《电测技术》实验教学大纲.doc

电测技术实验教学大纲实验一 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 实验内容：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10HZ，重复上述步骤14。四 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？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？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？4 对于同一组移相电路，1KHZ和10HZ三角波经过移相变换后，其相位、 幅值有何不同？为什么？实验二 图示仪的使用及晶体管特性参数测量一 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 实验内容： 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？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？ 3. 如何进行阶梯波的调零？ 实验三 数字化测量仪的使用一 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 实验内容：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（kHz） 测周方法（ms）档位0.01s 0.1s 1s 10s 1 101001000100Hz1kHz10kHz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。 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？实验四 幅频特性测试仪、频谱分析仪的原理及使用一 实验目的：1、熟练掌握幅频特性测试仪的原理及使用。2、熟练掌握频谱分析仪的原理及使用。二 实验设备：幅频特性测试仪，频谱分析仪，信号发生器，运算放大器，变压器，电源，阻容若干。三 实验内容：1测量一阶阻容移相环节的幅频特性曲线，并和理论计算结果相比较。2 测量一PID调节器的幅频特性曲线，并和理论计算结果相比较。3测量220伏交流电源的频谱特性。4测量1KHzPWM信号在不同占空比的频谱特性。 5测量1KHz三角波信号在不同斜率时的频谱特性。 四 讨论：1、 一阶阻容移相环节以及PID调节器的幅频特性曲线和理论计算结果相比较有什么区别？ 2、 请分析交流电源的频谱特性和理论值为什么相差很大？3、 1KHzPWM信号在不同占空比的频谱特性和计算值是不是相符合？4、 1KHz三角波信号在不同斜率时的频谱特性和理论值有什么区别？5、 三、电压的测量（峰峰值）6、 （1） 从函数信号发生器将正弦信号输入至Y1或Y2通道，按下相应的垂直模式Y1或Y2按钮及触发选择的Y1或Y2按钮。7、 （2） 设置Y1或Y2的电压衰减器旋钮并观察波形，使被测波形的峰峰值适中，（此时应将Y1或Y2相应的微调顺时针旋足为校正状态）。8、 （3） 调扫描旋钮，使屏上至少一个波形周期。9、 （4）调整Y轴垂直位移，使波形底部在屏幕中某一水平坐标上。10、 （5）调整X轴水平位移，使波形顶部在屏幕中央的垂直坐标上。11、 （6）读出波形最高和最低之间的格数。12、 （7）按下式计算被测信号的峰峰值电压。13、 Vp-p=垂直方向的格数垂直偏转因数（相应的Y轴衰减旋钮上指的每格电压伏数，即v/div）14、 （8）电压有效值= Vp-p/（221/2）15、 四、时间间隔的测量：16、 （1）将信号输入至Y1或Y2通道，按下相应的垂直模式开关。17、 （2）设置对应电压衰减器旋钮并观察波形，使被测波形的峰峰值适中，（此时应将Y1或Y2相应的微调顺时针旋足为校正状态）。18、 （3）调扫描旋钮，使屏上至少出现12个波形周期，（此时应将扫描的微调顺时针旋足为校正状态）。19、 （4）分别调整垂直位移和水平位移，使波形中需要测量的两点位于屏幕中央的水平刻度线上。20、 （5）读出被测量的两点的水平刻度数，按下面公式计算时间间隔：21、 时间间隔（s）=两水平点的距离（格数）扫描旋钮的时间因数（时间/格）22、 五、周期和频率的测量23、 （1）按第四条的方法测量一个周期的时间T（周期）。24、 （2）频率f=1/T25、 六、观察利萨如图形26、 （1）用两个函数发生器将两路正弦信号分别输入示波器的Y1和Y2通道。27、 （2）将Y1的水平位移旋钮拉出，即将Y1信号输入到x轴位置。28、 （3）将两个函数发生器的频率同时调到1k或10k挡。29、 （4）旋转频率微调旋钮使两函数发生器的输出频率相同或接近。30、 （5）观察示波器上的利萨如图形，再慢慢的旋转一个函数发生器的频率微调旋钮并观察利萨如图形的变化情况（实际是两个不同频率的正弦振动的合成）。仪器描述图6V252型双踪示波器V252型示波器（如图6所示）各旋钮的用途及使用方法：1电源开关：它用于接通和关断仪器的电源，按入为接通，弹出为关断。2辉度控制：顺时针方向旋转为辉度增加，反之为减小。3t/DIV开关：为扫描时间因数档级开关，从0.2s0.2s/DIV按125进制，共十九档，当开关顺时针旋足是XY状态。4扫描微调：用以连续改变扫描速度的细调装置。顺时针方向旋足并接通开关为“校准”位置。5X位移：控制光迹在荧光屏X方向的位置，在XY方式用作水平位移。顺时针方向光迹向右，逆时针方向光迹向左。6触发方式开关：五位按钮开关，用于选择扫描工作方式。AUTO扫描电路处于自激状态。NORM扫描电路处于触发状态。TVV电路处于电视场同步。TVH电路处于电视行同步。7电平锁定：调节和确定扫描触发点在触发信号上的位置，电平电位器顺时针方向旋足并接通开关为锁定位置，此时触发点将自动处于被测波形中心电平附近。8外触发输入：供扫描外触发输入信号的输入端用。9触发源开关：选择扫描触发信号的来源，内为内触发，触发信号来自Y放大器；外为外触发，信号来自外触发输入；电源为电源触发，信号来自电源波形，当垂直输入信号和电源频率成倍数关系时这种触发源是有用的。10CH1偏转因数开关：改变输入偏转因数5mV/DIV5V/DIV，按125进制共分10个档级。11CH1输入。当示波器工作于XY方式时，输入到此端得信号变成X信号。12AC、DC开关：可使CH1输入端成为交流耦合、接地、直流耦合。13CH1位移：控制显示迹线在荧光屏上Y轴方向的位置，顺时针方向迹线向上，逆时针方向迹线向下。14内触发选择开关：是选择扫描内触发信号源。CH1加到CH1输入连接器的信号是触发信号源。CH2加到CH2输入连接器的信号是触发信号源。组合同步触发信号交替取自CH1和CH2。15工作方式选择开关：五位按钮开关，用来选择垂直放大系统的工作方式。Y1显示通道CH1输入信号。Y2显示通道CH2输入信号。交替交替显示CH1、CH2输入信号，交替过程出现于扫描结束后回扫的一段时间里，该方式在扫描速度从0.2s/DIV到0.5ms/DIV范围内同时观察两个输入信号。断续在扫描过程中，显示过程在CH1和CH2之间转换，转换频率约250KHz。该方式在扫描速度从1ms/DIV到0.2s/DIV范围内同时观察两个输入信号。Y1Y2使CH1信号与CH2信号相加。16CH2位移：控制显示迹线在荧光屏上Y轴方向的位置，顺时针方向迹线向上，逆时针方向迹线向下。17AC、DC开关：可使CH2输入端成为交流耦合、接地、直流耦合。18CH2偏转因数开关19CH2输入。当示波器工作于XY方式时，输入到此端得信号变成Y信号。20聚焦：调节聚焦可使光点圆而小，达到波形清晰。实验内容1观察信号发生器波形2观察李萨如图形设将未知频率fy的电压Uy和已知频率fx的电压Ux（均为正弦电压），分别送到示波器的Y轴和X轴，则由于两个电压的频率、振幅和相位的不同，在荧光屏上将显示各种不同波形，一般得不到稳定的图形，但当两电压的频率成简单整数比时，将出现稳定的封闭曲线，称为李萨如图形。根据这个图形可以确定两电压的频率比。图7列出各种不同的频率比在不同相位差时的李萨如图形，避开图形的交叉点，假想作一条水平线和一条竖直线，它们与图形的交点个数分别为，则与频率的关系是3.测两个同频率正弦信号的位相差方法一：波形比较法把要比较的两个正弦信号分别送入示波器的 CH1 通道和 CH2 通道，并将触发信号源选择开关置于 CH1 或 CH2 位置，屏幕上直接显示两个信号的波形，如图 8所示。其中： A ( 格数 ) 为两个波形相应点的距离； B ( 格数 ) 为正弦波信号一个周期的距离。则两信号的位相差为图 8? 波形比较法测量相位差方法二：椭圆法 把两个频率相同的正弦信号分别送到示波器的 CH1 通道和 CH2 通道，在 X - Y 工作方式下，得到李萨如椭圆图形，如图9所示。椭圆的形状和两个输入信号的振幅、相位差有关。设两个信号为 式中： y 和 x 分别为光点在垂直和水平方向的位移， Ym 和 xm 为最大值。当x0时，得，即位相差为图 9 椭圆法测量相位差实验步骤(1)把信号发生器的输出信号分别接到Y1和Y2端(2)分别调节两个通道让他们能够正常显示波形(3)切换到X-Y模式，调整两个通道的偏转因子，使图形正常显示(4)调节Y2信号的频率，观查并记录不同频率比例下的李萨如图(5)按下图连接线路，输入1kHz正弦波，运用波形比较法和椭圆法测量Uc、URC的的位相差，并与理论值比较。思考题1、示波器的核心是示波管。示波管由哪几部分组成？示波器的辉度调节、聚焦调节是分调节电子枪中的哪些部件的电位？2、示波器为什么能显示被测信号的波形？3、荧光屏上无光点出现，有几种可能的原因？怎样调节才能使光点出现？4、 荧光屏上波形移动，可能是什么原因引起的？5、示波器“电平”旋钮的作用是什么？什么时侯需要调节它？观察李萨如图形时，能否用它把图形稳定下来？6、一正弦电压信号人从Y轴输入示波器，荧光屏上仅显示一条铅直的直线，试问这是什么原因？应调节哪些开关和旋钮，方能使荧光屏显示出正弦波来？常见问题与解答1、已有信号接到示波器的输入端，但示波器荧光屏并无显示，可能的原因有：（1）亮度不够。（2）水平或垂直位移调节不当。（3）输入端对地短路，即选择开关扳至“GND”端。2、如果示波器的显示不稳定，可能的原因有：（1）同步源或同步方式选择不当。（2）触发电平选择不当。（3）水平扫描速度选择不合适。3、实验中很难得到稳定的利萨如图形，而只