电子测量与仪器实验指导书.docx

目 录实验一 通用计数器的应用2实验二 通用示波器的应用4实验三 电压表波形响应的研究7实验四 阻抗测量实验10实验一 通用计数器的应用 一、实验目的1.通过实验，进一步了解和掌握通用计数器的组成及工作原理。2.熟悉并掌握通用计数器的对的操作方法。3.通过对信号发生器输出频率的检定，了解电子仪器检定的原理和方法，了解频率参数测量的一般方法及对测量误差进行分析的方法。 二、实验仪器及设备1.EE1642C型函数信号发生器/计数器 二台 2.AS1051S高频信号发生器 一台 三、实验内容及环节在进行测量前，一方面按规定规定对高频信号发生器、函数信号发生器及计数器进行预热，然后对计数器进行自校，计数器自校对的无误方可进行实验。 1对AS1051S高频信号发生器第一至第二频段的频率刻度进行检定。（1）将EE1642C型函数信号发生器/计数器电源开关接通，将功能开关置为“频率计数”档。（2）将AS1051S高频信号发生器调到要测量的频率点上（频段1：从100kHZ900 kHZ，每隔100kHZ选择一个测量点；频段2：从1000kHZ9000 kHZ，每隔1MHZ选择一个测量点），然后进行测量。将所测数据填入表一中，最后计算出结果，并分析说明此仪器是否符合说明书给出的指标（实验报告中要给出检定结论，并分析产生误差的因素）。2. 测量两信号的频率比（1）调节高频信号和EE1642C型函数信号发生器/计数器，分别输出频率为5MHZ和1KHZ的正弦波（或方波），然后用EE1642C型函数信号发生器/计数器分别测量其实际值，并根据公式N=fA /fB计算其频率比。（2）两信号的频率比fA /fB也可直接运用比较高级的通用计数器直接测量出，这里没有实验仪器，大家直接用抱负值即（5MHZ/1KHZ）计算出。（3）将理论计算值（即根据信号发生器的标称值计算所得的频率比值）和（1）方案测得值进行比较和验证。（实验报告中要分析实验测量方法的误差大小和优缺陷，并画出用通用计数器直接测量两信号频率比fA /fB的原理框图）。 3.累计输入信号（1）使用EE1642C型函数信号发生器/计数器输出频率为10HZ、输出幅度为1V的方波。（2）将EE1642C型函数信号发生器/计数器置为计数档，把待测信号“计数输入”通道，自己看手表作10秒钟计数，记下测量值。规定反复记数20次。对测量结果进行分析和说明。（实验报告中规定采用等精度测量结果的数据解决方法对测量结果进行分析，并画出用计数器作累加计数的功能原理框图）。四、思考题 1.本实验中使用的是一种什么样的测频方法？请列举你所知道的别的测频方法。 2.简述通用计数器测频和测周的原理。表一被测波段标称值fx实验值fAD f=fx-fA频段1100kHZ200kHZ300kHZ400kHZ500kHZ600kHZ700kHZ800kHZ900kHZ频段21000kHZ2023kHZ3000kHZ4000kHZ5000kHZ6000kHZ7000kHZ8000kHZ9000kHZ实验二 通用示波器的应用 一、实验目的 1.掌握通用示波器的重要技术性能及其含义。2.熟悉和掌握通用示波器的组成及各控制键的作用，并达成对的使用。 3.掌握通用示波器测量时间、电压和相位的基本方法。 二、实验仪器与设备1.5040B 双踪通用示波器 一台 2.EE1642C函数信号发生器 一台 3.YB1730A直流稳压电源 一台 4. AS1051S高频信号发生器 一台 5.移相器实验板 一块 三、实验内容及环节 1.直流电压测量（1）一方面将示波器触发方式选择开关置于“自动(AUTO)”方式，使屏幕出现扫描时基线。然后选择通道CH1或CH2，将输入耦合选择开关置于“GND”，调整垂直移位旋钮使扫描时基线移到屏幕中间或其他适当位置上，并把它作为零电平线的位置。（2）将输入耦合选择开关置于“DC”位置，然后输入被测直流电压（由直流稳压电源提供），则扫描时基线会在垂直方向（Y方向）移动（即光迹上移或下移）。根据扫描时基线移动的格数和垂直偏转因数（Y轴偏转因数）的乘积读出被测电压的数值。（3）注意：在进行电压测量时垂直偏转因数微调旋钮应处在“校准”位置；测试过程中不能再旋转垂直移位旋钮。2.正弦电压测量（1）一方面将输入耦合选择开关置于“GND”位置,示波器触发方式选择开关置于“自动”方式，使屏幕出现扫描时基线。调整垂直移位旋钮使扫描时基线移到屏幕中间或其他适当位置上。然后将输入耦合选择开关置于“AC”位置（2）调节EE1642C函数信号发生器，使其输出频率为100KHZ，幅度为1伏的正弦波。用示波器观测其波形。对的调节示波器各控制键和开关，使荧光屏上显示幅度合适的12周的被测信号波形。读出被测波形的幅度和频率并分析其值是否对的。假如观测到的波形不稳定可以调节“Hold OFF”按钮进行调节。（3）调节EE1642C函数信号发生器，使其输出频率为1MHZ，幅度为1伏的正弦波按（2）中同样的规定再测一次。（4）在上述两步的测量中，注意有关控制键的对的选用： a.改变垂直偏转因数开关及微调旋钮，观测对波形的影响，记下结论并分析因素。 b.改变扫描触发方式“自动”（AUTO）、“常态”（NORM），观测对波形的影响，记下结论并分析因素。 c.改变触发源选择开关（SOURCE），触发电平、触发极性开关（LEVEL），观测对波形的影响，记下结论并分析因素。 3.相位测量 相位的测量指的是两个同频信号之间相位差的测量，如最常见的对电路（或网络）输入与输出信号之间相位差的测量，即电路（或网络）相移的测量。用双踪示波器可测量二个频率相同信号的相位关系，本实验通过观测正弦波信号通过一个移相器的相位变化，学会其测量方法，测量环节如下：（1）调节EE1642C函数信号发生器，使其输出频率为100KHZ，幅度为1伏的正弦信号，加至移相器输入端。移相器电路如下图所示：C 680 pfW 10KUi3KUi3KiR1R2U0（2）将移相器的输入信号Ui和输出信号Uo分别加至双踪示波器的两个输入端，对的调节示波器的显示方式开关及触发方式开关等有关控制键，使荧光屏上显示合适的被测信号波形。（3）记录所测波形，根据公式 F =T（div）j/div，计算出两信号的相位差。 F相位差。 T两波形在X轴方向差距的格数。 j每1div（格）的相位，可通过观测一个周期正弦波所占格数算出。 4.测量调幅波的调幅系数 单音频调制时，调幅波的波形如下图所示，A=2Umax ，B=2UminBA调幅波的表达式如下：u=Um（1+msint）sint式中 Um 载波振荡的振幅、 载波振荡、低频调制信号的频率m 调幅系数根据观测所得的A、B值，可按下式计算出调幅系数： m=100%测量方法如下：（1）调节AS1051S高频信号发生器，使之输出调制频率为1000HZ 、调制度为30%，载波频率为465KHZ的已调信号，输出至示波器CH1（或CH2）。（2）调节高频信号发生器输出幅度，同时按正弦信号的测量方法适当调节示波器的旋钮，使屏幕上显示稳定的调幅波形。（3）根据显示的调幅波形，读取包络线的峰峰和谷谷之间所占的格数A、B值计算调幅系数m，并与高频信号发生器输出信号的调制度进行比较和验正。四、思考题 1.运用通用示波器可以测量信号的哪些参数？ 2.试比较连续扫描和触发扫描的特点。 3.通用示波器有哪些重要技术指标？ 4.通用示波器由哪些重要电路组成？ 5.测量相位误差的方法重要有哪些？列举说明测量相位差的重要意义。实验三 电压表波形响应的研究一、实验目的1. 分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的影响，进一步明确用不同检波 特性电压表测量各种电压波形所得测量结果的物理意义，掌握测量结果的解决 方法。 2.熟悉视频毫伏表和超高频毫伏表的频率响应特性。 3.掌握三种不同检波特性交流电压表的使用方法。二、实验仪器及设备1. CA2171A交流毫伏表 一台2. SG1020A函数信号发生器 一台3. SG4320A双踪通用示波器 一台三、实验原理 设被测交流电压的瞬时值为u（t），则：全波平均值 有效值 波形因素 波峰因素 由于被测交流电压大多数是正弦电压，并且人们通常只希望测量其有效值，故除非特别说明，交流电压表都是以正弦波为测量对象，并按有效值定度，即表头示值是被测电压为正弦电压时的有效值。测量非正弦电压时，电压表的读数a必须通过波形因素或波峰因素换算才干得到测量结果：对均值电压表 对峰值电压表 对有效值电压表 四、实验内容及环节 1.被测电压波形对测量结果的影响。（1）等读数测量：调节函数信号发生器输出频率为20KHZ，按下正弦波、三角波、或方波按钮，将分别得到这三种波形输出。 a.用超高频毫伏表测量正弦、三角和方波输出，调节函数信号发生器的幅度调节旋钮，使超高频毫伏表对不同电压波形读数都相同。 例如：a1=a2=a3 记录读数，用示波器观测三种波形并画出三种波形图，在图上标明被测电压的峰值。将超高频毫伏表的读数及示波器的读数填入表一。 b.用视频毫伏表测量三种电压波形，方法同上。 c.用有效值电压表测量三种电压波形，方法同上。 d.根据三种特性电压表的测量结果（读数），分别计算出被测电压的平均值、峰值和有效值填入表一，并对测量结果进行分析说明。表一：电压表类型峰值检波有效值检波波型正弦三角方波正弦三角方波读数a1a2a3a1a2a3电压幅度信号发生器读数示波器读数5V5V5V（有效值）2V2V2V（平均值）（2）等幅度测量 a.调节函数信号发生器，使输出频率为20KHZ，输出幅度为1V（用示波器监视）。分别输出正弦波、三角波和方波，用峰值电压表测量各输出波形，记录读数并填入表二中。 b.用平均值电压表测量三种电压波形，方法同上。 c.根据测量结果，计算被测电压的有效值，填入表二，并进行分析说明。 表二：波形正弦三角方波峰值检波电压表（示波器）读数a1有效值检波电压表（毫伏表）读数a2a1换算为平均值a2换算为平均值 2.超高频毫伏表和视频毫伏表频响特性的比较。（1） 视频毫伏表频响特性：在1HZ到5MHZ频率范围内取若干频率点，保证信号源输出（正弦波）电压为5V，测量被测电压表的频响特性。（2） 把测量数据填入表三。（3） 根据实验数据，画频率响应特性曲线，并作分析说明。表三（单位Hz）频率f5102050100200500电压频率f1k2k5k10k20k50k100k电压频率f200k500k1M2.5M3.5M4.5M5M电压 五、思考题（1）在等幅度测量中，用峰值电压表测量三种波形时，读数相同吗？为什么？用均值电压表测量时，读数相同吗？为什么？（2）在实际测量中，对于各种非正弦信号电压，如何得到其有效值电压？（3）什么是波形误差？如何消除这项测量误差？实验四 阻抗测量实验一、实验目的1.了解阻抗测量的特点和方法。2.掌握高频Q表的原理和使用方法，学会运用Q表测量电感器和电容器的参数。3.通过实验，加深理解谐振法测量阻抗的原理和应用。二、实验仪器及设备1.QBG3高频Q表 一台2.直流稳压电源 一台3.万用表 一块4.变容管偏置电源板 一块三、实验原理 Q表是用于测量高频电路元件参数的仪器。它是运用LC谐振回路的谐振特性来测量高频线圈的电感量及其Q值，测量电容器的电容量及其损耗因数等，其原理如图所示。 1.电感线圈Q值的测量。 如上图所示，当电路发生串联谐振时，电容器C上的电压UC =QE，即： （1） 运用电压表分别对回路的输入电压E和电容器上的谐振电压UC进行测量，即可求得回路之Q值，当测试回路损耗可忽略时，UC与E之比值即等于电感线圈的Q值，当E固定为一常数，UC值就可以用Q值来定度。如考虑到分布电容C0的影响，则需用下式修正： （2） Qm测得值 C1谐振时电容度盘读数 2.电感量的测量 回路谐振时 （3a） 假如已知w、C就可以算出电感L。若在规定频率下进行测量（此规定在仪器面板上有标注），则电感L可用调谐电容器C直接定度。当调谐电容使Q值指示最大时，可从电容度盘的电感读数中得出电感值。注意：由（3a）式计算出的电感量只是在频率为w时，线圈L和它固有电容C0并联组成的等效电感值。考虑到分布电容C0的影响时，线圈真正的电感值为： （3b） C回路谐振时的电容度数 若所测L值小于10mH时，应将L值减去仪器自身的剩余电感L0（QBG3的L00.07mH），才干最后得到精确值。 3.分布电容C0的测量（两倍频法） 由得 （4） 保持回路的L值不变，在两个不同频率f1及f2下分别使回路谐振，相应的有C1和C2。 可得 （5） 及 （6）由（5）、（6）可解得： 若取 则 （7） 4.变容管静电容的测量 静电容CV是变容管两个基本参数之一，反偏电压与二极管静电容的CVV特性可以应用在调谐以及自动调整电路中。如图所示，运用Q表，偏置电源，可以测出变容管的CVV特性图中，变容管事实上是和Q表里的标准电容相并联。CV=C1C2 （8） C1变容管未接入时Q表调谐电容的读数 C2变容管接入后Q表调谐电容的读数在不同的反偏压V下，测量CV值，即得CVV特性。四、实验环节 1.变容二极管CVV特性的测量 a.某一频率下（例如用45MHZ）选择适当的辅助线圈，接到Q表的Lx接线柱上，调整Q表的调谐电容CS，使回路谐振（Q表指示最大），记下谐振时调谐电容读数C1并记入表一内。 b.按下图接好电路（变容管已事先接好在偏置电路板里）。 调整稳压电源及偏置电路板上电位器W，用万用表测出变容管两端的偏压值。然后调整Cs使回路重新谐振，读出此时的电容值C2，记入表一。则可由式（8）算出CV。 c.在不同的负偏压下，按上述方法测取CV值记入表一，并描出CVV曲线。 表一 f=偏压值C1（PF）C2（PF）CV=C1C21V2V4V6V8V10V2.线圈的Q、L值测量 Q表使用规则参见附录。 a.将所测得的Q、L值及谐振时的调谐电容C1、选定的测量频率f记入表二。本实验用的电感为10mH左右，可按仪器面板上的规定选择相应的测量频率。表二fC1L测Q测b. 运用已测得的C0(C0的测试见实验环节3),据式(2)对Q值进行修正。c. 根据式（3b）对L值进行修正，即将Q表的调谐电容调到C1+C0位置，读出电容度盘对边的电感数就是修正后的L值，还要将修正后的电感值L减去L0，才干得到最后的修正值。d. 算出修正后Q、L值与测得值作比较分析。3.测试线圈的分布电容C0。 a.调节Q表频率度盘,使频率为f1，然后调节调谐电容使回路谐振，记下此时的电容值C1。 b调节频率至f2=f1，然后调节调谐电容使回路重新谐振，记下谐振时的电容值为C2。e. 按式（7）计算C0。 4.电容器电容量的测量。a. 小于460PF电容器的测量：给出一个标称值为300PF的电容，试用高频Q表测出其实际值，根据测量所得结果计算该电容的绝对误差和相对误差，并加以分析说明。b. 大于460PF电容器的测量：给出一个标称值为500PF的电容，试用高频Q表测出其实际值。根据测量所得结果计算该电容的绝对误差和相对误差，并加以分析说明。五、思考题（1） 阻抗参数测量的方法有哪三种？（2） 谐振法测量阻抗有何特点？（3） 为什么应在工作频率下测量阻抗？