電子測(cè)量課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：電子測(cè)量技術(shù)姓 名：系：電子信息工程系專 業(yè)：電子信息工程年 級(jí)：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：職 稱：年月 日實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目列表序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱成績(jī)指導(dǎo)教師1示波器、信號(hào)發(fā)生器的使用2電子計(jì)數(shù)器的使用3交流電壓測(cè)量4567891011121314151617181920福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報(bào)告系： 電子信息工程系 專業(yè)： 電子信息工程 年級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)課程： 電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)室號(hào)：_田406 實(shí)驗(yàn)設(shè)備號(hào)： 10 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 指導(dǎo)教師簽字： 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)一：示波器、信號(hào)發(fā)生器的使用1實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?）了解示波器的結(jié)構(gòu)。2）掌握波形顯示的基本原理、掃描及同步的概念。3）了解電子示波器的分類及主要技術(shù)性能指標(biāo)。4）掌握通用示波器的基本組成及各部分的作用。5）了解各種信號(hào)發(fā)生器如正弦信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、超低頻信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器等的工作原理和性能指標(biāo)以及信號(hào)選擇。2實(shí)驗(yàn)原理 在時(shí)域信號(hào)測(cè)量中，電子示波器無(wú)疑是最具代表性的典型測(cè)量?jī)x器。它可以精確復(fù)現(xiàn)作為時(shí)間函數(shù)的電壓波形（橫軸為時(shí)間軸，縱軸為幅度軸），不僅可以觀察相對(duì)于時(shí)間的連續(xù)信號(hào)，也可以觀察某一時(shí)刻的瞬間信號(hào)，這是電壓表所做不到的。我們不僅可以從示波器上觀察電壓的波形，也可以讀出電壓信號(hào)的幅度、頻率及相位等參數(shù)。電子示波器是利用隨電信號(hào)的變化而偏轉(zhuǎn)的電子束不斷轟擊熒光屏而顯示波形的，如果在示波管的X偏轉(zhuǎn)板（水平偏轉(zhuǎn)板）上加一隨時(shí)間作線性變化的時(shí)基信號(hào)，在Y偏轉(zhuǎn)板（垂直偏轉(zhuǎn)板）加上要觀測(cè)的電信號(hào)，示波器的熒光屏上便能顯示出所要觀測(cè)的電信號(hào)的時(shí)間波形。若水平偏轉(zhuǎn)板上無(wú)掃描信號(hào)，則從熒光屏上什么也看不見(jiàn)或只能看到一條垂直的直線。因此，只有當(dāng)X偏轉(zhuǎn)板加上鋸齒電壓后才有可能將波形展開(kāi)，看到信號(hào)的時(shí)間波形。一般說(shuō)來(lái)，Y偏轉(zhuǎn)板上所加的待觀測(cè)信號(hào)的周期與X偏轉(zhuǎn)板上所加的掃描鋸齒電壓的周期是不相同的，也不一定是整數(shù)倍，因而每次掃描的起點(diǎn)對(duì)待觀測(cè)信號(hào)來(lái)說(shuō)將不固定，則顯示波形便會(huì)不斷向左或向右移動(dòng)，波形將一片模糊。這就有一個(gè)同步問(wèn)題，即怎樣使每次掃描都在待觀測(cè)信號(hào)不同周期的相同相位點(diǎn)開(kāi)始。近代電子示波器通常是采用等待觸發(fā)掃描的工作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的。只要選擇不同的觸發(fā)電平和極性，掃描便可穩(wěn)定在待觀測(cè)信號(hào)的某一相應(yīng)相位點(diǎn)開(kāi)始，從而使顯示波形穩(wěn)定、清晰。在現(xiàn)代電子示波器中，為了便于同時(shí)觀測(cè)兩個(gè)信號(hào)（如比較兩個(gè)信號(hào)的相位關(guān)系），采用了雙蹤顯示的辦法，即在熒光屏上可以同時(shí)有兩條光跡出現(xiàn)，這樣，兩個(gè)待測(cè)的信號(hào)便可同時(shí)顯示在熒光屏上，雙蹤顯示時(shí)，有交替、斷續(xù)兩種工作方式。交替、斷續(xù)工作時(shí)，掃描電壓均為一種，只是把顯示時(shí)間進(jìn)行了相應(yīng)的劃分而已。由于雙蹤顯示時(shí)兩個(gè)通道都有信號(hào)輸入，因此還可以工作于疊加方式，這時(shí)是將兩個(gè)信號(hào)逐點(diǎn)相加起來(lái)后送到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板的。這種工作方式可模擬諧波疊加，波形失真等問(wèn)題。同時(shí)，如果改變其中一個(gè)的極性，也可以實(shí)現(xiàn)相減的顯示功能。這相當(dāng)于兩個(gè)函數(shù)的相加減。示波器除了用于觀測(cè)信號(hào)的時(shí)間波形外，還可將兩個(gè)相同或不同的信號(hào)分別加于垂直和水平系統(tǒng)，以觀測(cè)兩信號(hào)在平面上正交疊加所組成的圖形，如李沙育圖形，它可用于觀測(cè)兩個(gè)信號(hào)之間的幅度、相位和頻率關(guān)系。3主要儀器設(shè)備（實(shí)驗(yàn)用的軟硬件環(huán)境） 1）函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，型號(hào)YB1634，指標(biāo)：0.2Hz-2MHz，數(shù)量2臺(tái)；2）雙蹤示波器，型號(hào)YB4320A，指標(biāo)：20MHz，數(shù)量1臺(tái)。3）其它實(shí)驗(yàn)室常用工具。4操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟4.1操作方法1）作好使用示波器前的調(diào)亮、聚焦、校正等準(zhǔn)備工作。2）用示波器測(cè)量方波的上升時(shí)間和下降時(shí)間。3）用示波器顯示、測(cè)量正弦波的重復(fù)周期及電壓峰峰值。4）用示波器顯示、測(cè)量三角波的波形對(duì)稱度。4.2實(shí)驗(yàn)步驟1）作好使用示波器前的調(diào)亮、聚焦和校正等準(zhǔn)備工作（1） 打開(kāi)示波器的電源開(kāi)關(guān)后，先將示波器的兩個(gè)通道的耦合方式置為地，然后分別通過(guò)調(diào)節(jié)示波器的輝度按鈕“”來(lái)改變熒光屏亮點(diǎn)的輝度即熒光屏的亮度，調(diào)節(jié)聚焦按鈕“”和輔助聚焦按鈕“”來(lái)使得電子束具有較細(xì)的截面，射到熒光屏上，以便在熒光屏上顯示出清晰的聚焦很好的波形曲線。（2）分別對(duì)示波器的兩個(gè)通道進(jìn)行調(diào)零，然后調(diào)節(jié)示波器的CH1的“位移”旋鈕及CH2的“位移”旋鈕，分別將通道1的掃描線及通道2的掃描線調(diào)至中心位置，以便更好的觀察波形。（3）調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)”旋鈕至校準(zhǔn)位，將校準(zhǔn)信號(hào)接入通道1，觀測(cè)顯示是否正確（其中示波器提供的是標(biāo)準(zhǔn)的1KHZ）。（4）按下“CH2”按鈕，顯示通道2的掃描線，調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕至鎖定位置。2）各種波形參數(shù)測(cè)量（1） 方波 上升時(shí)間tr測(cè)量對(duì)示波器進(jìn)行調(diào)零完之后，再用同軸電纜將示波器和信號(hào)發(fā)生器連接起來(lái)，在波形選擇檔選擇方波的波形，當(dāng)?shù)玫剿姆讲úㄐ沃?，調(diào)節(jié)示波器的時(shí)基旋鈕將波形展開(kāi)，使波形放大，接著按下掃描因數(shù)5的擴(kuò)展鍵，調(diào)節(jié)水平旋鈕，并調(diào)出兩條水平引線，以便對(duì)波形的高度即上升時(shí)間進(jìn)行讀數(shù)，具體的計(jì)算公式如下：上升時(shí)間= 上升沿格數(shù)掃描時(shí)基刻度5下降時(shí)間tf測(cè)量在上述測(cè)量上升時(shí)間的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)水平旋轉(zhuǎn)鈕，觀察并讀取其波形的下降時(shí)間，參考公式如下：下降時(shí)間= 下降沿格數(shù)掃描時(shí)基刻度5直流偏置電壓V0測(cè)量在前兩步的基礎(chǔ)上，接著按下信號(hào)源的直流偏置按鈕，并讀出波形峰值的格數(shù)即高度，然后將CH1置為交流耦合并讀波形峰值的格數(shù)，最后按以下公式計(jì)算直流偏置電壓：直流偏置電壓= (-)垂直幅度刻度（2） 正弦波 測(cè)量重復(fù)周期及電壓峰峰值。在信號(hào)發(fā)生器的選擇波形檔選擇正弦波，使信號(hào)源輸出正弦波波形，調(diào)節(jié)CH1的垂直幅度旋鈕并讀數(shù)，即正弦波波峰到波谷的格數(shù)，按照一下公式計(jì)算重復(fù)周期及電壓峰峰值。電壓峰峰值= 波峰到波谷的格數(shù)垂直幅度刻度重復(fù)周期= 單周期的格數(shù)掃描時(shí)基刻度（3） 三角波波形對(duì)稱度測(cè)量在信號(hào)發(fā)生器的選擇波形檔選擇三角，使其輸出三角波的波形圖，同樣按照對(duì)方波和正弦波的測(cè)量方法先調(diào)節(jié)CH1的垂直幅度旋鈕，然后讀數(shù)，最后參照下列公式計(jì)算波形對(duì)稱度：上升時(shí)間=上升沿格數(shù)掃描時(shí)基刻度下降時(shí)間=下降沿格數(shù)掃描時(shí)基刻度 波形對(duì)稱度=3）顯示波形的觀測(cè)（1）選擇不同的觸發(fā)極性 按下“極性”按鈕并觀察波形顯示，（2）選擇不同的掃描速度選切換信號(hào)源的頻率檔位，選擇不同的掃描速度，調(diào)節(jié)掃描時(shí)基選鈕并觀察不同掃描速度下的波形顯示，所觀察到的波形如下所示：方波圖形如下：上升時(shí)間tr測(cè)量圖形如下：下降時(shí)間tf測(cè)量圖形如下：正弦波圖形如下： 三角波圖形如下：（3） 觀察交替掃描兩個(gè)信號(hào)源分別輸出不同頻率、不同波形的信號(hào)，按下CH2按鈕同時(shí)顯示這兩個(gè)信號(hào)，按下“交替觸發(fā)”按鈕并觀察波形顯示。（4）觀察波形疊加兩個(gè)信號(hào)源分別輸出相同頻率、不同波形的信號(hào)，按下CH2按鈕同時(shí)顯示這兩個(gè)信號(hào)。按下“疊加”按鈕并觀察波形顯示，所觀察到的波形如下所示：（5）觀察任意兩種波形的合成圖形調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和示波器，并通過(guò)示波器分別觀察輸出的方波和正弦波的合成圖形、同頻正弦波的合成圖形，并且調(diào)節(jié)其中一個(gè)正弦波的幅度并觀察其圖形的變化。從示波器上可以看出輸出的為李沙如圖形。 方波和正弦波的合成圖形 兩個(gè)同頻正弦波的合成圖形6質(zhì)疑、建議、問(wèn)題討論問(wèn)題討論：本實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了電子示波器的功能，可以顯示電信號(hào)的波形，也可以測(cè)量瞬時(shí)信號(hào)，有直觀性，電子示波器還可以精確復(fù)現(xiàn)作為時(shí)間函數(shù)的電壓波形（橫軸為時(shí)間軸，縱軸為幅度軸），這是電壓表所做不到的?？梢杂^察到高速變化的波形的細(xì)節(jié)，也可描繪出任意二個(gè)電壓或電流的函數(shù)關(guān)系，我們不僅可以從示波器上觀察電壓的波形，也可以讀出電壓信號(hào)的幅度、頻率及相位等參數(shù)?？偨Y(jié)：通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我學(xué)到了一些實(shí)際的操作，在課本上，我們只是沒(méi)到了理論的知道，并沒(méi)有實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，這次的實(shí)驗(yàn)充分體現(xiàn)了電子示波器的基本特點(diǎn)，從而也知道了它的用途，基本上掌握了怎么用電子示波器，為后面的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報(bào)告系： 電子信息工程系 專業(yè)： 電子信息工程 年級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)課程： 電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)室號(hào)：_田406 實(shí)驗(yàn)設(shè)備號(hào)： 10 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 指導(dǎo)教師簽字： 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)二：電子計(jì)數(shù)器的使用1實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅?）掌握電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻、測(cè)周期和時(shí)間間隔的基本工作原理及其誤差種類。（2）了解閘門時(shí)間、時(shí)標(biāo)的基本概念及頻率標(biāo)準(zhǔn)與校頻的方法。5.3.2實(shí)習(xí)內(nèi)容（1）利用電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻、測(cè)時(shí)間與周期，并進(jìn)行基本誤差分析。（2）頻率標(biāo)準(zhǔn)與校頻。2.實(shí)驗(yàn)原理測(cè)頻原理計(jì)數(shù)器的測(cè)頻原理如下圖所示。fx為輸入待測(cè)信號(hào)頻率，f0為時(shí)鐘脈沖的頻率。閘門信號(hào)GATE控制計(jì)數(shù)時(shí)間，F(xiàn)x和F0兩個(gè)計(jì)數(shù)器在同一時(shí)間T內(nèi)分別對(duì)fx和f0進(jìn)行計(jì)數(shù)，f0已知，時(shí)間T可由計(jì)數(shù)器F0的計(jì)數(shù)值算出。計(jì)數(shù)器Fx的計(jì)數(shù)值Nx=fxT，計(jì)數(shù)器F0的計(jì)數(shù)值N0f0T。由于 Nx/fxN0/f0T，則被測(cè)頻率fx為：fx(Nx/N0)f0測(cè)頻原理框圖3. 主要儀器設(shè)備EE1641B函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器；通用示波器SS-7821/11；其它實(shí)驗(yàn)室常用工具。4.實(shí)驗(yàn)步驟利用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生不同頻率的方波信號(hào)，由通用示波器器對(duì)其進(jìn)行測(cè)頻，選擇不同的閘門時(shí)間，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較和分析。記錄測(cè)量的頻率值，并填寫下表：閘門時(shí)間信號(hào)頻率10Hz100Hz1KHz10KHz100KHz1MHz10ms0.1s1s10s5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄5.1實(shí)習(xí)內(nèi)容（1）利用電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻、測(cè)時(shí)間與周期，并進(jìn)行基本誤差分析。（2）頻率標(biāo)準(zhǔn)與校頻5.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄閘門時(shí)間信號(hào)頻率10Hz100Hz1KHz10KHz100KHz1MHz10ms10.014100.0131.0007510.0015100.0191.000060.1s10.013100.0121.0001110.0012100.0271.000161s10.017100.0041.0003410.0013100.0331.0001010s10.1160100.0071.0002210.0015100.0401.0000046質(zhì)疑、建議、問(wèn)題討論（1）分析以上測(cè)量數(shù)據(jù)，在用電子計(jì)數(shù)器對(duì)頻率進(jìn)行測(cè)量中，閘門時(shí)間對(duì)測(cè)量精度有何影響？答：匣門時(shí)間與脈沖計(jì)數(shù)的相對(duì)誤差成反比，在Fx不變的情況下，匣門時(shí)間越長(zhǎng)，脈沖計(jì)數(shù)的相對(duì)誤差就越大，測(cè)量精度就變小。（2）對(duì)于本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)而言，閘門時(shí)間的選擇有何限制？答：在不使計(jì)數(shù)器產(chǎn)生溢出現(xiàn)象的前提下，應(yīng)取匣門時(shí)間盡量大一些，以減少量化誤差的影響，使測(cè)量的準(zhǔn)確度最高。福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報(bào)告系： 電子信息工程系 專業(yè)： 電子信息工程 年級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)課程： 電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)室號(hào)：_田406 實(shí)驗(yàn)設(shè)備號(hào)： 10 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 指導(dǎo)教師簽字： 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)三：交流電壓測(cè)量1實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅?）了解交流電壓的表示方法。（2）掌握交流電壓的測(cè)量方法和原理。2.實(shí)驗(yàn)原理一個(gè)交流電壓的大小，可以用峰值，平均值，有效值U，以及波形因數(shù)KF，波峰因數(shù)KP等表征，若被測(cè)電壓的瞬時(shí)值為，則全波平均值為 有效值為 波形因數(shù)為 波峰因數(shù)為 用來(lái)測(cè)量電壓的指針式電壓表中的檢波器有多種形式，一般來(lái)說(shuō)，具有不同檢波特性的電壓表都是以正弦電壓的有效值來(lái)定度的，但是，除有效值電壓表外，電壓表的示值本身并不直接代表任意波形被測(cè)電壓的有效值。因此，如何利用不同檢波特性的電壓表的示值（即讀數(shù)）來(lái)正確求出被測(cè)電壓的均值，峰值，有效值U，是一個(gè)十分值得注意的問(wèn)題。根據(jù)理論分析，不同波形的電壓加至不同檢波特性的電壓表時(shí)，要由電壓表讀數(shù)確定被測(cè)電壓的、U、，可根據(jù)表1的關(guān)系計(jì)算。從表1可知，用具有有效值響應(yīng)的電壓表和平均值響應(yīng)的電壓表分別對(duì)各種波形的電壓測(cè)量時(shí)，若讀數(shù)相同，只分別表示不同波形的被測(cè)電壓有效值U相同和平均值相同，而其余的并不一定相同。表1電壓表類型平均值檢波有效值檢波波形正弦鋸齒三角方波正弦鋸齒三角方波讀數(shù)A1A2A3A4A1A2A3A4A1A2A3A4A1A2A3A4A1A2A3A4A1A2A3A4A1A2A3A4A1A2A3A44. 主要儀器設(shè)備（1）DA-16晶體管毫伏表（均值檢波）1臺(tái)；（2）TD1914A數(shù)字毫伏表（有效值檢波）1臺(tái)；（3）函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，型號(hào)YB1634，指標(biāo)：0.2Hz-2MHz，數(shù)量1臺(tái)；（4）雙蹤示波器，型號(hào)YB4320A，指標(biāo)：20MHz，數(shù)量1臺(tái)。4操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟（1）將均值電壓測(cè)量的實(shí)驗(yàn)儀器準(zhǔn)備就緒（2）將DA-16晶體管毫伏表置于1V/0db檔位（3）將DA-16晶體管毫伏表的輸入線短接（4）將DA-16晶體管毫伏表接通電源，待表針?lè)€(wěn)定，進(jìn)行調(diào)零（5）打開(kāi)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的電源，選擇產(chǎn)生1KHz左右的正弦波信號(hào)（6）將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)線與DA-16晶體管毫伏表的輸入端相接（7）調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的幅度輸出，使DA-16的指示為0.7V（8）打開(kāi)示波器的電源，并進(jìn)行校準(zhǔn)（9）將示波器探頭與信號(hào)相接，并讀出信號(hào)峰值，填入表2（10）由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器分別產(chǎn)生三角波、方波，并調(diào)節(jié)其幅度使電壓表指示為0.7V，然后由示波器讀出信號(hào)峰值，填入表2。 （11）將DA-16電壓表（平均值檢波）換為TD1914A電壓表（有效值檢波），選擇1V/0db檔位，并將其輸入線短接，自動(dòng)調(diào)零（12）將示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、電壓表進(jìn)行連接 （13）調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出幅度，使電壓表顯示為0.7V，并從示波器上讀出信號(hào)峰值，填入表2（14）由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器分別產(chǎn)生三角波、方波，并調(diào)節(jié)其幅度使電壓表指示為0.7V，然后由示波器讀出信號(hào)峰值，填入表2。比較由各電壓表讀數(shù)計(jì)算出的峰值和由示波器直接讀出的峰值是否一致，并將測(cè)量和計(jì)算結(jié)果填入表2。表2電壓表類型平均值檢波DA-16有效值檢波TD1914波 形正弦三角方波正弦三角方波讀 數(shù)07V07V07V07V07V07V由讀數(shù)計(jì)算示波器讀數(shù)誤差分析（15）按照上述操作方法，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出幅度，使示波器的峰值讀數(shù)為1V，觀測(cè)各種電壓表的讀數(shù)與波形的關(guān)系，測(cè)量結(jié)果填入表3，并求