《电测技术》实验教学大纲.doc

电测与计量实验报告实验一：示波器波形参数测量实验二：图示仪的使用实验三：数字化测量仪的使用 实验四：差动变压器的性能试验姓名：杨振华学号：09292053任课老师：李景新2011年10月31日实验一 示波器波形参数测量一 实验目的： 1. 学会用示波器测量电压信号峰峰值及其直流分量。 2. 学会用示波器测量电压信号周期及频率。 3. 学会用示波器测量两信号的相位差。二 实验设备：1. 信号发生器2. 示波器3. 电阻、电容等三 实验步骤：1 测量1KHZ的三角波以及经阻容移相平波后的正旋波信号的峰峰值及其 直流分量。 2测量1KHZ的三角波的周期及频率。 3用单踪方式测量两信号间的相位差。 4用双踪方式测量两信号间的相位差。 5信号改为100HZ，重复上述步骤14。四 实验过程及数据1. 测量1kHz、100Hz三角波以及经阻容移相后的正弦信号峰峰值及直流分量。（1） 实验数据频率/波形峰-峰值(V)直流分量(mV)实际测量频率1kHz三角波22.15101.0087kHz正弦波0.79246100Hz三角波20.20099.85kHz正弦波6.1825（2） 实验过程打开示波器预热，将CH1接入信号三角波（1kHz）；耦合接地，调整到中间位置；选择AC，将三角波调整到屏幕中央，使波形合适，测量峰峰值并记录。将其中一条测量线置于峰值处；选择DC，测得直流分量记录；正弦波测量方法一致。2 测量1KHZ的三角波的周期及频率。（1） 实验数据一个周期三个周期周期频率周期频率100Hz10.2ms98Hz1kHz0.955ms1.047kHz2.885ms1.04kHz3 用单踪方式测量两信号间的相位差。（1） 实验数据已知：EXT + 0 f1=1.0064kHz 频率零点格数差周期格数相位差1kHz-3.6格15格-86.4100Hz-4.6格24.7格-67.04经阻容移相后，原信号与新信号的相位差随频率的增大而增大。（2） 实验步骤选择外触发EXT，触发源用1kHz三角波，触发极性为+，触发电平为0；在CH1中加入三角波，调整波形使上升0点在屏幕中央，记录周期格数；在CH1上接入经阻容移相后的正弦波，X增益、移位旋钮均不可调，调节灵敏度旋钮，使0点明显，记录从屏幕中心到0点的格数。100Hz同上。4用双踪方式测量两信号间的相位差。（1）实验数据频率零点格数差周期格数相位差1kHz-3.6格15格-86.4100Hz-4.5格24.3格-66.67 经阻容移相后，原信号与新信号的相位差随频率的增大而增大。（2）实验步骤 将三角波和正弦波分别接入CH1和CH2；选择CH1作为触发源，触发急性为+，触发电平0；将三角波零点调到屏幕中心线上，调整使两信号电压零线对齐，记录两个零点之间的格数，和每个波形周期的格数。100Hz同上。五 讨论：1 调整信号发生器的直流偏移电压，当偏置过大时，为什么产生波形失真？是示波器的原因还是信号发生器的问题？答：信号发生器直流偏置超出了信号发生器输出幅度范围，会发生削波现象，是信号发生器的原因。2. 测量相位差时，你认为双踪、单踪测量哪种方式更准确？为什么？答：单踪测量更准确。双踪测量通道为两个通道，本身存在一定的系统误差。3. 你认为在实验过程中，双踪示波器的扫描是工作在交替、还是断续方式？为什么？答： 信号频率高时，工作在交替方式；信号频率低时，工作在断续方式。4. 对于同一组移相电路，1KHZ和100HZ三角波经过移相变换后，其相位、幅值有何不同？为什么？答 ： 由分压公式 知经过阻容移相后1kHz的幅值更小，相位变化也更大。实验二 图示仪的使用及晶体管特性参数测量说明：该实验是演示实验一 实验目的：1. 学会用图示仪测量晶体三极管的特性参数。2. 学会用图示仪测量二极管的特性参数。3. 学会用图示仪测量稳压二极管的特性参数。二 实验设备：1XJ4180图示仪2二极管、稳压二极管、晶体管9012、9013三 实验步骤： 1测量二极管的导通特性曲线。 2测量稳压二极管的正反性特性曲线。 3测量晶体管9012的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。 4测量晶体管9013的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。 5. 测量电容、MOSFET、SCR等电力电子器件的击穿特性。四 讨论：1. 测量二极管、稳压二极管的特性曲线时，如何注意Rc及扫描电压的档位？答：当图示仪所示的曲线突然上升或下降时，所用的RC及扫描电压档位便是适当的。2. 测量晶体管的特性曲线时，为什么增加簇数时，屏幕上的波形为什么会闪 动？请你计算扫描一簇曲线所用的时间？ 答：增加蔟数，图示仪扫描完所有蔟所花费的时间变长，视觉暂留导致我们看到的波形闪动。3. 如何进行阶梯波的调零？答：显示部分中间按下，调整起始位置在右上角，级数选一，最左位置。按下测量板上零电流I=0，松开零电流，使第一条线与Iceo重合，即阶梯调节旋钮。实验三 数值化测量仪的使用一 实验目的：1. 学会用数字化测量仪测量信号的周期和频率。2. 学会分析数字化测量的误差来源。3. 掌握如何减少测量误差的措施。二 实验设备：1. 信号发生器2. 数字频率计三 实验步骤：将信号发生器置于30Vpp档，衰减置20dB，压入偏置电压开关，分别用测频、测周的方法测量100Hz、1kHz、10kHz的方波，将测量数据添入下表。 测频方法（Hz） 测周方法（ms）档位0.01s 0.1s 1s 10s 1 10100Hz1000010100.0017100.0025100.00329.99909.99801kHz0.9996k1.0009k1.0009k1.0009k0.99910.999110kHz10.0053k10.0052k10.0054k10.0049k0.00990.0099四 讨论：1 通过以上实验数据，请你分析该测量系统的误差来源，以及减少测量误 差的措施和方法。答：误差来源：1.测周时的标准（晶振）频率误差； 2.测频时的+-1误差误差减少措施方法：测周：增大晶振频率测频：增大测量时基信号周期2 为什么在减小输入信号的幅值到一定程度时，测量相位差会突然增大？答：因为输入信号幅值减小到一定程度时，环境以及仪器所引起的杂波信号会达到与输入信号相比相差不大的程度，使信号波形发生很到改变，测量产生很大差距。实验四 差动变压器的性能实验一 实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。 二 基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动电势输出。其输出电势反映出被测体的移动量。 三 需用器件与单元：主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。 四 实验步骤： 附：测微头的组成与使用 测微头组成和读数如图 91 测微头组成： 测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。 测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线(1格)，另一排是半毫米刻线(.格)；微分筒前部圆周表面上刻有 50 等分的刻线(.格)。 用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。微分筒每转过 1 格，测杆沿轴方向移动微小位移.毫米，这也叫测微头的分度值。 测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读 110 分度，如图 91 甲读数为.，不是.；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图91 乙已过零则读.；如图 91丙未过零，则不应读为，读数应为.。 测微头使用： 测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。一般测微头在使用前，首先转动微分筒到处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量)，再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。当转动测微头的微分筒时，被测体就会随测杆而位移。 1、 将差动变压器和测微头(参照附：测微头使用)安装在实验模板的支架座上，差动变压器的原理图已印刷在实验模板上，L1 为初级线圈；L2、L3为次级线圈；号为同名端，如下图 92。 2、按图 92 接线，差动变压器的原边的激励电压必须从主机箱中音频振荡器的Lv 端子引入，检查接线无误后合上总电源开关，调节音频振荡器的频率为 45KHz（可用主机箱的频率表输入Fin 来监测）；调节输出幅度峰峰值为Vp-p2V（可用示波器监测：X轴为 0.2ms/div）。3、 松开测微头的安装紧固螺钉，移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形Vp-p为较小值(变压器铁芯大约处在中间位置)，拧紧紧固螺钉，仔细调节测微头的微分筒使示波器第二通道显示的波形 Vp-p 为最小值(零点残余电压)并定为位移的相对零点。这时可以左右位移，假设其中一个方向为正位移，另一个方向位移为负，从Vp-p最小开始旋动测微头的微分筒，每隔0.2mm(可取1025点)从示波器上读出输出电压Vp-p值，填入下表9，再将测位头退回到Vp-p最小处开始反方向做相同的位移实验。在实验过程中请注意：从Vp-p 最小处决定位移方向后，测微头只能按所定方向调节位移，中途不允许回调，否则，由于测微头存在机械回差而引起位移误差；所以，实验时每点位移量须仔细调节，绝对不能调节过量，如过量则只好剔除这一点继续做下一点实验或者回到零点重新做实验。当一个方向行程实验结束，做另一方向时，测微头回到Vp-p 最小处时它的位移读数有变化(没有回到原来起始位置)是正常的，做实验时位移取相对变化量 为定值，只要中途测微头不回调就不会引起位移误差。4、 实验过程中注意差动变压器输出的最小值即为差动变压器的零点残余电压大小。根据表 9 画出 Vop-pX 曲线，作出位移为1mm、 3mm 时的灵敏度和非线性误差。实验完毕，关闭电源。五 实验数据处理数据记录：X(mm)7.4807.6807.8808.0808.2808.4808.6808.8809.080V(mV)402.0377.0353.0316.5291.5264.0236.5212.0185.5X(mm)9.2809.4809.6809.88010.08010.28010.48010.68010.880V(mV)136.0106.881.455.029.24.628.458.082.2X(mm)11.08011.28011.48011.68011.88012.08012.28012.48012.680V(mV)109.4139.0164.5190.0215.0241.5297.5331.0352.0X(mm)12.88013.080V(mV)383.0406.0作图如下：六 讨论：1、用差动变压器测量振动频率的上限受什么影响？ 答：差动变压器是测量位移、压力、振动等非电量参量的传感器件因而，其灵敏度要求高，线性要好。因而，要采用线性整流电路来进行整流。线性整流电路的构成是：一个将整流电路接到 反相运算放大器的反馈回路里并在此输出.所以测量振动频率的上限受运算放大器、整流电路及其外围电路的影响。2、试分析差动变压器与一般电源变压器的异同？ 答：差动变压器一般用于作为检测元件，而一般变压器一般作为电源变换部件或者信号转换部件。以E型为例。一般变压器的2个E型铁芯（磁芯）是固定在一起的紧耦合，不希望工作中有任何移动，否则会产生噪声，大功率时甚至可能损坏。 而差动变压器的2个E型铁芯（磁芯）则相反。差动变压器一般分为变面积式和变气隙式。变面积式差动变压器的2个E型铁芯（磁芯）不是固定在一起的，随工