常用电子测量仪器.ppt

主编 肖晓萍,电子测量实训教程第3版 电子教案,普通高等教育”十一五”国家级规划教材 全国高等职业教育规划教材,机械工业出版社,第1章 电子测量的基本知识 第2章 常用电子测量仪器 第3章 示波器 第4章 电路元器件参数的测量 第5章 线性系统频率特性测量和网络分析仪 第6章 信号分析和频域测量仪器 第7章 数据域测量 第8章 虚拟仪器与LabVIEW编程基础,目 录,第2章 常用电子测量仪器 本章重点 2.1 电压测量仪器 2.1.1 概述 2.1.2 模拟电压表 2.1.3 数字电压表 2.1.4 数字万用表 2.2 信号发生器 2.2.1 概述 2.2.2 AS1053射频信号发生器 2.2.3 任意波形信号发生器,2.3 频率和时间测量仪器 2.3.1 概述 2.3.2 数字频率计 2.3.3 通用电子计数器 2.4 实训 2.4.1 直流稳压电源的输出指示准确度和 纹波系数的测量 2.4.2 交流信号基本参数的测量 2.5 习题,本章重点 电压测量仪器 （模拟电压表、数字电压表、数字万用表） 信号发生器 频率测量仪器 （数字频率计、通用电子计数器）,2.1 电压测量仪器 2.1.1 概述,电压表征电信号能量的三个基本参数（电压、电流、功率）之一。 1电压测量对仪表的基本要求 2电压测量仪器的分类 3交流电压的基本参数 （1）峰值（图2-1）（2）平均值（图2-2） （3）有效值 （4）波形因数和波峰因数 表2-1,2.1.2 模拟式电压表,1分类 按电压表工作频段分类 按测量电压的量级分类 按刻度特性分类 按电路组成不同分类 按检波原理分类 2模拟式电压表的结构原理 普通直流电压表 图2-3 直流电子电压表 模拟式流电压表 按检波原理不同可以构成：平均值电压表、有效值电压表和峰值电压表,(1)平均值电压表 平均值电压表的读数与被测电压的平均值成正比。 如果被测信号是正弦波，示值U为有效值。 如果被测信号是非正弦波，则必须进行“波形换算”。,被测电压的有效值,如果被测信号是非正弦波，直接将电压表的示值作为被测电压的有效值带来的误差称为“波形误差”或“示值误差”。,例2-1用全波均值型电压表测量正弦波、方波、三角波，电表指示都为1V，问被测电压的有效值分别为多少？波形误差为多少？,解：根据式(2-10)，正弦波、方波、三角波的平均值为：,查表2-1，KF=1.11，KF=1.15，KF=1 正弦波有效值：,方波有效值: U =KF,=10.9 = 0.9V,三角波有效值:,根据(2-12)计算波形误差，测量正弦波时,测三角波时,测方波时,被测电压的有效值,如果被测信号是非正弦波，直接将电压表的示值作为被测电压的有效值带来的误差称为“波形误差”或“示值误差”。,如果被测信号是正弦波，示值U为有效值。 如果被测信号是非正弦波，则必须进行“波形换算”。,(2)峰值电压表 采用峰值检波器的电压表称为峰值电压表。,例2-2用峰值电压表测量正弦波、方波、三角波，电表指示都为1V，问被测电压的峰值、有效值各为多少？示值相对误差为多少？,查表2-1得，,，KP,=1,解：由式 (2-13) 计算方波、三角波的峰值为,方波的有效值为,三角波的有效值为,由式(2-15)计算示值相对误差 测量三角波时的示值相对误差为,测量方波时的示值相对误差为,有效值电压表测量交流电压时，示值就是被测交流信号的有效值。,（3）有效值电压表,3YB2173交流毫伏表 技术性能指标 电压测量量程300100（分贝范围-70dB+40dB） 工作频率范围：5Hz2MHz（双路） 电压误差：3%（基准频率1KHz） 频率响应误差：在20Hz200KHz挡3%，在5Hz20Hz，200KHz2MHz挡10%（以上误差均为满度值之比值） 输入阻抗1M；输入电容50PF 最大输入电压： 3001量程时300；3100量程时500 刻度值：正弦波有效值1=0 dB值，1mW=0dBm 电源电压：额定电压220（50 Hz） 模拟式电压表的使用方法 YB2173前面板配置图及说明 图2-4 操作方法,1分类 按用途分：直流数字电压表、交流数字电压表和数字万用表。 按A/D转换器的原理分：比较式、积分式和复合式。 2DVM的主要技术指标 测量范围 分辨力 测量速度 输入阻抗 固有误差和工作误差 抗干扰能力 输入零电流,2.1.3 数字电压表,（1）测量范围 包括显示位数、量程和超量程能力。 量程是以基本量程为基础，常为1V或10V，也有2V或5V。 显示位数指能显示09共十个数码的位数。 位指最高位只能取“1”或“0”。位和基本量程结合起来，能说明DVM有无超量程能力。例如某3位DVM基本量程为1V，该DVM具有超量程能力。 最高位只能取05的位称为位。5位DVM指数字电压表的最大显示为599 999。 （2）分辨力 指DVM能够显示被测电压的最小变化值，即最小量程时显示器末位跳一个字所需的最小输入电压。例如SX1842DVM最小量程20mV，最大显示数为19999V，其分辨力为20mV /19999，即1V。,Ux测量示值；Um满量程值； a%Ux读数误差；b%Um满度误差。 例2-3用4位数字电压表1.5V电压， 分别用2V档和200V档测量，已知2V档和 200V档固有误差分别为0.025%Ux1个 字和0.03%Ux1个字。问：两种情况下 由固有误差引起的测量误差分别为多少？,固有误差 DVM的固有误差通常用绝对误差表示：,3结构原理 图2-5 直流数字电压表是许多数字式电测仪表的核心部件。 交流电压的测量需附加一个交流（AC）/直流（DC）变换器。 直流数字电压表根据A/D转换器的转换方式分： 比较型DVM 积分型DVM 复合型DVM,4 DS-26A型双积分式数字电压表 （1）主要技术性能 测量电压范围 灵敏度 准确度 固有误差 工作误差 校准周期 稳定性 输入阻抗 抗干扰能力 测量速率 输出方式 （2）使用方法 图2-6 前面板配置图 调零校准测量,2.1.4 数字万用表 数字万用表又称数字式多用表（DMM），在数字电压表的基础上再增加一些参量变换器，把被测量转换为直流电压信号就构成了DMM。 1电路的基本组成 数字多用表的原理框图 图2-7,2.DT890B+数字万用表 特点 主要技术指标 表2-2 面板构造 图2-8 使用方法 直流（DC)和交流（AC）电压测量 直流（DC)和交流（AC）电流测量 电阻测量 电容测量 晶体管测量 二极管和通断测量 注意事项,2.2 信号发生器 2.2.1 概述,1信号发生器的基本概念 在测试、研究或调整电子电路及设备、测定电路的电参量时，用于产生不同频率，不同波形的电压、电流信号的装置，统称为信号发生器，也称为信号源。 信号发生器的分类： 按频率范围分类 按输出波形分类 按信号发生器的性能指标分类,2信号发生器的基本组成 图2-9 振荡器 变换器 输出电路 输出指示电路 电源 3正弦信号发生器的性能指标 频率特性 输出特性 调制特性,2.2.2 AS1053射频信号发生器 （1）主要技术性能 信号发生器输出频率 音频内调制信号 射频信号 工作频率、信号方式存储,（2）面板结构 图2-10 （3）操作说明,2.2.3 任意波形信号发生器 任意波形信号发生器也称为函数发生器。 基本工作原理 图2-12 YB1636函数信号发生器 主要技术性能 使用方法 1)面板图 图2-13 2)准备工作 3)正弦波、方波、三角波的产生,【例2-4】利用YB1636函数发生器输出250KHz、10VP-P正弦波信号。 第一步，WAVE FORM开关置“正弦波”。 第二步，RANGEHz开关选择置100KHz挡，调节FREQUENCY旋钮使显示窗口显示频率为250 KHz。 第三步，调节AMPLITUDE旋钮，改变输出信号幅度，使示波器显示的波形如图2-14所示。此时示波器的垂直偏转因数开关置2V/div，扫描因数开关置1s/div。 4）斜波的产生 5）TTL输出 6）调频信号输出,2.3频率和时间测量仪器 2.3.1 概述,周期性过程重复出现一次所需要的时间称为“周期” 。 周期性过程在单位时间内出现的次数称为“频率”。 频率和时间测量技术按工作原理可分为： 直接法 比较法测频 示波法测量频率,2.3.2 数字频率计 主要用于测量频率和计数的电子计数器称为频率计数器或数字式频率计。 计数法测量频率的原理 图2-15 FC-1000数字频率计 主要技术性能 面板配置图 图2-16 使用方法,2.3.3 通用电子计数器 具有多种测量功能的电子计数器称为通用电子计数器或频率时间计数器。 1通用电子计数器的基本测量功能 频率测量 累加计数 图2-17 频率比测量 图2-18 周期测量 图2-19 时间间隔测量 图2-20 自校准 图2-21,2E-312A型通用电子计数器 通用电子计数器组成原理 图2-22 主要技术指标 面板布置 图2-23 图2-24 测量使用方法 应用实例,2.4实训 2.4.1 直流稳压电源的输出指示准确度和 纹波系数的测量,一、实验目的 二、实验仪器 三、预习要求 四、实验内容和步骤 （一）直流稳压电源的输出指示准确度的测量 测量原理 实验步骤 图2-26 （二）直流稳压电源纹波系数的测量 测量原理 实验步骤 图2-27 五.实验报告要求 六. 思考题,2.4.2交流信号基本参数的测量 一、实验目的 二、实验仪器 三、预习要求 四、实验内容和步骤 正弦信号频率和频率准确度的测量 直流电压的测量 正弦信号幅度和输出电平的频响测量 五.实验报告要求 六. 思考题,2.5 习题 作业：1、6、15、16,1 交流电压的平均值，峰值，有效值是如何定义的？均值电压表和峰值电压表的刻度一般是按什么定度的(无特殊说明)？ 2 用均值型电压表分别测量正弦波、方波和三角波电压，示值都为V，问： （）对每个波形来说，读数代表何意义？ （）它们的峰值、平均值、有效值各为多少？,3 用峰值型电压表测量正弦波、方波和三角波三种电压，示值都为V，回答上题相同的问题？ 4 用有效值型电压表测量正弦波、方波和三角波三种电压，示值都为V，回答上题相同的问题？,5 已知某电压表采用有效值定度，如何用实验方法确定其检波的方式？举例说明之。 6 用一种4位DVM 2V量程测量1.2V电压，已知该仪器的固有误差为0.05%读数0.01%满度，求由于固有误差产生的测量误差，它的误差相当于几个字？,7 数字电压表的固有误差为（0.001%读数0.002%满度），求在2V量程测量1.8V和0.18 V时产生的绝对误差和相对误差。 8 下面四种DVM最大读数为()9 999；()19 999；()59 999；()1 999。它们各属于几位表？求第二种电压表在0.2V量程时的分辨力？,9 如需测量图2-28电路的基极静态电压，为使测量准确度较高，对电压表有何要求？如果使用500型万用表（20kV）2.5 V量程来测量是否恰当？测量发射极电压可以吗？ 10 模拟式万用表和数字式万用表都有红、黑表笔，在使用时须注意什么？ 11 简述信号发生器的基本组成和各部分的功能。,12 正弦信号发生器的主要性能指标有哪些？各自具有什么含义？ 13 函数信号发生器的设计方案有哪几种？ 14 时间和频率的测量方法有哪些？ 15 简述数字频率计的测频原理，并画出其原理方框图。,16 简述电子计数器测量周期的基本原理，并画出其原理方框图。 17 用计数器测频率，已知闸门时间和计数值N如表2-9所列，求各情况下的fx =?,表2-9,表2-10 自校时读数N,18 用某7位电子计数器进行自校。选用不同的时标和不同的闸门时间，其读数N为多少？请填完表2-10。,表2-1 交流电压的波形与参数,图2-1 交流电压的峰值和幅值,图2-2 交流电压半波整流和全波整流后的波形,图2-3普通直流电压表电路,图2-4 YB2173交流毫伏表的前面板配置图,图2-5直流数字电压表框图,图2-6 DS-26A型数字电压表的前面板配置图,图2-7数字多用表的原理框图,表2-2 测试功能、量程、测量误差等项指标,图2-8 DT890B+数字万用表的面板,图2-9 信号发生器原理方框图,图2-10 AS1053信号发生器的前面板示意图,图2-11 AS1053信号发生器的后面板示意图,图2-12 NF-1651A函数发生器方框图,图2-13 YB