出现，随后自动消失。旋钮时才出现，随
34、后自动消失。触触发发电电平平调调整整 调调整整电电平平旋旋钮钮使使触触发发电电平平线线进进入入被被测测信信号号电电压压范范围围内内，可可使使波波形形稳稳定定；按按50%50%按按钮钮可可使使触触发发电电平平自自动动调调整整到到被被测测电电压压值值的的中中点点，从而使波形稳定。从而使波形稳定。当当选选择择正正弦弦波波信信号号为为触触发发源源时时，仅仅正正弦弦波波一一路路信信号号稳稳定定，此此时时非非正正弦弦波波，如方波信号就不稳定。如方波信号就不稳定。3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用（4 4）校准信号的使用）校准信号的使用校校准准信信号号的
35、的作作用用 示示波波器器提提供供一一个个频频率率为为1kHz1kHz电电压压为为3V3V的的校校准准信信号号，其作用是：其作用是：a. a. 可以用于检查示波器自身的测量是否准确。可以用于检查示波器自身的测量是否准确。b. b. 可以检查输入探头是否完好。可以检查输入探头是否完好。c. c. 当使用比较法测量其他信号时，体统一个标准作为参考信号。当使用比较法测量其他信号时，体统一个标准作为参考信号。校准信号的接入，如图校准信号的接入，如图4.74.7所示。所示。校校准准信信号号的的测测量量 当当测测得得校校准准信信号号为为1kHz1kHz，3V3V时时，说说明明接接入入探探头头线线完完好，并且
36、示波器好，并且示波器Y Y通道和通道和X X通道测试准确。通道测试准确。3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用图图4.7 4.7 校准信号接入示意图校准信号接入示意图3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用3 3）示波器应用示例）示波器应用示例（1 1）简单正弦波信号观测）简单正弦波信号观测观测电路中一未知信号，迅速显示和测量信号的频率和峰峰值。观测电路中一未知信号，迅速显示和测量信号的频率和峰峰值。欲迅速显示该信号，请按如下步骤操作：欲迅速显示该信号，请按如下步骤操作： 将探头菜单衰减系数设定为
37、将探头菜单衰减系数设定为1010，并将探头上的开关设定为，并将探头上的开关设定为1010。 将将CH1CH1的探头连接到电路被测点。的探头连接到电路被测点。 按下按下 AUTO AUTO 按钮。按钮。数数字字存存储储示示波波器器将将自自动动设设置置使使波波形形显显示示达达到到最最佳佳。在在此此基基础础上上，可可以以进一步调节垂直、水平挡位，直至波形的显示符合所需的要求。进一步调节垂直、水平挡位，直至波形的显示符合所需的要求。3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用（2 2）进行自动测量信号的电压和时间参数）进行自动测量信号的电压和时间参数数数字字
38、存存储储示示波波器器可可对对大大多多数数显显示示信信号号进进行行自自动动测测量量。欲欲测测量量信信号号频频率率和和峰峰值，请按如下步骤操作：峰峰值，请按如下步骤操作：按按 MEASURE MEASURE 按键，以显示自动测量菜单；按键，以显示自动测量菜单；按下按下 F1 F1 ，进入测量菜单种类选择；，进入测量菜单种类选择； 按下按下 F3 F3 ，选择电压类；，选择电压类； 按下按下 F5 F5 翻至翻至2/42/4页，再按页，再按 F3 F3 选择测量类型，峰峰值；选择测量类型，峰峰值； 按下按下 F2 F2 ，进入测量菜单种类选择，再按，进入测量菜单种类选择，再按 F4 F4 选择时间类
39、；选择时间类；按按 F2 F2 即可选择测量类型：频率。即可选择测量类型：频率。此此时时，峰峰峰峰值值和和频频率率的的测测量量值值分分别别显显示示在在 F1 F1 和和 F2F2的的位位置置，如如图图4.84.8所所示。示。3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用（3 3）双踪显示正弦波并观测延时）双踪显示正弦波并观测延时与与上上例例相相同同，设设置置探探头头和和数数字字存存储储示示波波器器通通道道的的探探头头衰衰减减系系数数为为1010。将将数数字字存存储储示示波波器器CH1CH1通通道道与与电电路路信信号号输输入入端端相相接接，CH2CH2通
40、通道道则则与与输输出出端相接。操作步骤如下：端相接。操作步骤如下：显示显示CH1CH1通道和通道和CH2CH2通道的信号通道的信号a. a. 按下按下 AUTO AUTO 按钮；按钮；b. b. 继续调整水平、垂直挡位直至波形显示满足您的测试要求；继续调整水平、垂直挡位直至波形显示满足您的测试要求；c. c. 按按 CH1 CH1 按按键键选选择择CH1CH1，旋旋转转垂垂直直位位置置旋旋钮钮，调调整整CH1CH1波波形形的的垂垂直直位位置；置；d. d. 按按 CH2 CH2 按按键键选选择择CH2CH2，如如前前操操作作，调调整整CH2CH2波波形形的的垂垂直直位位置置。使使通通道道1 1
41、、2 2的波形既不重叠在一起，又利于观察比较。的波形既不重叠在一起，又利于观察比较。3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用测量正弦信号通过电路后产生的延时，并观察波形的变化。测量正弦信号通过电路后产生的延时，并观察波形的变化。a.a.自动测量通道延时自动测量通道延时按按 MEASURE MEASURE 按钮以显示自动测量菜单。按钮以显示自动测量菜单。按按 F1 F1 键，进入测量菜单种类选择；键，进入测量菜单种类选择；按按 F4 F4 键，进入时间类测量参数列表；键，进入时间类测量参数列表；按按两两次次 F5 F5 键键，进进入入3/33/3页
42、页；按按 F2 F2 键键，选选择择延延迟迟测测量量；按按 F1 F1 键键，选选择择从从CH1CH1，再再按按下下 F2 F2 键键，选选择择到到CH2CH2，然然后后按按 F5 F5 确确定定键键。此此时时，您您可以在可以在 F1 F1 区域的区域的“CH1-CH2CH1-CH2延迟延迟”下看到延迟值。下看到延迟值。b.b.观察波形的变化（如图观察波形的变化（如图4.94.9所示）所示）3. 3. 示波器示波器4.1.1 4.1.1 常用仪器的认识和使用常用仪器的认识和使用图图4.8 4.8 示波器测量正弦波信号图示波器测量正弦波信号图 图图4.9 4.9 波形延时观测波形延时观测实训4-
43、1：用示波器观察并测量正弦交流信号的参数实训流程：实训流程：1 1）标准信号的幅值和频率的测量）标准信号的幅值和频率的测量根根据据图图4.74.7接接入入校校准准信信号号，用用示示波波器器测测量量信信号号幅幅值值和和频频率率，并并记记录录在在表表4-24-2和表和表4-34-3中。中。表表4-2 标准信号幅值的测量标准信号幅值的测量每格电压挡位的指示值（每格电压挡位的指示值（mV）标准信号峰峰值所占格数标准信号峰峰值所占格数标准信号峰峰值读数（标准信号峰峰值读数（V）表表4-3 标准信号频率的测量标准信号频率的测量扫描时间挡位值（扫描时间挡位值（s）一周期所占格数一周期所占格数标准信号周期读数
44、（标准信号周期读数（ms）信号频率读数（信号频率读数（kHz）实训4-1：用示波器观察并测量正弦交流信号的参数2）用示波器和晶体管毫伏表测量正弦波信号的幅值和有效值）用示波器和晶体管毫伏表测量正弦波信号的幅值和有效值（1）按照图）按照图4.10连接。连接。图图4.10 信号发生器与示波器的连接信号发生器与示波器的连接（2）设置低频信号发生器。）设置低频信号发生器。波波形形选选择择：正正弦弦波波；输输出出衰衰减减：0dB；输输出出信信号号频频率率1kHz；调调节节“振振幅幅调调整整”旋钮，使信号发生器电压表头的读数为旋钮，使信号发生器电压表头的读数为1.0V。（3）用晶体管毫伏表测量输出信号的电
45、压值（有效值）。）用晶体管毫伏表测量输出信号的电压值（有效值）。（4）用示波器显示和测量信号的电压值。）用示波器显示和测量信号的电压值。实训4-1：用示波器观察并测量正弦交流信号的参数（5）改改变变低低频频信信号号发发生生器器 “输输出出衰衰减减”位位置置，用用晶晶体体管管毫毫伏伏表表测测量量信信号号的的电电压压值值，用用示示波波器器显显示示和和测测量量信信号号的的电电压压值值，计计算算有有效效值值，记记录录在在表表4-4中，并与晶体管毫伏表测量的值进行比较。中，并与晶体管毫伏表测量的值进行比较。表表4-4 示波器和晶体管毫伏表示波器和晶体管毫伏表1测量信号的电压值测量信号的电压值“输出衰减输
46、出衰减”所在位置所在位置0dB-20dB-40dB每格电压挡位的指示值（每格电压挡位的指示值（mV）正弦波峰峰值所占格数正弦波峰峰值所占格数正弦波峰峰值读数（正弦波峰峰值读数（V）正弦波有效值（计算值）（正弦波有效值（计算值）（V）晶体管毫伏表测量的电压值（晶体管毫伏表测量的电压值（V）实训4-1：用示波器观察并测量正弦交流信号的参数注注意意：信信号号发发生生器器的的电电压压表表头头或或者者晶晶体体管管毫毫伏伏表表测测量量出出的的值值是是有有效效值值，而而示示波波器器直直接接测测出出的的是是信信号号电电压压的的峰峰峰峰值值，要要经经过过换换算算才才能能求求得得有有效效值值。另另外外，由由于于示
47、示波波器器往往往往使使用用探探头头测测量量，这这时时被被测测信信号号可可能能有有10：1的的衰减，因此在计算中要考虑这一影响。衰减，因此在计算中要考虑这一影响。3）用示波器测量信号周期）用示波器测量信号周期测测量量信信号号的的周周期期时时，应应将将水水平平扫扫描描时时间间挡挡位位值值置置于于合合适适的的位位置置，使使示示波波器器的的屏屏幕幕上上显显示示的的一一个个周周期期占占有有足足够够的的格格数数，按按表表4-5所所列列，测测量量信信号号的的周期，计算其频率。周期，计算其频率。表表4-5 4-5 示波器测量信号周期示波器测量信号周期信号频率（信号频率（kHz）1550100扫描时间挡位值扫描
48、时间挡位值一周期所占格数一周期所占格数信号的周期（信号的周期（s）读数）读数测出的信号频率读数测出的信号频率读数实训4-1：用示波器观察并测量正弦交流信号的参数4）用用示示波波器器观观察察并并测测试试正正弦弦交交流流信信号号的的波波形形（1）按照图）按照图4.11连接。连接。（2）信信号号源源还还是是采采用用1V、1kHz的的正正弦弦交交流流信号。信号。用示波器观察信号源的波形。用示波器观察信号源的波形。（3）用用CH1通通道道观观察察电电阻阻两两端端（探探头头信信号号线线接接a端端，探探头头地地线线接接b端端）的的电电压压波波形形；用用CH2通通道道观观察察电电容容两两端端（探探头头信信号号
49、线线接接b，探头地线接探头地线接c端）的电压波形。端）的电压波形。图图4.11 4.11 测试电路图测试电路图（4）通过观察和测量可得到下列结论。）通过观察和测量可得到下列结论。信号源的波形是信号源的波形是_ （正弦波（正弦波/非正弦波），电阻和电容端非正弦波），电阻和电容端电压的波形是电压的波形是_ （正弦波（正弦波/非正弦波）。非正弦波）。 实训4-1：用示波器观察并测量正弦交流信号的参数电阻端电压的峰电阻端电压的峰-峰值是峰值是 V，周期，周期是是 s；电电容容端端电电压压的的峰峰-峰峰值值是是 V，周周期期是是 s。电电阻阻端端电电压的波形与电容端电压的波形压的波形与电容端电压的波形
50、（没有延时（没有延时/出现延时）。出现延时）。2024/7/21394.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念 电电路路中中，大大小小和和方方向向均均随随时时间间作作周周期期性性变变化化的的电电流流和和电电压压，分分别别称称为为交交变变电电流流和和交交变变电电压压，统统称称为为交交流流电电。电电流流和和电电压压的的大大小小和和方方向向随随时时间间按按正正弦弦规规律律变变化化的的，称称为为正正弦弦交交流流电。电。 正正弦弦交交流流电电可可通通过过变变压压器器任任意意变变换换电电流流、电电压压，方方便便输输送送、分分配配和和使使用用，广广泛泛应应用用于于电电力力供供电电系系统
51、统中中；在在通通信信电电路路和和自自控控系系统统中中的的信信号号，虽虽然然不不是是按按正正弦弦方方式式变变化化，但但可可通通过过傅傅氏氏变变换换展展开开成成正正弦弦量量的的迭迭加加。此此外外，交交流流发发电电机机和和交交流流电电动动机机都都比比直直流流的的简简单单、经经济济和和耐耐用用。所所以以研研究究交交流流电电不不论论在在理论上还是实际应用上都有重要意义和价值。理论上还是实际应用上都有重要意义和价值。4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念1.正弦交流电的产生正弦交流电的产生如如图图4.12所所示示，让让矩矩形形线线圈圈在在匀匀强强磁磁场场中中匀匀速速转转动动，由由
52、于于线线圈圈在在作作切切割割磁磁力力线线运运动动，线线圈圈中中就就有有感感应应电电动动势势产产生生。电电流流计计中中就就可可以以看看到到线线圈圈每每转转一一周周，指指针针左左右右摆摆动动一一次次。可可以以证证明明，当当线线圈圈匝匝数数n，线线圈圈边边的的长长度度l，线线圈圈匀匀速速转转动动线线速速度度为为v，匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B时时，线线圈圈产产生生的的感感应电动势。应电动势。其中其中图图4.12 4.12 正弦交流电的产生正弦交流电的产生外接电路中的电流也是正弦量，即外接电路中的电流也是正弦量，即端子间的电压端子间的电压2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流
53、电的物理量4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念以电压为例，正弦量与时间的函数关系一般可表示为以电压为例，正弦量与时间的函数关系一般可表示为图图4.13 4.13 正弦交流电的波形正弦交流电的波形该式称为瞬时值表达式。该式称为瞬时值表达式。式中的式中的Um、和和u三个参数分别称三个参数分别称为振幅、角频率和初相位。为振幅、角频率和初相位。这就是正弦量的三要素，它们分别反映了正弦量的这就是正弦量的三要素，它们分别反映了正弦量的3个方面，即个方面，即正弦量的大小、变化快慢和变化的状态。正弦交流电压的波形正弦量的大小、变化快慢和变化的状态。正弦交流电压的波形如图如图4.13
54、所示。所示。2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流电的物理量4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念1）交流电大小的描述）交流电大小的描述（1）振幅）振幅振幅指正弦量在一个周期内所能达到的振幅指正弦量在一个周期内所能达到的最大数值。振幅也称最大值、幅值或峰最大数值。振幅也称最大值、幅值或峰值。如正弦电压值。如正弦电压其振幅为其振幅为5V，而，而其其振振幅幅也也是是5V。振振幅幅通通常常用用带带下下标标m的的大大写写字字母母表表示示，如如正弦电压和电流的振幅值分别用正弦电压和电流的振幅值分别用Um和和Im表示。表示。2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流电
55、的物理量4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念（2）有效值）有效值工程上常用有效值来衡量周期量的大小。工程上常用有效值来衡量周期量的大小。交交流流电电的的有有效效值值是是用用热热效效应应来来确确定定的的。假假设设在在一一个个线线性性电电阻阻R上上，分分别别通通以以直直流流电电流流I和和正正弦弦电电流流i，若若在在一一个个周周期期T的的时时间间内内，它它们们在在电电阻阻R上上所所产产生生的的热热效效应应相相同同，则则该该直直流流电电流流I就就定定义义为为正正弦弦电电流流i的的有有效效值值，并并规规定定用用大大写写字字母母表表示示有有效效值值，如如U和和I分别表示正弦电压
56、和电流的有效值。分别表示正弦电压和电流的有效值。直直流流电电流流I和和正正弦弦电电流流i分分别别通通过过R时时在在一一个个周周期期T内内产产生生的的热热量分别为量分别为2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流电的物理量4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念一个周期一个周期T内，它们的热效应相同，可得交流电流的有效值内，它们的热效应相同，可得交流电流的有效值将正弦电流将正弦电流 代入并计算可得代入并计算可得同样可得正弦电压、正弦电动势的有效值同样可得正弦电压、正弦电动势的有效值2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流电的物理量4.1.2 4.1.2 正弦交流
57、电的基本概念正弦交流电的基本概念 通通常常所所说说的的交交流流电电压压、电电流流的的大大小小都都是是指指有有效效值值。如如日日常常生生活活中中使使用用的的220V交交流流电电就就是是指指电电压压的的有有效效值值为为220V。常常用用的的交交流流电电压压表表和和交交流流电电流流表表所所指指示示的的是是交交流流有有效效值值；交交流流电电气气设设备备铭铭牌牌上上所所标标的的额额定定电电压压、额额定定电电流流值值也也都都是是有有效效值值。但但是是，电电容容器器及及其其他他电电气气设设备备绝绝缘缘的的耐耐压压、整整流流器器的的击击穿穿电电压压等等，则则须须根根据据交交流流电电压压的的振振幅幅值值（而而不
58、不是是有有效值）来考虑。效值）来考虑。（3）平均值）平均值 工工程程中中有有时时还还用用到到平平均均值值的的概概念念。所所谓谓平平均均值值是是指指在在一一个周期内交流电的绝对值的平均值。正弦电流的平均值个周期内交流电的绝对值的平均值。正弦电流的平均值2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流电的物理量4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念注注意意：因因为为有有效效值值用用得得最最多多，几几乎乎所所有有的的交交流流电电表表的的表表盘盘都都是是按按“有有效效值值”来来刻刻度度的的。电电磁磁式式电电表表指指针针偏偏转转的的角角度度正正比比于于电电流流的的平平方方，它它测
59、测量量的的是是有有效效值值；而而磁磁电电式式电电表表上上加加接接整整流流二二极极管管用用来来测测量量交交流流电电流流时时，电电表表真真正正测测量量的的是是交交流流电电流流的平均值。的平均值。2）交流电变化快慢的描述）交流电变化快慢的描述（1）周期）周期周周期期是是指指交交流流电电完完成成一一次次周周期期性性变变化化所所需需的的时时间间。用用符符号号T表表示，单位是秒（示，单位是秒（s）。）。（2）频率）频率频率是指交流电在频率是指交流电在1 s内完成周期性变化的次数。用符号内完成周期性变化的次数。用符号f表表示，单位是赫兹（示，单位是赫兹（Hz）。）。（3）角频率）角频率角频率指交流电在角频率
60、指交流电在1 s内变化的电角度。用内变化的电角度。用表示，单位是弧表示，单位是弧度度/秒（秒（rad/s）。）。周期、频率和角频率之间的关系为周期、频率和角频率之间的关系为2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流电的物理量4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念在在我我国国供供电电系系统统中中，交交流流电电的的频频率率是是50Hz，即即周周期期为为0.02s，角频率角频率为为314 rad/s。该。该交流电也称工频交流电。交流电也称工频交流电。2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流电的物理量4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念3
61、）交流电变化状态的描述交流电变化状态的描述（1）相位）相位对对于于一一个个正正弦弦量量，如如i=Imsin(t+i)，其其中中t+i决决定定了了交交流流电电在在某某一一瞬瞬间间的的大大小小、方方向向和和变变化化趋趋势势，称称为为正正弦弦量量的的相位。相位。（2）初相）初相交交流流电电在在t=0时时的的相相位位称称为为初初相相位位，简简称称初初相相，如如i、u、e，可用，可用0表示。初相的取值范围规定为表示。初相的取值范围规定为0（-，。（3）相位差）相位差两个同频率的正弦量相位的差值称为相位差。两个同频率的正弦量相位的差值称为相位差。2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流电的物理量4.
62、1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念如如u=Umsin(t+u)，i=Imsin(t+i)，则则电电压压与与 电电 流流 的的 相相 位位 差差=(t+u)- - (t+i)= u- - i。对对于于不不同同频频率率的的交交流流电电之之间间没有相位差的概念。没有相位差的概念。相相位位差差体体现现了了两两个个正正弦弦量的变化步调。量的变化步调。= u- - i 0，表示，表示u超前超前i；= u- - i 0，表示，表示u滞后滞后i；= u- - i = 0，表示，表示u与与i同相；同相；= u- - i = ，表示，表示u与与i反相；反相；= u- - i = /2/2
63、，表示，表示u与与i正交。正交。图图4.14（a）、（b）、（c）、（d）所所示示，分分别别对对应应、四四种种情情况况的的相相位关系。位关系。2. 2. 表征正弦交流电的物理量表征正弦交流电的物理量4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念图图4.14 同频率正弦量的相位关系同频率正弦量的相位关系3. 正弦量的表示方法正弦量的表示方法4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念（1）解析式表示法）解析式表示法用用正正弦弦函函数数式式表表示示正正弦弦量量周周期期性性变变化化规规律律的的方方法法称称为为解解析析式表示法，简称解析法。式表示法，简称解析法。正
64、弦交流电的电流、电压和电动势的解析式分别表示为正弦交流电的电流、电压和电动势的解析式分别表示为由由于于解解析析式式确确定定了了正正弦弦量量每每一一瞬瞬间间的的状状态态，故故也也称称作作瞬瞬时时值表达式。值表达式。3. 正弦量的表示方法正弦量的表示方法4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念（2）波形图表示法）波形图表示法用用正正弦弦函函数数曲曲线线表表示示正正弦弦量量周周期期性性变变化化规规律律的的方方法法称称为为波波形形图图表表示示法法，简简称称波波形形图图或或图图像像法法。一一般般地地，横横坐坐标标表表示示时时间间（或或电电角角度度），纵纵坐坐标标表表示示正正弦弦量
65、量（电电流流、电电压压或或电电动动势势），如如图图4.13所示。所示。【例例4-1】已知某正弦交流电的瞬时值表达式为已知某正弦交流电的瞬时值表达式为试试求求其其振振幅幅、初初相相、角角频频率率和和频频率率，绘绘出出波波形形图图，并并求求出出t = 0、t = 0.0025s、t = 0.0125s时电流的瞬时值。时电流的瞬时值。解：根据解：根据瞬时值表达式可知瞬时值表达式可知3. 正弦量的表示方法正弦量的表示方法4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念当当t = 0时，时，图图4.15 4.15 例例4-14-1电流波形图电流波形图当当t = 0.0025s时时振幅：振
66、幅：初相：初相：角频率：角频率：频率：频率：周期：周期：波形图如图波形图如图4.15所示。所示。此即电流初始值此即电流初始值3. 正弦量的表示方法正弦量的表示方法4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念当当t = 0.0125s时，时，（3）相量表示法）相量表示法所所谓谓相相量量表表示示法法，就就是是利利用用复复数数和和正正弦弦量量之之间间的的一一一一对对应应关关系系，用复数表示同频率正弦量的方法。用复数表示同频率正弦量的方法。【知识链接知识链接】复数的四种表示形式复数的四种表示形式代数形式代数形式 三角函数形式三角函数形式指数形式指数形式 极坐标形式极坐标形式电流为负
67、值，表示电流在电流为负值，表示电流在t = 0.0125s时实际方向与参考方向相反。时实际方向与参考方向相反。3. 正弦量的表示方法正弦量的表示方法4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念代数形式代数形式 A=a+jb即即复复数数的的代代数数形形式式，其其中中a表表示示复复数数A的的实实部部，b表表示示复复数数A的的虚虚部部，j= （电电工工学学中中因因i代代表表电电流流，故故用用j代代表虚单位）。表虚单位）。 复复数数可可以以用用复复平平面面上上的的矢矢量量表表示示，如如图图4.16所示。其中矢量长度所示。其中矢量长度是是复复数数的的模模；矢矢量量与与实实轴轴正正方方
68、形形间间的的夹夹角，为复数的幅角角，为复数的幅角 ，规定规定（-，。图图4.16 复数的矢量表示复数的矢量表示3. 正弦量的表示方法正弦量的表示方法4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念三角函数形式三角函数形式因因为为a= rcos，b= rsin，所所以以复复数数的的三三角函数表示式为角函数表示式为A= r（cos+ jsin）。）。指数形式指数形式根根据据欧欧拉拉公公式式 ，可可得得复数的指数形式为复数的指数形式为 。极坐标形式极坐标形式根根据据图图4.16所所示示，可可将将复复数数表表示示成成极极坐坐标形式为标形式为 。图图4.16 复数的矢量表示复数的矢量表示
69、 正正弦弦量量常常用用复复数数极极坐坐标标形形式式的的相相量量表表示示（也也可可用用其其他他形形式式表表示示，如如：加加减减法法运运算算时时常常表表示示为为代代数数形形式式）。一一个个复复数数有有模模和和幅幅角角两两个个特特征征，复复数数的的模模表表示示正正弦弦量量的的有有效效值值，幅幅角角表表示示正正弦弦量量的的初初相相，而而对对应应的的相相量量则则用用大大写写字字母母并并在在其其上上加加点点表表示示。如如 。采采用用相相量量法法表表示示正正弦弦量量，其其目目的的是是为为了了将将正正弦弦交交流流电电路路分分析析时时的的三三角角函函数数运运算转变为较为简捷的复数运算。算转变为较为简捷的复数运算
70、。注注意意：由由于于在在相相量量表表示示法法中中并并不不能能反反映映正正弦弦量量的的频频率率，因因此此只只有有同同频频率率的的正正弦弦量量之之间间才才能能进进行行复复数数运运算算；相相量量法法是是表示正弦量的一种方法，但两者并不相等。表示正弦量的一种方法，但两者并不相等。即即 。3. 正弦量的表示方法正弦量的表示方法4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念3. 正弦量的表示方法正弦量的表示方法4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念（4）相量图表示法相量图表示法 复复数数可可以以用用复复平平面面上上矢矢量量表表示示，同同样样相相量量也也可可以以用
71、用复复平平面面上上的相量来表示。的相量来表示。用用有有向向线线段段长长度度表表示示正正弦弦量量的的有有效效值值或或最最大大值值（一一般般情情况况下下表表示示有有效效值值），用用有有向向线线段段与与横横轴轴正正方方向向的的夹夹角角表表示示正正弦弦量量的的初初相相位位，这这种种在在复复平平面面上上表表示示正正弦弦量量的的方方法法，称称为为相相量量图图表表示示法法，这这种种图图形叫做相量图。形叫做相量图。图图4.17 相量图相量图3. 正弦量的表示方法正弦量的表示方法4.1.2 4.1.2 正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念在在相相量量图图上上能能形形象象地地看看出出各各个个正正弦弦量量之之间
72、间的的大大小小及及相相位位关关系系，同同时时对对于于正正弦弦量量的的加加减减运运算算中中，就就可可以以用用相相量量合合成成的的方方法法（如如平平行行四四边边形形或或三三角角形形的的方方法法），使使其其运运算算变变得得直直观观和和简简单。单。注意：画相量图时，只有同频率的正弦量才能画在同一张图注意：画相量图时，只有同频率的正弦量才能画在同一张图上。上。超前超前落后落后？解解解解: : ( (1) 1) 相量式相量式相量式相量式(2) (2) 相量图相量图相量图相量图例例例例: : 将将将将 u u1 1、u u2 2 用相量表示用相量表示用相量表示用相量表示+1+j【例例4-2】试写出下列各正弦
73、电压、电流所对应的相量，作试写出下列各正弦电压、电流所对应的相量，作出向量图，并比较各正弦量超前、滞后关系。出向量图，并比较各正弦量超前、滞后关系。解：（解：（1）由已知得）由已知得（2）因为）因为所以所以【例例4-2】试写出下列各正弦电压、电流所对应的相量，作试写出下列各正弦电压、电流所对应的相量，作出相量图，并比较各正弦量超前、滞后关系。出相量图，并比较各正弦量超前、滞后关系。解：解：（3）同样可得到）同样可得到相量图如图所示。相量图如图所示。【例例4-3】将如下相量转换成相应的正弦量解析式（已知如下相量转换成相应的正弦量解析式（已知f= 1kHz）。）。解：解：正弦量的角频率为正弦量的角
74、频率为可得可得注意：注意：引入相量的目的是引入相量的目的是简化正弦量的计算。简化正弦量的计算。相量法：相量法：两个同频率两个同频率正弦量代数和正弦量代数和的求解，先求出对应的求解，先求出对应相相量代数和，量代数和，再将此数还原为正弦量即为所求。再将此数还原为正弦量即为所求。例例: 已知已知有效值有效值 I =16.8 A求：求：解：解：300-600-10.90+1则相量图则相量图同同频频正正弦弦量量的的加加、减减运运算算可可借借助助相相量量图图进进行行。相相量量图在正弦稳态分析中有重要作用，尤其适用于定性分析。图在正弦稳态分析中有重要作用，尤其适用于定性分析。相量图法（相量图法（遵循矢量计算
75、法则遵循矢量计算法则）例例ReIm实训实训4-24-2：正弦交流信号的仿真测试：正弦交流信号的仿真测试实训流程：实训流程：（1）本本实实训训采采用用测测量量仪仪器器中中的的函函数数信信号号发发生生器器来来产产生生正正弦弦交交流流信信号号。双双击击信信号号发发生生器器面面板板可可设设置置参参数数：波波形形为为正正弦弦波波，频频率率1kHz，振振幅幅10Vp（最大值），如图（最大值），如图4.20左下角所示。左下角所示。（2）用用双双通通道道示示波波器器XSC1来来观观察察正正弦弦交交流流信信号号的的波波形形；用用万万用用表表XMM1来来测测量量正正弦弦交交流流信信号号的的有有效效值值。万万用用表
76、表XMM1的的面面板板设设置置见见图图4.20左上角所示。左上角所示。（3）单单击击仿仿真真开开关关按按钮钮，从从示示波波器器XSC1的的面面板板中中测测试试正正弦弦交交流流信信号号的的参参数数：正正弦弦信信号号电电压压的的振振幅幅值值（最最大大值值）是是 ，周周期期是是 ；该该信信号号的的解析式为解析式为 。（4）用用时时间间基基轴轴T1确确定定信信号号的的初初始始位位置置，用用时时间间基基轴轴T2测测出出信信号号典典型型点的大小和与初始位置的时间差，画出该点的大小和与初始位置的时间差，画出该正弦交流信号的波形。正弦交流信号的波形。实训实训4-24-2：正弦交流信号的仿真测试：正弦交流信号的
77、仿真测试（5）用用万万用用表表XMM1的的交交流流电电压压挡挡测测量量该该信信号号的的电电压压有有效效值值为为 ，并与理论计算值（，并与理论计算值（ ）进行比较。）进行比较。图图4.20 正弦交流信号的仿真测试正弦交流信号的仿真测试（6 6）按按下下列列要要求求改改变变参参数数设设置置，观观察察示示波波器器中中波波形形的的变变化化情况情况改改变变函函数数信信号号发发生生器器的的振振幅幅与与频频率率，观观察察波波形形的的变变化化情情况。况。改变示波器时间轴（改变示波器时间轴（X X轴）的比例，观察波形的变化情况。轴）的比例，观察波形的变化情况。改变示波器时间轴的初始位置，观察波形的变化情况。改变
78、示波器时间轴的初始位置，观察波形的变化情况。改变示波器输入改变示波器输入A A通道的通道的Y Y轴幅度刻度选择，观察波形的轴幅度刻度选择，观察波形的变化情况。变化情况。改变示波器输入改变示波器输入A A通道的通道的Y Y轴波形偏移位置，观察波形的轴波形偏移位置，观察波形的变化情况。变化情况。（7 7）从从电电源源库库中中选选取取交交流流电电压压源源，设设置置参参数数为为有有效效值值220V220V，频频率率为为50Hz50Hz的的正正弦弦交交流流电电源源，用用示示波波器器ZXSC1ZXSC1观观察察其其波波形形，验验证证其其最最大大值值和和周周期期值值，用用万万用用表表XMM1XMM1的的交交流流电电压压挡挡测测量量该该信信号号的的电电压压有有效效值值，并并与与信信号号源源数数值值进进行行比比较较。如如图图4.214.21所示。所示。实训实训4-24-2：正弦交流信号的仿真测试：正弦交流信号的仿真测试工频信号的仿真测试工频信号的仿真测试
