电力仪器仪表的操作使用讲义（含插图） .doc

仪器仪表的操作使用 第一节 概 述测量仪表是通过信号传感器，将各类信号如电压、电流、相位、磁场强度、温度、湿度、压力、长度、位移、重量等转换成可以直接读取被测信号数值大小或间接分析被测信号各类参数的仪器。电源网络及设备的检测维护需要使用各类仪表对其参数进行周期性的测量，并要求对测试数据作出正确的分析判断，从而发现障碍隐患，分析故障源头，为供电设备的故障排除提供理论依据，保证供电网络的正常运行。因此熟练掌握常用电源维护测量仪表是对电源维护人员最基本的要求。常用的电源维护仪表主要有：万用表、交直流钳形表、电力谐波分析仪、温湿度测试仪、接地电阻测试仪、绝缘摇表、宽频杂音计、示波器、声级计等。各种仪表均有其相应的技术指标，不同的测试项目对测量仪表的要求（如精度等级、检波模式）也不尽相同。由于测量误差的存在，仪表的精度按满度相对误差（也称最大引用误差）分成0.05、0.1、0.2、0.5、1.5、2.5、5.0等几个等级，例如1.5级精度的仪表，其满度相对误差为1.5%（关于误差的概念，请参阅本书第六章的相关内容）。仪表在使用前，需要详细了解它的相关技术指标，如信号输入范围、仪表精度、供电电源、检波形式等等，以保证测试数据的准确、有效，同时也保证仪表及其操作者的安全。我们知道，交流电压根据其取值方式不同可以分成峰值电压、有效值电压和平均值电压（相关内容请参阅第三章第一节），在日常测量中除特别注明的以外，一般都是用有效值来表示交流信号的大小。相应地，电压测量仪表也可按其检波方式分为峰值检波、平均值检波和有效值检波，它们分别是指检波电路的输出与输入电压的峰值、平均值或有效值成正比。下面对不同检波方式电压表的特点进行分析。1峰值检波电压表峰值检波电路的时间参数应远远大于被测信号周期t。由于峰值检波电路的输出和信号峰值电压成正比，因而采用峰值检波的指针式仪表其表头上的刻度是均匀的，读数比较方便，刻度误差也比较小。由于交流信号测量值一般采用有效值来表示，所以采用峰值检波电路的电压表，其表头不是直接按照被测电压的峰值来标定刻度的，而是按正弦交流电峰值与有效值间的比例关系，将峰值电压换算为有效值来标定的。例如用峰值检波电压表，当输入信号电压峰值为1v时，其表头读数不是1v，而是0.707v。需要注意的是，一般的峰值检波电压表都是采用正弦电压峰值与有效值的关系来定度的。当使用这种电压表来测量非正弦交流电压时，由于其峰值与有效值间的关系与正弦波不同，因而会产生测量误差。这种情况下测量读数需通过波峰因数来进行换算。交流电压（电流）的波峰因数定义为该电压（电流）的峰值与其有效值之比：（21）2均值检波电压表均值检波电路中，输出的直流电流与输入交流电压的平均值成线性关系，所以表头刻度也是均匀的。为了便于读数，均值检波电压表的表头也是按照正弦信号平均值与有效值之间的比例关系，将测出的平均值电压换算成有效值来标定刻度的，因此表头读数也是有效值。例如，当输入正弦交流电压平均值为0.637v时，用均值检波电压表测得的表头读数为0.707v。与峰值检波电压表类似，用一般按正弦电压平均值与有效值的关系定度的均值检波电压表来测量非正弦电压时，由于其平均值与有效值间的关系与正弦波不同，因而会产生测量误差。被测电压的波形不同时，其波形误差的大小也不一样。此外，若被测正弦电压发生失真，通过理论分析可知，当其二次谐波的失真度不超过10%时，引起的最大波形误差不到1%；而三次谐波的失真度不超过10%时，其最大波形误差也不会大于5%。所以，在测量波形失真不太严重的正弦电压时，平均值检波的电压表所引起的测量误差比峰值检波仪表要小。3有效值检波电压表有效值检波电压表的主要特点是可以直接测量非正弦电压或出现失真的正弦电压的有效值，而不会像峰值或平均值检波仪表那样会产生较大的误差。其中的有效值检波电路可以采用压变电阻、热电偶或计算型rms/dc转换芯片构成。仪表按其电路结构及表头指示形式的不同可以分为模拟仪表和数字仪表。模拟仪表一般通过表内模拟电路，将被测信号经过变换后，以表针或转盘的机械偏转形式指示被测信号的大小。数字式仪表则首先将被测信号转换成直流信号，然后经过模数变换及内部数字电路的运算，在数码管或液晶屏上显示被测信号的相关特性值。数字式仪表相比模拟仪表具有操作方便、灵敏度高、输入阻抗大等优点，有些数字式仪表还具有自动测量、数据存储、数据联机打印或传输、输入超限告警、自保护等功能。随着电子测量和控制技术的进步，测量仪表向着自动化、智能化、多功能的方向发展。第二节 万用表万用表又称多用表，是电源维护检测过程中必不可少，也是最为常用的一类仪表。万用表体积小，但功能强大，可以直接或间接地测量日常维护过程中常见的大部分电量参数，如交流电压、直流电压、小信号电流的有效值的测量以及频率、电阻、线路通断、三极管放大倍数甚至是电容、温度等参数的测量。熟练掌握万用表的使用，可以很好地进行日常电源维护，并可对常见的故障进行分析和判断。一、万用表的功能档位说明万用表的品牌很多，其功能及使用方法则大同小异。本节选用vc980型万用表为例，对其功能及使用方法作简要的说明。vc980型万用表的档位功能如图2.1所示。 电压、电阻测量输入端。在测量电压、电阻时接红表笔。 公共输入端。在测量电压、电阻、电流时接黑表笔。 电流测试输入端。测量电流时接红表笔，最大输入电流为200ma。 电流测试输入端。测量电流时接红表笔，最大输入电流为10a。 功能档位转盘。用于选择不同的测量功能和档位。 档位及量程选择。v：交流电压测量档，分为200mv、2v、20v、200v、700v三档。v：直流电压测量档，分为200mv、2v、20v、200v、1000v五档。a：交流电流测量档，分为200ma、20a三档。a：直流电流测量档，分为20ma、200ma、20a三档。：电阻测量档，分为200、2k、20k、200k、2m、20m共六档。：通断及二极管测量。hz：频率测量功能档。分为20khz、200khz两档。hfe：三极管放大倍数测量档。f：电容测量档。分为2nf、20nf、200nf、2f、20f共五档。许多高级的数字式万用表采用了自动量程，取消了复杂的量程档位，简化了测量操作。 三级管测试插孔。分为pnp和npn两种不同形式的插孔。 电容测试输入插孔。 hold：测量数值保持按钮。该按钮具有锁定功能，按下该按钮使万用表保持当前测量值，下次测量前再按一下hold键，使之弹出以解除数值保持。 电源开关。 液晶屏。用于显示各种测量数据以及万用表的测量状态。二、万用表的测量操作鉴于万用表是日常电源维护检测最常见,也是维护人员最熟悉的仪表,这里只作简单的介绍。1交直流电压的测量（1）测量交流电压前,首先需要对被测电压值的大小进行估测，然后将万用表的功能档调整到交流电压测试区的相应电压档位。要求该测试档位的量程不小于被测交流电压值，否则万用表的表头将显示“1”，表示输入电压超出了万用表当前选用档位的量程范围。出现这种情况时应将万用表的电压档位调高一档再作测量。在日常电源维护中，常见的电压值为相电压220v或线电压380v，由于万用表的交流200v档小于该电压值，因此应选用更大的量程档（700v）。（2）将万用表的红黑表笔分别搭接在被测线路的两端，从万用表表头上读出的电压值即为被测电压有效值（如图2.2）。这种测量接线法实际上是将万用表并联在电路上进行测量的，故称为并接法。由于万用表的输入阻抗很大，一般可达10m，因此并联后对电路的工作几乎没有影响。在测量交流线电压时交换红黑表笔的搭接位置，对测量结果没有影响；但在测量交流相电压时，规范的操作是先将黑表笔搭接在零线上，后将红表笔搭接在相线上。直流电压的测量与交流电压的测量方法大体相同，只是万用表的功能档应选择直流电压测量功能档（v），档位量程的选择应该大于并且是最接近于被测直流电压值。测量时规范的操作是先将黑表笔搭接在直流电压负极端，然后将红表笔搭接在正极端。交互表笔的搭接位置，万用表上将显示负电压。2交直流电流的测量由于普通万用表的最大电流测量值一般小于20a，因此，万用表的电流测量档通常只用于电子电路中小电流的测量，而不能用于交流供电网络中负载电流的测量。测量电流时必须通过万用表的红黑表笔将万用表串联在电路中，这种测试方法称之为串接法。具体测试步骤如下：（1）以交流电流的测量为例，测量电流前，仔细估测被测电流值的大小，根据估测值，将万用表的红表笔插入电流输入插孔或，调整万用表的功能档位调节转盘，使之指向交流电流测试档（a）的相应量程。注意：测量时必须保证被测的交流电流值小于万用表的量程，如果超出了量程范围，则可能损坏万用表。如果无法估量该交流电流值的大小，则可以先用交流钳形表测量该电流值的大小，然后判断该电流值是否可以用万用表进行测量。（2）断开电路电源，将万用表串接在被测电路中，然后接通负载电源便可以从万用表上读出该电流值的大小（如图2.3）。（3）测试完毕，断开被测电路电源，将万用表从电路中拆除。将红表笔插回插孔，功能档位调整到交流电压的最大测试档，以免因万用表处于电流测试状态时去测量电压而造成损坏。最后关闭万用表电源开关。直流的测量与交流电流的测量基本相同，唯一的区别是万用表的测量功能档应该选择在直流电流档（a）。3电阻的测量万用表可以用于测量电阻元件的阻值，也可测量电子电路、供电回路或用电设备输入输出端某两点间电阻值。测量时先将万用表的测试功能档选定在电阻测量档的相应量程上，然后将万用表的红黑表笔分别搭接在预先选定的两个测试点上，最后从表头上读出电阻值。如果表头显示“1”，则表示实际电阻值超出了万用表的测试量程，可将万用表的测试量程调大一档再作测量。选定通断档进行测量时，如果万用表产生蜂鸣声，表示两点间存在通路，否则万用表显示“1”，表示两点间开路。电阻测量的接线图如图2.2所示。注意：（1）进行电阻值测量时必须保证电路中的电源已经被切断，不能带电进行测量。不能确定时应先用万用表的电压档对选定的两个测试点间进行验证性测量。（2）在电子电路中进行某一元件的电阻值测量时，必须将该元件从电路中脱离，至少应该将一个管脚从电路中脱离，然后再进行测量。否则，由于电路中其它电子元件的存在，可能与被测元件形成并联回路，从而造成实际的测量值是多个元件并联的电阻值，而不是被测元件的真实电阻值。4频率的测量测量电路中两点间电源的频率时，将万用表的功能转盘调整到频率测量功能档（hz），然后将万用表的红黑表笔分别搭接选定的两个测试点上，最后从表头上读出测量值。测量接线图如图2.2所示。第三节 交直流钳形表对供电网络中负载电流的定期测量是电源系统与设备维护的一项常规性任务，也是一项非常重要的任务。通过对电流参数的测量比较，可以分析供电设备或电力电缆的负载比率，避免供电设备或电缆超载；对输入输出电流的测量则可以分析设备的工作效率；分析某设备在不同时段电流参数变化规律，则可以对电网容量的调配提供有力的技术支持。供电系统中的负载电流数值较大，测量时一般采用交直流钳形表，它可以实时地测量较大容量的交流或直流电流。此外，很多钳形表还可以测量交直流电压、电阻等参数。一、交直流钳形表工作原理我们知道，导线中有电流通过时，在导线的周围会产生磁场，并且电流值越大，周围的磁场强度也就越强。交直流钳形表正是利用这种电磁转换特性，通过检测导线周围磁场强度，并经过一系列的电路变换后在其表头上显示被测电流值的大小。钳形表的工作原理如图2.4所示，在钳形表电流钳的开口处安装有霍尔元件，它是一种磁敏电阻元件。由于受被测导线周围磁场大小的影响，霍尔元件会改变它的电阻值大小，从而在运算放大器的正负输入端产生输入电压，经过放大、检波、a/d转换以及显示驱动电路后，在钳形表的表头上显示出被测电流值的大小（霍尔元件的工作原理参见本书第六章第二节的相关内容）。此外，还有一种交流钳形表，目前在日常维护已经较少使用了。它由电流互感器和电流表两大部分组成，如图2.5所示。从电路结构分析，被测导线与用电设备、电源连接并构成回路，成为电流互感器的一次绕组。当导线中有交流电流通过时，在其周围产生交变的磁场，交变磁场通过电流钳形成闭合的交变磁通，从而在交流钳形表电流钳的二次绕组中产生频率相同的交变电流，该电流驱动交流钳形表的表头指针作机械偏转。导线电流越大，在二次线圈中产生的电流也越大，两者呈一定的比例，因此通过表头指针的偏转程度可以读出流过导线的电流大小。我们知道，交变的电流产生交变的磁场，交变磁场产生交变的电流。如果磁场的方向和强度恒定不变，则电流互感器的二次线圈中便不会有电流的产生。因此这种交流钳形表不能用于测量直流电流。且若用于测量直流电流时，会因直流电流所产生的稳定磁场使钳形表电流钳铁芯磁化，如果直流电流很大时甚至会造成电流钳铁芯紧密吸合无法再张开。二、rms2009型交直流钳形表面板及功能下面以rms2009型数字式交直流钳形表为例，介绍其功能和使用方法。图2.6是该钳形表的面板图。 电流钳。测量电流时需要将电流钳卡接在被测的导线或铜排上。 显示屏（表头）。 功能档位转盘。用于选择不同的测量功能和档位，其中一端标示ac/，用于测量交流电流、交流电压和电阻；另一端标示dc，用于测量直流电流和直流电压。 电源开关及档位量程指示。off档表示关闭仪表。 dc a/o adj：校零旋钮。用于测量直流电流时的调零。 volt：电压测量输入插口。测量电压时用于接插红表笔。 com：公共输入插口。测量交流电压、直流电压和电阻时用于接插黑表笔。 ohms：电阻测量输入口。测量电阻时用于接插红表笔。 output：测量信号输出口。 hold：保持键。该键具有锁定功能，在测试空间小不便观察的场合，测量后将该按钮按下，使仪表从被测电路上断开后测试数据能够保存在屏幕上。三、rms2009型交直流钳形表使用方法测量电流是交直流钳形表的主要功能。下面以直流电流的测量为例说明钳形表的使用。（1）调节钳形表的功能转盘，使其dc端对准dc2000a/ac2000a的量程位置。（2）使hold键处在弹起（非锁定）状态。（3）测量前使钳口闭合，调节调零旋钮（dc a/o adj）使屏幕显示为0.00a。（4）测量时，按压手柄，使钳口张开，将钳形表卡接在被测导线上，要求被测导线中的电流方向与钳口中所标箭头方向一致，尽量使导线处于电流钳的中间位置，从屏幕上可以直接读出被测电流的大小。（5）若所测位置无法观察到屏幕显示值，按下hold键使测量数值保持在屏幕上，取下钳形表再读出测量数值。结束后松开hold键。（6）如果读出的电流值在下一档量程之内，则调整功能转盘对准dc200a/ac200a的量程位置。重新调零后再作测量。（7）测量完毕，将功能转盘指向off档，关闭钳形表电源。测量交流电流时，除了钳形表不需要调零，功能转盘需用（ac/）端指向相应的量程外，其余的操作步骤与直流电流的测量步骤完全相同。电压、电阻的测量方法和具体操作与万用表相同，在此不再赘述。使用交直流钳形表测量电流时应注意：（1）为减小测量误差，应将被测导线置于钳口的中央。（2）钳口闭合要紧密。（3）测量电流时，选取电流表量程应从大到小换档。（4）避免大量程测量小电流；当测量电流远小于最小量程时，可将被测导线在铁芯上绕几匝，再将读得的电流数除以匝数，即得实际的电流值。（5）钳形电流表一般用于测量配电变压器低压侧或电动机的电流。无特殊附件的钳形表，严禁在高压电路上使用，以免绝缘击穿后造成人身伤害。（6）测量直流电流时，每次换档测量前需调零一次，测量时被测导线中的电流流向应与钳表口中所标箭头方向一致。（7）长时期不使用时应将仪表电池取出。电池电量不足时需及时更换，以免影响测量准确度。（8）避免在高温、潮湿以及含盐、酸成份高的地方存放和使用。第四节 电力谐波分析仪（f43b）对电网谐波干扰进行周期性的检测是电源维护的一项重要任务。测量电网谐波可以选用fluke 43b,它是一只手持式多功能电力谐波分析仪，可以方便地测量交直流电压、交流电流、有功功率、视在功率、功率因数、频率、电网波形畸变率、查看电压电流波形及各次频谱图谱等等，并可将测试结果存储起来，以便在pc机上对数据进行分析或打印。一、f43b仪表的面板按钮名称及功能f43b的面板按钮如图2.7所示。 电源开关及功能键 左、右、上、下光标移动控制键 f1f3：功能键 enter:确认键 munu:菜单键 record：测量记录功能键 save:保存键 prnint：打印功能键 hold / run：测量保持键 显示屏 电流钳插口 红表棒插口 黑表棒插口图2.7f43b仪表面板图二、f43b仪表的操作与使用1单相交流负载相关参数的测量f43b可以测量单相交流负载的输入电压、电流、频率、功率、功率因数、各次谐波、畸变率及其它参数。测量的接线方法如图2.8所示，红表笔接相线，黑表笔接零线，电流钳上标示的电流方向与实际电流方向一致否则读数的电流值为负数。测试步骤如下：（1）按图2.8所示接好仪表，打开电源开关。（2）按动 v/a/w，选择电压测试功能，仪表屏幕将显示输入电压的波形、输入电压的有效值和频率。（3）按动 波形谐波数值显示选择键，选择谐波测量，按动，左右移动光标，屏幕显示输入电压的各次谐波分量占总有效值电压的百分比、谐波电压有效值、谐波频率及相位差。（4）再次按动，选择数值显示功能，屏幕上将显示输入电压的详细参数（共两屏，可通过按动功能键来选择不同的内容）。具体内容有：输入电压有效值、峰-峰值、直流电压分量、波形畸变率、谐波电压的真均方根值、峰值系数等。（5）调节功能键 v/a/w，分别选择电流、功率测试功能，结合功能键，分别选择波形、谐波和数值显示功能，可以从f43b的屏幕上读出输入电流和功率的所有参数。具体内容参见图2.11。注意：测量单相功率时，通过功能键 v/a/w选择功率测试，通过功能键 波形谐波数值显示选择键选择波形显示，在此状态下，可通过功能键左右翻页使屏幕显示在“w 1”和“w 3”间切换，其中“w 1”表示f43b处于单相功率测试状态，“w 3”表示f43b处于三相平衡负载的功率测试状态。2三相交流负载相关参数的测量我们知道，三相负载根据各相负载大小可以分成平衡负载和不平衡负载；根据负载的接线方法不同可以分成星形连接和三角形连接。用f43b对不同形式的三相负载进行测试时其测试方法有所不同。（1）星形连接（三相四线制）的三相负载测试我们知道三相平衡负载的总功率为单相功率的3倍，且各相的输入电压、电流、功率和功率因数相同。因此对于星形连接且带有零线时，三相平衡负载电量参数的测量可以通过测量单相负载的相关参数来获得。如果该负载为不平衡负载，则用f43b分别测量各相负载，测试方法与上述单相负载的测试方法完全相同。三相负载总功率为各相功率之和。（2）型连接平衡负载的测量如果三相平衡负载采用三角形连接，则测量负载功率时，接线图如图2.9所示。测试时f43b的功率测试形式应选择w 3,仪表的其它操作与单相负载的测试完全相同。f43b屏幕上读出的功率参数即为三相负载的总功率。（3）型接法不平衡负载的测量此类负载功率的测量接线图如图2.10所示。对比单相负载的测试方法，图2.10所示的测试方法相当于将型接法的不平衡负载分解成两个输入电压为线电压的单相负载，两者功率之和即为三相负载总功率。实际测量时可用两台f43b同时进行或者用一台f43b分成两次进行测量。功率测量模式仍然选择w 1，仪表的使用与操作与单相负载的测量完全相同。负载功率因数可用图示公式求得。四、f43b的显示形式和参数说明通过对f43b的功能键”enter”键的操作可时屏幕显示在“电压电流频率”（voltage/amper/herze）、“功率”（power）、“谐波”（harmonics）之间轮换。f43b屏幕上所显示的各种参数说明如下：v rms：电压有效值，即电压的均方根值，包括直流分量。v pk：峰值电压。v dc：电压中的直流分量。v hm：谐波电压的均方根值。%thd-f：畸变率，相应于基波电压（或电流）有效值的总谐波电压畸变百分比。%thd-r：畸变率，相应于实际电压（或电流）有效值的总谐波电压畸变百分比。a rms：电流有效值，即电流的均方根值，包括直流分量。a pk：峰值电流。a dc：电流中的直流分量。a hm：谐波电流的均方根值。a cag：电流超前电压，表示容性负载。a lag：电流滞后电压，表示感性负载。cf：峰值系数。pf：功率因数。dpf：相量功率因数。kf：因数（130）。w/kw：有功功率，其单位为瓦特千瓦（w/kw）。va/kva：视在功率，其单位为伏安千伏安（va/kva）。var/kvar：无功功率，其单位为乏千乏（var/kvar）。第五节 存储示波器示波器是利用电子示波器管将电信号波形转换成人眼能直接观察的图形的一种测量仪器，示波器的“笔”是惯性极小的电子束，记录电子束运动轨迹的“纸”是能在电子束轰击下发光的荧光屏。随着科技的发展，采用液晶屏（lcd）作为显示器件的示波器以其轻盈、小巧的外表、较低的功耗和良好的动态响应特性，越来越多地得到人们的青睐。示波器不仅能对电信号进行定性、定量的观测，而且还可以用来直观地测量诸如温度、压力、振动、冲击、距离、热、光、声和磁效应等非电量信号，当然前提是必须通过各种传感器将这些非电量信号转换成电信号。现代的示波器已不仅是一种显示波形的模拟仪器，而且还具有数字测量、存储等功能。由于示波器可以将被测信号通过变换后直观地显示在屏幕上，甚至可以将波形存储在示波器的内存单元中并可重新调用，使得观察者可以很方便地对被测信号的幅值特性和频率特性进行全面地分析与研究，因此它在科研、生产、设备维修等多方面得到广泛的应用，成为一种不可缺少的科研仪器。一、示波器的基本工作原理下面以采用电子示波管的示波器为例来介绍其工作原理。为了在示波器的x轴上显示信号的频率特性，在y轴上显示信号的电压特性，一般情况下，示波管的x轴（水平轴）上加有一个由仪器内部产生的线性锯齿电压，称为“时基”，它使电子束产生的光点在荧光屏上自左向右周期地扫描；将被测信号电压加在示波器的y轴（垂直轴）上，使光点与输入电压成比例地上下运动，这两个在空间互相垂直的运动合成的结果，便使输入信号的波形重现在荧光屏上。在测量中，常需要将两个测量点的信号波形进行比较，观察它们的频率、相位或电压之间的关系，这就要求在示波器荧光屏上能同时显示两个信号的波形。其方法一般有两种，一种是在一个示波管中装有两支电子枪、两套偏转系统（其中水平偏转板也可共用一对），两个被测信号通过两套独立的垂直通道各自加在一对垂直偏转板上，分别控制两条电子束的偏转，在荧光屏上显示两个波形，这种示波器习惯上称为双线示波器。另一种方法是将两个被测信号用电子开关控制，不断地交替送入普通示波器中进行轮流显示，由于示波器的余辉和人眼视觉暂留的关系，当轮换频率很快时，看起来就好象同时显示出两个波形，习惯上将采用这种方法的示波器称为双踪示波器。进行双踪显示时，两个输入电路的轮换接通是由电子开关担任的。根据被测信号频率高低的不同，通常采用的有“交替显示”和“断续显示”两种模式。其中交替模式适用于中高频率的信号，断续模式适用于中低频率信号。普通示波器可以用来直接观察被测信号波形的电压和频率特性，但由于示波器在x轴上不停地进行扫描，波形的一些瞬变特性就会出现“稍纵即逝”的现象，人们无法捕捉，更不能将它保存下来进行分析。如柴油发动机组突加或突减负载时的输出电压和频率的变化、ups负载突变及工作模式切换时的输出电压特性、高频开关电源在200之内的动态响应指标等等。存储示波器则可以人为地对被测信号的瞬变特性进行捕捉并可以将其存储在示波器的内存单元中，被测信号的瞬变特性被存储下来后还可以在x轴和y轴对其进行拉伸或压缩，以便作进一步的观察和分析。目前市面上的示波器型号很多，各类技术指标差异较大。这些技术指标中较为重要的有：输入通道数、最大工作频率、垂直灵敏度、扫描频率、输入阻抗等等。在性能上，高级示波器具有信号自检测、光标读数、数据存储等功能。示波器在使用前应仔细阅读说明书，了解相关的注意事项，如接电源线前应关闭电源开关、供电电源必须符合额定要求、输入信号电压不得超出额定输入范围、扫描或文字显示不宜过亮以避免使用者视力疲劳或示波管过早老化等等。二、ds-8608a双踪存储示波器面板及功能ds-8608a双踪存储示波器的面板布局如图2.12所示。1电源与屏幕调校 inten：屏幕轨迹亮度调节旋钮。可以根据需要进行适当调节。 readout：屏幕文字显示开关。 focus：屏幕聚焦调节旋钮。仔细调节电子束聚焦，使波形轨迹细致、清晰。 scale：刻度网格亮度调节旋钮。如果周围光照不足，可将背景光源打开，以便数据读取。 trace rotation：波形轨迹倾斜度调节旋钮。如果波形轨迹在屏幕上出现左右倾斜，则可以用小螺丝刀调节该旋钮使波形轨迹回到水平状态。 power：电源开关。用于开启（on）或关闭（off）示波器。2屏幕 屏幕。用于观察波形轨迹，还可以以文字的形式显示部分功能旋钮的当前设定值及示波器的其它一些工作状态。3自动扫描控制 auto：自动扫描按钮。从示波器探头输入被测信号后，按动该按钮，示波器执行自动扫描功能，扫描结束后示波器以最为合适的电压灵敏度（v/div）和扫描时间（ms/div）在屏幕上显示输入信号轨迹，从而省却手动调节的繁琐过程。4功能菜单：功能菜单按钮f1f6。与function结合使用。5校准源输出 cal：校准信号源。提供频率为1khz、电压为0.6v的校准信号源。进行示波器功能测试时可以将该信号输入示波器，根据该信号的电压和频率简单判断探头和示波器工作是否正常。6触发控制 trig level：触发电平调节旋钮。如果波形在屏幕上不能稳定显示，可以通过该旋钮前后调节触发电平，使得波形轨迹在屏幕上稳定显示。coarse trigd指示灯亮表示波形被触发；ready灯亮表示等待触发信号。 sweep mode：实时显示时的扫描方式。 source：触发源选择。常见的触发源有：ch1、ch2、line（工作电源）、ext（外部触发），可通过功能键f1f4来选择，其中：f1：选择ch1为触发源；f2：选择ch2为触发源；f3：选择外部触发源；f4：选择工作电源为触发源。 coupl：触发耦合选择。可选择ac、dc、hfrej（衰减高频）、lfrej（衰减低频）、tv-v（垂直同步）等。可通过功能键f1f5来选择，其中：f1：选择ac交流触发；f2：选择dc直流触发；f3：选择hfrej（衰减高频）触发；f4：选择lfrej（衰减低频）触发；f5：选择tv-v（垂直同步）触发。 slope /：触发沿控制。即控制输入信号在上升沿或下降沿触发。 single/rst：选择单次扫描或复位。7水平显示控制 1：x轴扫描时间为正常状态。 alt：ch1及ch2交替（alt）或断续（chop）显示控制按钮。 mag10-20-50：连续按动该键，使x轴扫描时间在正常状态的10倍、20倍和50倍间循环切换。8双踪波形显示控制、 ch1、ch2：输入通道ch1、ch2显示或关闭控制按钮。按下为显示轨迹。 add：ch1通道与ch2通道波形迭加按钮。 x-y：x-y显示。观察曲线时用。9ch1、ch2输入控制、 level：ch1/ch2输入电平调节。调节该旋钮可以使屏幕上的波形轨迹上下移动。、 volts/div：电压灵敏度调节旋钮。调节范围为5mv/div5v/div共10档，5v/div表示示波器垂直方向每格电压为5v。、 dc/ac：输入信号采用直流耦合或交流耦合选择按钮。采用直流耦合可将信号的直流和交流成份一起输入到示波器中；采用交流耦合则滤除输入信号中的直流分量后在屏幕上输出。、 gnd：输入信号接地。将输入信号接地后，屏幕上显示为一条水平的轨迹，此时可以通过或 level按钮移动该轨迹到屏幕的适当位置，也可通过 tracr rotation旋钮调节轨迹的水平度。 ch2 inv：ch2通道波形反相显示。、 ch1、ch2：ch1通道、ch2通道的输入探头插口。 position：波形轨迹水平移位调节旋钮。 ext trig：外部触发信号输入插口。10测量功能选择 t-v-off：水平测量光标（测电压）垂直测量光标（测时间或频率）光标关闭选择按钮。按动该按钮，示波器将在上述三种功能间切换。出现水平光标时示波器自动测量两条光标间的电压差；选择垂直光标则可以自动测量两条光标间的时间差（或频率）。 c1&c2：光标c1和光标c2选择键。采用光标测量功能时，按该键则同时选中两条光标，通过旋钮可同时移动两条光标。按该键时cursors指示灯亮。 c2：按该键单独选择光标c2，通过旋钮可移动该光标。按该键时cursors指示灯亮。 sec/div：按该键选择水平扫描时间调节功能，通过旋钮可调整水平扫描时间参数。按该键时sec/div指示灯亮。 hold off/trace sep：休止时间扫迹分离调整。 光标移动和水平扫描时间调节旋钮。参见、相关说明。 real/storage：实时模式和存储模式选择。 function：选择功能菜单，与功能键f1f6结合使用。f1：average（平均）；f2：max hold（最大值保持）；f3：calc（计算值）；f4：envelope（ch1包络值）；f5：probe（探头衰减值选择）；f6：equ/roll（等值滚动）。 save/recall：存储调用。按动该键，结合功能键f1f6，可将示波器工作参数及波形轨迹存入不同的存储单元或从存储单元中调出。f1：setup，为示波器工作参数保存。可存储亮度、聚焦、通信端口参数等到内存中。选择f1后出现下一级菜单：l f1：save td mem1（存到mem1中）；l f2：save td mem2（存到mem2中）；l f3：recall mem1（调用mem1）；l f4：recall mem2（调用mem2）。f2：waveform，波形的存储。选择f1则出现下一级菜单：l f1：save ch1 td ref1（存储ch1到ref1中）；l f2：save ch1 td ref2（存储ch1到ref2中）；l f3：save ch2 td ref1（存储ch2到ref1中）；l f4：save ch2 td ref2（存储ch2到ref2中）。f5：save ch1/ch2 td ref1/ref2（存储ch1到 ref1中、ch2到ref2中）。 remote/local：设置接口条件。与功能键f1f6结合使用。 copy：数据打印输出。 data position：数据点光标定位，仅存储时用。连续按动该键，可使得定位光标在波形轨迹上从左向右跳动。 run/stop：在存储模式下开始停止波形的采集。三、示波器的显示调节示波器的基本功能主要包括显示输入信号的波形轨迹、测量波形的峰值电压和周期等等。如果示波器具有双踪输入通道，则可以利用双踪输入通道分别测量电子电路或电力设备的输入输出波形，通过输入输出波形的比较，为电路的分析研究提供相关的信息。参照图2.12，示波器的基本操作步骤如下： 1示波器的基本调整要求（1）打开示波器电源，如果输入探头接在ch1通道中，按下ch1选择按钮，即打开ch1输入通道（注意，有些示波器可能是弹出表示打开，按下表示关闭）。按下gnd按钮，将输入接地，屏幕中将出现一条水平的线条。（2）调节focus聚焦调节旋钮。使示波器精确聚焦，屏幕轨迹精细。根据需要调节 level旋钮确定输入波形的零电压位置，单踪输入时一般处于屏幕的中间位置。（3）如果屏幕轨迹倾斜，则调节tracr rotation使轨迹达到水平状态。此外，可以根据实际情况适当调节inten屏幕轨迹亮度、scale网格亮度等。（4）置水平位移旋钮为中间位置，触发电平旋钮于中间位置，通过source选择触发源为ch1。（5）对输入信号的电压和频率特性通过其它手段进行预估，根据预估的最大电压值适当调整volts/div电压灵敏度调节旋钮，根据预估的频率值适当调整、sec/div扫描时间调节旋钮。（5）按动gnd按钮使其弹出，完成对示波器基本的调整要求。2信号轨迹的显示调整 ds8608a储存示波器具有输入信号的自动扫描调节功能按钮auto set，将被测信号输入示波器后，只需按动该按钮，示波器便可以将y轴电压灵敏度volts/div、x轴时间扫描参数sec/div、触发电平等参数自动调整到最合适的状态，待调整结束后波形轨迹便可以在示波器的屏幕上显示出来。对于不带自动扫描调节功能的普通示波器，则可以参考以下步骤调整示波器的各个功能按钮，使波形显示在屏幕上。（1）将被测信号通过示波器探头输入示波器ch1通道。探头钩针接被测信号，夹钳接公共地或零线。值得注意的是输入探头一般有“1”和“10”两个衰减档位，“1”档表示示波器接受的信号电压等于输入的原始电压，“10”档表示示波器接受的信号电压等于输入电压的1/10，即探头将输入电压衰减10倍。因此如果探头选择“10”，从屏幕上读出电压信号后必须乘以10才是输入电压值。但是无论探头选择的是哪一个档位，输入信号的频率不变。（2）观察屏幕上是否有波形轨迹出现。如果没有，试着逆时针选择volts/div，即增大垂直电压灵敏度，观察屏幕上是否出现扫描轨迹或扫描光点。如果volts/div已经最大，仍然没有轨迹出现，检查探头衰减档是否合适，然后重新调整。（3）如果扫描轨迹不能稳定地显示于屏幕，可以左右旋转trig level触发电平调节旋钮至适当的位置，波形轨迹便可稳定地显示在屏幕上。（4）如果波形轨迹显示显得“过密”或者只有一个光点在屏幕上快速地从左向右移动，则可以顺时针方向调整sec/div扫描时间调节旋钮，即减少x轴上的每格时间参数，便可将波形沿x轴“拉开”。如果显示的只是一条直线或只有一个光点在屏幕上慢慢地从左向右移动，则可以逆时针方向调整sec/div扫描时间调节旋钮，即增大x轴上的每格时间参数。（5）如果需要，还可以适当调整volts/div旋钮、水平位移旋钮、垂直位移旋钮、等等，使波形轨迹达到最合适的显示状态。（6）如果需要双踪输入，ch2的调节过程与ch1类似，其波形y轴调节功能分别对应于level垂直位移旋钮、volts/div电压灵敏度调节旋钮、ch2输入通道、gnd输入信号接地等。而水平扫描时间参数sec/div和水平位移旋钮则对两个输入轨迹同时起作用。四、示波器的波形存储操作为了研究输入波形的瞬间变化状态，需要在输入波形轨迹出现突发变化的同时将波形储存下来，以便分析和研究。波形的存储可以按照以下步骤进行。1瞬态变化波形轨迹的抓取 （1）信号输入示波器后按动auto set按钮，使稳态波形正常显示。（2）按动real/storage按钮，使屏幕出现storage字样，即选择储存模式。（3）根据输入波形的瞬态变化时长，适当调节x轴扫描时间参数，以保证瞬态变化过程能够完整地记录下来。例如，瞬态变化时长约为3s，则x轴扫描时间参数可以设置为0.5s/div，这样示波器一幅波形可以记录5s以内的波形变化过程。注意：即使波形瞬态变化过程时间很短，也需要将扫描时间参数适当放大，一般要求在0.2s/div以上，否则过小的扫描时间参数使得示波器扫描速度很快，造成瞬态变化捕捉困难。但是扫描时间参数过大，又会造成输入信号的采样点太少，瞬态波形变化记录不够完整，可能造成信息丢失。（4）仔细观察示波器显示波形的变化，一旦出现波形的瞬态变化，待瞬态响应结束后，立即按动run/stop键，使得波形在屏幕上保留下来。（5）瞬态变化过程被记录下来以后，按动data position按钮，使屏幕上的data position指示光标“”跳动到瞬态变化刚刚出现的时刻。（6）如果需要立即分析瞬态响应波形的相关参数，可以调整水平扫描时间参数sec/div将波形在水平方向以光标“”为中心向两边拉伸，以便于分析瞬态变化的详细过程，如瞬态响应最大（最小）电压、响应恢复时间、振荡频率等等。2波形存储示波器抓取的瞬态波形只是临时保存在示波器的存储单元中，如果需要长久保存该波形，则可将ch1或ch2的波形保存到示波器的永久存储单元中。储存的波形可在需要时重新调出或删除。（1）按save/recall键选择，使屏幕显示存储（save）模式。（2）按f2键选择waveform，屏幕显示waveform菜单。（3）按f5键将ch1波形保存到ref1存储器，ch2波形保存到ref2存储器中。3被保存波形的调用（1）按save/recall键，使屏幕显示调用（recall）模式。（2）同时按下ch2和add键选择ref1波形，每次同时按下ch2和add键，ref1波形将被显示或关闭。（3）同时按下x-y和add键选择ref2波形，每次同时按下x-y和add键，ref2波形将显示或关闭。五、示波器的波形参数测量1波形电压和频率的直接读取前面已经讲过，volts/div电压灵敏度表示示波器垂直方向每格的电压值，sec/div扫描时间调节值表示示波器水平方向每格的时间值。普通示波器在波形轨迹调整完成后根据volts/div、sec/div值，以及波形在示波器屏幕y轴和x轴上占有的格数，便可以得出输入信号的峰值电压和频率。但是采用这种方法直接读取的波形参数将会因人而异，误差较大。【例2.1】已知示波器的电压灵敏度为5v/div，时间扫描参数为5ms/div，探头置于“10”衰减档，屏幕显示波形如图2.13所示。由该图可知，波形在y轴占有3格，一个周期的波形在x轴上占有4格，则有：峰值电压为：峰-峰值电压为：有效值电压为：周期为：频率为：2波形参数的光标测量法ds-8608a储存示波器具有光标读数功能，可以较为精确地读取波形轨迹a点和b点间的时间参数和电压参数。具体操作如下。（1）按动t-v-off按钮，使得cursor光标指示灯亮，屏幕出现两条垂直或水平的测量光标。两条垂直光标用于测量其间的时间（频率）参数，两条水平光标用于测量其间的电压值。（2）出现两条垂直的测量光标时，按动c1&c2，然后旋转同时移动两条光标，使得两条光标中的c1光标移动至测试点a；按动c2，旋转使得光标c2移动至测试点b。此时，屏幕的上方显示出的t值便为波形轨迹a点和b点间的时间差，f为两点间的频率，即时间差的倒数。注意：测量时间参数时，应按动1按钮，使扫描时间倍率为1，否则测出的时间参数不准确。（3）再次按动t-v-off按钮，使得屏幕出现两条水平测量光标。按动c1&c2，然后旋转同时移动两条光标，使光标c1移动至测试点a；按动c2，旋转使得光标c2移动至测试点b。此时，屏幕的上方显示出的v值便为波形轨迹a点和b点间的电压差。注意：测量电压参数时需要检查输入探头的衰减倍数，如果衰减倍数为“10”，则需要在示波器的功能菜单中设置探头衰减倍率为“10”。设置步骤如下：（1）按function，调用示波器的功能菜单。（2）按f5 probe，选择探头的输入衰减倍率为“10”。如果不进行上述设置，则屏幕显示的电压参数需要乘以10倍才是正确的电压值。【例2.2】屏幕显示的波形轨迹为正弦交流电压波形，如果将两条垂直光标分别定位在相邻的两个波峰，则示波器显示的t20ms即为交流电压波形周期，f50hz为交流电压频率。如果将两个水平光标分别定位在波形的波峰和波谷，则示波器显示的电压差v即为交流波形的峰-峰值电压，如果一条光标定位于零电位，另一条光标定位于波峰位置，则示波器显示的电压差v即交流波形的峰值电压。第六节 宽频杂音测试仪一、杂音的产生及影响在通信电路中，除了有用信号以外，其它信号可统称为杂音。杂音的来源主要有两种：一种是电路本身的杂音，如导体及电子器件的热杂音、散粒杂音、电源纹波的影响、电路接触不良、附近电力线电磁感应以及雷电干扰等，这类杂音不通话时仍然存在。另一种是由于其它电路或邻近线路通话时产生的干扰，通常称为串音。当电路杂音太大时，将掩盖有用信号，严重影响通信质量，所以必须定期测量电路杂音。如超出规定标准时，应分析原因并采取相应措施，以保证通信质量。电路杂音可以用普通电压表或电平表进行测量。用电压表测出的值称为杂音电压，用电平表测出的值称为杂音电平。杂音通常是包含许多频率成分的非正弦电压，测量时应采用有效值检波电压表。测量杂音电压的大小，主要是为了研究它对通信质量的影响程度。我们知道人耳对不同频率的感觉灵敏度是不同的，对1khz左右的频率感觉最灵敏，频率偏离1khz越大，人耳的感觉灵敏度也就越差。因此，不同频率的杂音成分即使其杂音电压相同，由于人耳对它们感觉的灵敏度不同，因而它们对通话的影响程度是不一样的。用普通电压表对不同频率的杂音成分不加选择地测量，所测得的