電子測量與儀器實驗指導(dǎo)書

目錄實驗一通用計數(shù)器的應(yīng)用 2實驗二通用示波器的應(yīng)用 4實驗三電壓表波形響應(yīng)的研究 7實驗四阻抗測量實驗 10

實驗一通用計數(shù)器的應(yīng)用一、實驗?zāi)康?.通過實驗，進一步了解和掌握通用計數(shù)器的組成及工作原理。2.熟悉并掌握通用計數(shù)器的對的操作方法。3.通過對信號發(fā)生器輸出頻率的檢定，了解電子儀器檢定的原理和方法，了解頻率參數(shù)測量的一般方法及對測量誤差進行分析的方法。二、實驗儀器及設(shè)備1.EE1642C型函數(shù)信號發(fā)生器/計數(shù)器二臺2.AS1051S高頻信號發(fā)生器一臺三、實驗內(nèi)容及環(huán)節(jié)在進行測量前，一方面按規(guī)定規(guī)定對高頻信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器及計數(shù)器進行預(yù)熱，然后對計數(shù)器進行自校，計數(shù)器自校對的無誤方可進行實驗。1．對AS1051S高頻信號發(fā)生器第一至第二頻段的頻率刻度進行檢定。（1）將EE1642C型函數(shù)信號發(fā)生器/計數(shù)器電源開關(guān)接通，將功能開關(guān)置為“頻率計數(shù)”檔。（2）將AS1051S高頻信號發(fā)生器調(diào)到要測量的頻率點上（頻段1：從100kHZ～900kHZ，每隔100kHZ選擇一個測量點；頻段2：從1000kHZ～9000kHZ，每隔1MHZ選擇一個測量點），然后進行測量。將所測數(shù)據(jù)填入表一中，最后計算出結(jié)果，并分析說明此儀器是否符合說明書給出的指標(biāo)（實驗報告中要給出檢定結(jié)論，并分析產(chǎn)生誤差的因素）。2.測量兩信號的頻率比（1）調(diào)節(jié)高頻信號和EE1642C型函數(shù)信號發(fā)生器/計數(shù)器，分別輸出頻率為5MHZ和1KHZ的正弦波（或方波），然后用EE1642C型函數(shù)信號發(fā)生器/計數(shù)器分別測量其實際值，并根據(jù)公式N=fa/fb計算其頻率比。（2）兩信號的頻率比fa/fb也可直接運用比較高級的通用計數(shù)器直接測量出，這里沒有實驗儀器，大家直接用抱負值即（5MHZ/1KHZ）計算出。（3）將理論計算值（即根據(jù)信號發(fā)生器的標(biāo)稱值計算所得的頻率比值）和（1）方案測得值進行比較和驗證。（實驗報告中要分析實驗測量方法的誤差大小和優(yōu)缺陷，并畫出用通用計數(shù)器直接測量兩信號頻率比fa/fb的原理框圖）。3.累計輸入信號（1）使用EE1642C型函數(shù)信號發(fā)生器/計數(shù)器輸出頻率為10HZ、輸出幅度為1V的方波。（2）將EE1642C型函數(shù)信號發(fā)生器/計數(shù)器置為計數(shù)檔，把待測信號“計數(shù)輸入”通道，自己看手表作10秒鐘計數(shù)，記下測量值。規(guī)定反復(fù)記數(shù)20次。對測量結(jié)果進行分析和說明。（實驗報告中規(guī)定采用等精度測量結(jié)果的數(shù)據(jù)解決方法對測量結(jié)果進行分析，并畫出用計數(shù)器作累加計數(shù)的功能原理框圖）。四、思考題1.本實驗中使用的是一種什么樣的測頻方法？請列舉你所知道的別的測頻方法。2.簡述通用計數(shù)器測頻和測周的原理。表一被測波段標(biāo)稱值fx實驗值fAf=fx-fA頻段1100kHZ200kHZ300kHZ400kHZ500kHZ600kHZ700kHZ800kHZ900kHZ頻段21000kHZ2023kHZ3000kHZ4000kHZ5000kHZ6000kHZ7000kHZ8000kHZ9000kHZ

實驗二通用示波器的應(yīng)用一、實驗?zāi)康?.掌握通用示波器的重要技術(shù)性能及其含義。2.熟悉和掌握通用示波器的組成及各控制鍵的作用，并達成對的使用。3.掌握通用示波器測量時間、電壓和相位的基本方法。二、實驗儀器與設(shè)備1.5040B雙蹤通用示波器一臺2.EE1642C函數(shù)信號發(fā)生器一臺3.YB1730A直流穩(wěn)壓電源一臺4.AS1051S高頻信號發(fā)生器一臺5.移相器實驗板一塊三、實驗內(nèi)容及環(huán)節(jié)1.直流電壓測量（1）一方面將示波器觸發(fā)方式選擇開關(guān)置于“自動(AUTO)”方式，使屏幕出現(xiàn)掃描時基線。然后選擇通道CH1或CH2，將輸入耦合選擇開關(guān)置于“GND”，調(diào)整垂直移位旋鈕使掃描時基線移到屏幕中間或其他適當(dāng)位置上，并把它作為零電平線的位置。（2）將輸入耦合選擇開關(guān)置于“DC”位置，然后輸入被測直流電壓（由直流穩(wěn)壓電源提供），則掃描時基線會在垂直方向（Y方向）移動（即光跡上移或下移）。根據(jù)掃描時基線移動的格數(shù)和垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)（Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)）的乘積讀出被測電壓的數(shù)值。（3）注意：在進行電壓測量時垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)微調(diào)旋鈕應(yīng)處在“校準(zhǔn)”位置；測試過程中不能再旋轉(zhuǎn)垂直移位旋鈕。2.正弦電壓測量（1）一方面將輸入耦合選擇開關(guān)置于“GND”位置,示波器觸發(fā)方式選擇開關(guān)置于“自動”方式，使屏幕出現(xiàn)掃描時基線。調(diào)整垂直移位旋鈕使掃描時基線移到屏幕中間或其他適當(dāng)位置上。然后將輸入耦合選擇開關(guān)置于“AC”位置（2）調(diào)節(jié)EE1642C函數(shù)信號發(fā)生器，使其輸出頻率為100KHZ，幅度為1伏的正弦波。用示波器觀測其波形。對的調(diào)節(jié)示波器各控制鍵和開關(guān)，使熒光屏上顯示幅度合適的1～2周的被測信號波形。讀出被測波形的幅度和頻率并分析其值是否對的。假如觀測到的波形不穩(wěn)定可以調(diào)節(jié)“HoldOFF”按鈕進行調(diào)節(jié)。（3）調(diào)節(jié)EE1642C函數(shù)信號發(fā)生器，使其輸出頻率為1MHZ，幅度為1伏的正弦波按（2）中同樣的規(guī)定再測一次。（4）在上述兩步的測量中，注意有關(guān)控制鍵的對的選用：a.改變垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)開關(guān)及微調(diào)旋鈕，觀測對波形的影響，記下結(jié)論并分析因素。b.改變掃描觸發(fā)方式“自動”（AUTO）、“常態(tài)”（NORM），觀測對波形的影響，記下結(jié)論并分析因素。c.改變觸發(fā)源選擇開關(guān)（SOURCE），觸發(fā)電平、觸發(fā)極性開關(guān)（LEVEL），觀測對波形的影響，記下結(jié)論并分析因素。3.相位測量相位的測量指的是兩個同頻信號之間相位差的測量，如最常見的對電路（或網(wǎng)絡(luò)）輸入與輸出信號之間相位差的測量，即電路（或網(wǎng)絡(luò)）相移的測量。用雙蹤示波器可測量二個頻率相同信號的相位關(guān)系，本實驗通過觀測正弦波信號通過一個移相器的相位變化，學(xué)會其測量方法，測量環(huán)節(jié)如下：（1）調(diào)節(jié)EE1642C函數(shù)信號發(fā)生器，使其輸出頻率為100KHZ，幅度為1伏的正弦信號，加至移相器輸入端。移相器電路如下圖所示：C680pfC680pfW10KUi3KUi3KiR1R2U0（2）將移相器的輸入信號Ui和輸出信號Uo分別加至雙蹤示波器的兩個輸入端，對的調(diào)節(jié)示波器的顯示方式開關(guān)及觸發(fā)方式開關(guān)等有關(guān)控制鍵，使熒光屏上顯示合適的被測信號波形。（3）記錄所測波形，根據(jù)公式=T（div）×div，計算出兩信號的相位差?！辔徊?。T——兩波形在X軸方向差距的格數(shù)?！?div（格）的相位，可通過觀測一個周期正弦波所占格數(shù)算出。4.測量調(diào)幅波的調(diào)幅系數(shù)單音頻調(diào)制時，調(diào)幅波的波形如下圖所示，A=2Umax，B=2UminBABA調(diào)幅波的表達式如下：u=Um（1+msinΩt）sinωt式中Um——載波振蕩的振幅ω、Ω——載波振蕩、低頻調(diào)制信號的頻率m——調(diào)幅系數(shù)根據(jù)觀測所得的A、B值，可按下式計算出調(diào)幅系數(shù)：m=×100%測量方法如下：（1）調(diào)節(jié)AS1051S高頻信號發(fā)生器，使之輸出調(diào)制頻率為1000HZ、調(diào)制度為30%，載波頻率為465KHZ的已調(diào)信號，輸出至示波器CH1（或CH2）。（2）調(diào)節(jié)高頻信號發(fā)生器輸出幅度，同時按正弦信號的測量方法適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器的旋鈕，使屏幕上顯示穩(wěn)定的調(diào)幅波形。（3）根據(jù)顯示的調(diào)幅波形，讀取包絡(luò)線的峰－峰和谷－谷之間所占的格數(shù)A、B值計算調(diào)幅系數(shù)m，并與高頻信號發(fā)生器輸出信號的調(diào)制度進行比較和驗正。四、思考題1.運用通用示波器可以測量信號的哪些參數(shù)？2.試比較連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描的特點。3.通用示波器有哪些重要技術(shù)指標(biāo)？4.通用示波器由哪些重要電路組成？5.測量相位誤差的方法重要有哪些？列舉說明測量相位差的重要意義。

實驗三電壓表波形響應(yīng)的研究一、實驗?zāi)康姆治鰩追N典型電壓波形對不同檢波特性電壓表的影響，進一步明確用不同檢波特性電壓表測量各種電壓波形所得測量結(jié)果的物理意義，掌握測量結(jié)果的解決方法。2.熟悉視頻毫伏表和超高頻毫伏表的頻率響應(yīng)特性。3.掌握三種不同檢波特性交流電壓表的使用方法。二、實驗儀器及設(shè)備1.CA2171A交流毫伏表一臺2.SG1020A函數(shù)信號發(fā)生器一臺3.SG4320A雙蹤通用示波器一臺三、實驗原理設(shè)被測交流電壓的瞬時值為u（t），則：全波平均值 有效值波形因素波峰因素由于被測交流電壓大多數(shù)是正弦電壓，并且人們通常只希望測量其有效值，故除非特別說明，交流電壓表都是以正弦波為測量對象，并按有效值定度，即表頭示值是被測電壓為正弦電壓時的有效值。測量非正弦電壓時，電壓表的讀數(shù)必須通過波形因素或波峰因素換算才干得到測量結(jié)果：對均值電壓表對峰值電壓表對有效值電壓表四、實驗內(nèi)容及環(huán)節(jié)1.被測電壓波形對測量結(jié)果的影響。（1）等讀數(shù)測量：調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率為20KHZ，按下正弦波、三角波、或方波按鈕，將分別得到這三種波形輸出。a.用超高頻毫伏表測量正弦、三角和方波輸出，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的幅度調(diào)節(jié)旋鈕，使超高頻毫伏表對不同電壓波形讀數(shù)都相同。例如：1=2=3記錄讀數(shù)，用示波器觀測三種波形并畫出三種波形圖，在圖上標(biāo)明被測電壓的峰值。將超高頻毫伏表的讀數(shù)及示波器的讀數(shù)填入表一。b.用視頻毫伏表測量三種電壓波形，方法同上。c.用有效值電壓表測量三種電壓波形，方法同上。d.根據(jù)三種特性電壓表的測量結(jié)果（讀數(shù)），分別計算出被測電壓的平均值、峰值和有效值填入表一，并對測量結(jié)果進行分析說明。表一：電壓表類型峰值檢波有效值檢波波型正弦三角方波正弦三角方波讀數(shù)123123電壓幅度信號發(fā)生器讀數(shù)示波器讀數(shù)5V5V5V（有效值）2V2V2V（平均值）（2）等幅度測量a.調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器，使輸出頻率為20KHZ，輸出幅度為1V（用示波器監(jiān)視）。分別輸出正弦波、三角波和方波，用峰值電壓表測量各輸出波形，記錄讀數(shù)并填入表二中。b.用平均值電壓表測量三種電壓波形，方法同上。c.根據(jù)測量結(jié)果，計算被測電壓的有效值，填入表二，并進行分析說明。表二：波形正弦三角方波峰值檢波電壓表（示波器）讀數(shù)1有效值檢波電壓表（毫伏表）讀數(shù)21換算為平均值2換算為平均值2.超高頻毫伏表和視頻毫伏表頻響特性的比較。視頻毫伏表頻響特性：在1HZ到5MHZ頻率范圍內(nèi)取若干頻率點，保證信號源輸出（正弦波）電壓為5V，測量被測電壓表的頻響特性。把測量數(shù)據(jù)填入表三。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫頻率響應(yīng)特性曲線，并作分析說明。表三（單位Hz）頻率f5102050100200500電壓頻率f1k2k5k10k20k50k100k電壓頻率f200k500k1M2.5M3.5M4.5M5M電壓五、思考題（1）在等幅度測量中，用峰值電壓表測量三種波形時，讀數(shù)相同嗎？為什么？用均值電壓表測量時，讀數(shù)相同嗎？為什么？（2）在實際測量中，對于各種非正弦信號電壓，如何得到其有效值電壓？（3）什么是波形誤差？如何消除這項測量誤差？

實驗四阻抗測量實驗一、實驗?zāi)康?.了解阻抗測量的特點和方法。2.掌握高頻Q表的原理和使用方法，學(xué)會運用Q表測量電感器和電容器的參數(shù)。3.通過實驗，加深理解諧振法測量阻抗的原理和應(yīng)用。二、實驗儀器及設(shè)備1.QBG—3高頻Q表一臺2.直流穩(wěn)壓電源一臺3.萬用表一塊4.變?nèi)莨芷秒娫窗逡粔K三、實驗原理Q表是用于測量高頻電路元件參數(shù)的儀器。它是運用LC諧振回路的諧振特性來測量高頻線圈的電感量及其Q值，測量電容器的電容量及其損耗因數(shù)等，其原理如圖所示。1.電感線圈Q值的測量。如上圖所示，當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，電容器C上的電壓UC=QE，即：（1）運用電壓表分別對回路的輸入電壓E和電容器上的諧振電壓UC進行測量，即可求得回路之Q值，當(dāng)測試回路損耗可忽略時，UC與E之比值即等于電感線圈的Q值，當(dāng)E固定為一常數(shù)，UC值就可以用Q值來定度。如考慮到分布電容C0的影響，則需用下式修正：（2）Qm——測得值C1——諧振時電容度盤讀數(shù)2.電感量的測量回路諧振時（3a）假如已知、C就可以算出電感L。若在規(guī)定頻率下進行測量（此規(guī)定在儀器面板上有標(biāo)注），則電感L可用調(diào)諧電容器C直接定度。當(dāng)調(diào)諧電容使Q值指示最大時，可從電容度盤的電感讀數(shù)中得出電感值。注意：由（3a）式計算出的電感量只是在頻率為時，線圈L和它固有電容C0并聯(lián)組成的等效電感值?？紤]到分布電容C0的影響時，線圈真正的電感值為：（3b）C——回路諧振時的電容度數(shù)若所測L值小于10H時，應(yīng)將L值減去儀器自身的剩余電感L0（QBG—3的L0≈0.07H），才干最后得到精確值。3.分布電容C0的測量（兩倍頻法）由得（4）保持回路的L值不變，在兩個不同頻率f1及f2下分別使回路諧振，相應(yīng)的有C1和C2?？傻茫?）及（6）由（5）、（6）可解得：若取則（7）4.變?nèi)莨莒o電容的測量靜電容CV是變?nèi)莨軆蓚€基本參數(shù)之一，反偏電壓與二極管靜電容的CV—V特性可以應(yīng)用在調(diào)諧以及自動調(diào)整電路中。如圖所示，運用Q表，偏置電源，可以測出變?nèi)莨艿腃V——V特性圖中，變?nèi)莨苁聦嵣鲜呛蚎表里的標(biāo)準(zhǔn)電容相并聯(lián)。CV=C1－C2（8）C1——變?nèi)莨芪唇尤霑rQ表調(diào)諧電容的讀數(shù)C2——變?nèi)莨芙尤牒驫表調(diào)諧電容的讀數(shù)在不同的反偏壓V下，測量CV值，即得CV—V特性。四、實驗環(huán)節(jié)1.變?nèi)荻O管CV—V特性的測量a.某一頻率下（例如用4．5MHZ）選擇適當(dāng)?shù)妮o助線圈，接到Q表的Lx接線柱上，調(diào)整Q表的調(diào)諧電容CS，使回路諧振（Q表指示最大），記下諧振時調(diào)諧電容讀數(shù)