电子测量技术实验技能训练目的和任务

1、电子测量技术实验技能训练目的和任务一、本课程训练的基本要求通过本课程实验技能训练，使学生加强理论联系实际，能正确使用基本仪器，采用合理的测量方法完成电能量（主要是各种频率、波形下的电压）、电信号特性（主要是波形、频率、周期、失真度、频谱）、电路元器件参数（主要是电阻、电感、电容、品质因数）、电子设备的性能主要是电路网络或设备的频率特性）的测量。一、技能训练教学的基本任务1 通过训练，学生应在各实验结果的分析讨论中加深对有关测量基本理论和基本电子测量仪器的原理、性能指标、用途的理解。2 通过训练，学生应能熟练正确掌握下列基本仪器的使用：信号源、晶体管毫伏表、示波器、多功能计数器、数子电桥、Q表、

2、失真度测量仪、选频电平表、频谱分析仪。3 通过训练，学生应能掌握一些基本的测试技术测试方法及数据分析处理方法。二基本测量中的几个问题：在基本测量中，除了要有合理的测量仪器、正确的测量方法 、严格的操作过程外，还要注意以下几个问题。1、 测量误差只要进行测量，得到的测量值与真值之间就会产生一定的误差，这是不可避免的。在电子测量中，测量误差通常有两种形式。1） 绝对误差绝对误差又称绝对真误差，可表示为 X = X - X0式中X为绝对误差，X为测量值，X0为真值。测量值即仪器的测出值，而真值虽然是客观存在，但通常是得不到的，一般要用理论值或精度较高的仪器测量值代替，绝对误差与被测量具有相同的单位，

3、并有正负。2） 相对误差相对误差的定义如下式表示：=100%相对误差的引入是由于在电子测量时，有些量（如电压、频率等）的绝对误差，其大小并不能确切地反映出测量的精确程度，用相对误差就能很好地解决这个问题。例如：某一测量中，在测100mv的电压时，绝对误差是1mv，测1V电压时的绝对误差是10mv，两电压的绝对误差相差10倍，但它们的相对误差却是相同的。因此，在电子测量中进行误差分析时，多采用相对误差。2测量精确度测量精确度可以用来说明测量效果，其高低通常与下述因素有关。1） 使用仪器通常把测量仪器分成不同的等级，不同的等级有着不同的精确度，如我国指针式（模拟）表头共分七个等级（0.1，0.2，

4、0.5，1.0，1.5，2.5，5.0），表头的等级一般都在表盘上标出。表头等级采用了一种新的相对误差来表示，即引用误差，也称满度相对误差，其定义为 = 100%式中为引用误差，x为绝对误差，X m为满刻度值。如一块仪表的等级是0.5级，也就是说它的最大绝对误差不超过满刻度值的0.5%。当仪表的等级确定后，由误差理论分析可知，测量中绝对误差的最大值与仪表的满刻度值成正比。因此在选用仪表时不要用大量程去测小电量，并且被测量与仪表的满刻度值越接近，测量越准确，一般应使指针的位置至少处在满刻度的1/3以上再读数。2） 数值读取当使用模拟式仪表进行测量时，测量结果通常是用刻度给出，因此在读取数值时，除

5、了要有正确的姿势外，分刻度的估读（取几位有效数位）将直接影响测量结果。有时在某一测量点上或某一频率范围内，还可能发生指针抖动、左右漂移等特殊情况，会给读数带来更大困难。如何获取正确的数值看起来很简单，其实不然，它影响着整个测量结果。因此，对于初学者来说，首先要端正心态，不急不躁，认真地按照刻度规律（多为均匀刻度）进行分刻度划分，直到满足测量精度要求。读取数值时，要根据测量精度的需要来确定估读的数位。一般估读的数位越多测量精度越高，但读数的时间也会延长，难度也会加大，因此在数值读取时要做到综合考虑。另外常见的一种情况是，当人靠近、移动被测系统或移动测量线及连接导线时，表针也随着漂移、不稳定。这多

6、由测量系统某处接触不良或导线、测量线的芯线断裂造成，应首先找出原因，排除故障后再读数。目前，数字式表头越来越多地被电子仪器所采用。使用数字式表头，给数据读取带来很大方便，但此时有两点需要注意：一是小数点的位置，读数前要调整仪器的量程，使读数有一个正确的有效数位，以保证精确度；二是使用数字表头虽然读数直观，但最后一位数字易不稳定，会不断变化，此时不要太在意最后一位究竟是多少，只要前面的位数能满足精度要求就够了。3） 有效数位的处理通常在生活中遇到的数据，一般反映的是某一量的大小或多少；但在测量中获取的原始数据，既反映被测量的大小又内含了测量精度。如1和1.0，它们的大小是相等的，但它们的测量精度

7、却差了一个数量级。因此在测量中或实验后的数据处理时，要使同一项测量保持相同的测量精度，即它们的小数点后的数位应相同。当是整数时，要根据精度的要求，在小数点后用0将数位补足，在同一项测量中不应出现不同的有效数位。数位少，说明测量精度不够，不能满足测量要求；数位多，虽然该点的测量精度高了，但从整体上看并没有多大的实际意义。为了记录的整齐，多余的位数应按照四舍五入的规则处理。在测量中，对于测量精确度，总希望越高越好，但高精度也需要高代价，如需要高等级的仪器、测量时间延长等。因此在精度的处理上，要根据具体情况而定，以满足要求为原则。在此前提下，尽量减少无谓的开支。3 测量仪器的选用测量仪器是实验时不可

8、缺少的工具，因此仪器的选用尤为重要。仪器使用恰当，可以做到既省时又省力，如果仪器选用不正确，可能会导致实验的失败。选用仪器一般应注意以下几点：（1） 了解仪器的基本功能和性能，仪器的等级是否满足测量要求。（2） 电子测量中的测量范围一般都比较宽，如电压通常可以从几毫伏至几十伏甚至上百伏，频率可以从直流到几兆赫或者更高。因此选用仪器时，一定要注意其技术指标、适用范围（量程、频带）。仪器的等级再高，如果使用不当，也达不到应有的效果。如用毫伏表测直流电压，用数字万用表测大于1KHz的交流信号，都将不会得到正确的结果。（3） 测量仪器都有一定的内阻，对于电压表来说，其输入电阻一定要远大于被测两端点的电

9、阻，否则将会破坏被测电路的正常工作状态而得不到真实结果。（4） 当有多种仪器仪表都能满足测量要求时，应首选操作简单、读数方便的一种，以减少因操作和读数带来的失误。测量结果的处理进行实验时，通常有两个目的，一是欲知某个基本电路或整个电路系统的工作状态，即电路的运行情况；二是了解电路或整个系统的特性，亦当某些条件如输入频率、幅度、负载、时间等）改变时，系统会出现什么反应。不管是哪种目的，首先都需要获取足够的原始数据，然后对这些原始数据进行加工、整理、分析，才能做出结论。因此，实验时仅获得一些测量数据还远达不到实验目的，还必须对其进行处理。对实验（测量）结果的处理通常采用两种方式：列表法和曲线法。（

10、） 列表法列表法就是将测取的原始数据进行整理分类后放在一个特制的表格里，其目的是为了将所有数据有序地放在一起，既可以使实验结果一目了然，也为对其进行分析提供方便。用列表法能否达到上述目的，制表是关键，因此制表时要注意以下问题。） 项目齐全。即原始数据、中间数据、最终结果，以及理论值、误差分析等不可缺项。） 项目名称简练易懂。项目名称可采用字母或文字，但一定要符合习惯。有量纲的要给出单位，间接量要给出计算公式；如果公式不易在表中给出，可在表后用加注的方法给出。） 测试条件明确。对大多数测试，都是在特定条件下进行的，因此，只有当给出测试条件时，测试结果才有意义。当测试条件不变时，可以把测试条件放在

11、表格里，也可以放在表格外明显的地方，如右上角。） 制表规范、合理，易读懂，表达的信息完整。制表可能会被认为是一件简单的事情，但要制出一种非常有效的表格，全面、正确地反映实验情况，则必须经过认真考虑、仔细斟酌，才能达到目的。（） 曲线法表达实验结果的曲线通常有两种类型。） 特性曲线用列表法可以把所有的实验数据有序地集中在一起，以便对其进行观察和分析。但在研究器件、电路的特性时（如伏安特性、频率特性），仅有数据表格还不能准确地反映出电路的变化规律。原因是：一般电路的变化规律是连续的，而表格中的数据却是有限的、间断的。因此，这就需要把表格中的数据作为点的坐标放在坐标系中，然后用线段将这些点连接起来，

12、形成一条曲线。用这样的方法绘制曲线叫做描点法，绘制的曲线叫做电路的特性曲线。用特性曲线描述实验结果，具有直观完整、可获取更多信息的优点，但在绘制时要注意以下几点。建立完备且合适的坐标系。完备，即坐标轴的方向、原点、刻度、函数变量及单位俱全，合适，是指坐标轴刻度的比例大小合适，它决定了曲线图形的大小。测量时要将所有的特殊点（如最大点、最小点、零点等）取到，此外应按照曲线曲率小的地方多取、曲率大的地方少取的原则，取足够数量的点。绘制曲线时，可剔除坏点（坏点可以标在图上，但曲线不用通过该点，只供分析时用）。坏点是指因操作或其他原因引起的测量结果与理论不符、脱离正常规律的点。曲线要光滑，精细一致特性曲

13、线的绘制，原则上是用线段逐一将各点连接起来，但由于取点不可能无限多，再加上有测量误差的存在，这样绘出的曲线往往会是一段段折线。此时允许在理论的指导下，按照函数的变化规律去处理曲线，即曲线可以不通过所有的测量点，这和处理数据时取平均值是一个道理。）响应曲线在实验室进行实验，对电路进行测量可看成是用仪器对电路进行求解。测量结果有的只是一个数值，但大多数情况则是一个函数（波形）。为了记录测量结果，就必须从测量仪器（多为图形显示仪器）上将其画下来。绘制的近似程度直接影响着测量结果的准确程度，因此在画图时一定要保持和原图一致或对应成比例。在绘制时，要注意做到以下几点。（） 首先将响应曲线的位置、大小调整

14、合适，使曲线处在一个既携带了全部信息又便于绘制的状态。（） 绘制时使用坐标纸（因一般显示屏上有坐标格）。先在坐标纸上标出与图形对应的一些点（具有一定特点），然后再对这些点进行连线。当两点之间曲线的曲率较小、不易连接时，可在这两点之间再插入点。（） 考虑是否建立坐标系。一旦建立坐标系，其刻度要与曲线的变量幅度对应起来。（） 当一个坐标系中有多条曲线时，要对这些曲线加文字说明，并用不同的线型或颜色加以区别。（） 绘制出的曲线要光滑。（） 另外，还有一些图形，如后面要学到的相位测量，其测量结果不是和整个图形有关，而只是和图形上个别点有关。这时对图形的调整要把注意力放在与结果有关的点上，绘制时要把这些

15、点的位置找准，因为其他部分只会影响图形的美观而不会影响测量结果。二、基本仪器原理与使用一概述“基本电子仪器”通常是指用于测量信号电压、电流、频率、周期、波形和元器件参量的测试仪器及各种信号发生器，在电子测量技术实验中常用的电子仪器主要有示波器、信号发生器、多功能计数器、晶体管毫伏表、数子电桥、Q表、失真度测量仪、选频电平表、失真度测量仪等。基本电子仪器按功能可分为两类。一类是“源”，它能提供电子电路及电子系统正常工作需要的能量或激励信号，如各类信号源等。这一类设备对外输出物理量，具有一定的内阻，使用时输出不能短路。另一类是测试设备，用于观察或测量电信号参量，如示波器、晶体管毫伏表、多功能计数器

16、等。这类设备要吸收一定的能量，具有输入电阻，大多数仪器使用前需要短路调零。以下介绍的各种基本测量仪器的原理主要性能指标和使用方法。仪器的测量功能是通过调节操作面板上的开关、旋钮来完成的，改变操作面板上开关、旋钮的位置，可以设置仪器的不同工作状态，以适应各种测试需要。二信号源信号源又叫信号发生器，是能产生不同频率、不同波形、不同幅度的电信号的设备。它是电子测量领域中应用最广泛的一类仪器。按输出信号波形的不同可分为：正弦信号发生器、脉冲信号发生器、函数信号发生器、噪声信号发生器等。正弦信号发生器按输出信号频率范围的不同又分为：超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频信号发生器、超高频

17、信号发生器。实验室中以函数信号发生器为主。一台性能良好的函数信号发生器应具备以下基本要求：A、 较宽的频率范围，且频率连续可调。B、 在整个频率范围内具有良好的输出波形，即波形失真要小。C、 输出电压幅度可连续调节，且基本不随频率的改变而改变。D、 具有输出指示（电压幅度、频率）。随着电子技术的发展，目前的信号源一般可输出多种波形，如能输出正弦波、方波、三角波、TTL电平和直流电平。在方波和三角波的基础上，还可调出各种矩形波和斜波。因此，现在的信号源又称为函数发生器。有的函数发生器还具有调制和扫频的功能。函数发生器输出信号的波形、幅度、频率，都可通过仪器前面板上的旋钮、开关方便的调节、设定。下

18、面一EE1641B型函数信号发生器/计数器为例介绍：1概述本一起是一种精密的测试仪器，具有连续信号、扫频信号、函数信号、脉冲信号等多种输出信号和外部测频功能。本仪器采用大规模集成精密函数发生电路，使得该机具有很高的可靠性及优良性能/价格比。本机还采用单片机电路进行输出信号的幅度、频率的测量和显示。本机不仅具有正弦波、三角波和方波等基本对称波形的输出，具有锯齿波、脉冲波等多种非对称波形的输出。2主要性能指标1. 输出频率范围：0.2HZ2M HZ ，按十进制分类，共七档，连续可调。2. 输出信号幅度：A。函数输出：不衰减：1VPP10 VPP ，连续可调。 衰减20DB：0.1 VPP 1 VP

19、P ，连续可调。 衰减40DB：10m VPP 100m VPP ,连续可调。BTTL同步输出：“0”电平：0.8V，“1”电平：1.8V3. 输出信号波形。函数输出：正弦波、三角波、方波（对称或不对称输出）TTL输出：脉冲波4. 输出阻抗：函数输出：50ohm TTL输出：60ohm5. 函数输出信号直流电平（oofset）调节范围：关：输出信号所携带的直流电平为0V。开：输出信号所携带的直流电平为：-5V5V6. 函数输出信号的衰减：0DB/20DB/40DB/60DB7. 输出信号类型：单频信号、扫频信号、调频信号（受外控%8. 函数输出非对称性的调节范围：“关”位置：输出波形为对称波形

20、其它位置：25%75%9. 输出信号特性：正弦波失真度：2%10. 频率计数器： 测量频率范围：0.2 HZ20000K HZ输入电压范围（衰减度为0DB）：<2v,>50mv输入阻抗：500kohm/30PF波形适应性：正弦波、方波滤波器截止频率：大约100K HZ3函数发生器工作原理函数发生器能输出多种波形，其工作原理框如图3-3所示。由图可看出，方波是由三角波通过比较器转换而成的，正弦波则是通过正弦波整形电路由三角波变换而成的，然后经过波形选取、放大、衰减输出。 图3-3 函数信号发生器原理框图直流偏置电路的作用是提供直流补偿，使函数发生器输出的交流信号可加进直流分量，而且直

21、流分量的大小可调节。如图3-4所示，输出的交流信号中有不同直流成分的波形。图3-4 调节直流电平产生不同的方波通常函数发生器还具有输出显示部分（图3-3中未给出），用于显示输出频率、幅度。频率显示电路除显示输出频率外，还可作为计数器（频率计）使用。在函数发生器的操作面板上有一个“计数、频率”输入端口，在这个端口输入交流信号的同时，按下“计数”按键，这时函数发生器显示的是输入信号的频率。4 函数发生器使用方法（调整）如前所述，函数发生器有一直流补偿电路，与其对应，前仪器面板有一电平按键（OFFSET）或旋钮，用于设置输出信号的直流电平。当不需要输出直流电平时，此按键（旋钮）应放在关的位置。函数发

22、生器输出信号的频率是分段调整的，它有一组频率范围选择键，在每一个按键的上方标有数字，这个数字表示按下该键能够输出频率的最高值。使用时可根据测试需要、选择相应的键，然后再通过调节“频率调节”旋钮（FREQUENCY），就可以在一定范围内改变输出信号的频率。函数发生器使用时的操作步骤如下：A、按下电源开关（POEWR）B、对于有功率输出的，根据需要选择电压输出或功率输出方式C、“计数”（COUNTER）键弹出（或“内/外”测频选择键置于“内”），使函数发生器工作于信号源方式。D、 据需要按下“波形选择开关”(WAVE FORM)，选择输出信号的波形（正弦、方波或三角波）。E、 “频率选择”按键置某

23、一挡，确定输出信号的频率范围。F、 调整“频率调节”旋钮（FREQUNCY），改变输出信号的频率。G、 调节“幅度”旋钮（AMPLITUDE），改变输出信号的幅度，当需要输出小信号时，按下“衰减”键（ATTE），输出信号的幅度将衰减20dB(0.1倍)，40dB(0.01倍)或60dB(0.001倍)。函数发生器通常有“占空比”（有时标“对称性”）按键和调节旋钮，它的作用是改变输出波形的对称度（正半周和负半周的宽度）。在不要求改变波形的对称度时，此按键应弹出。5 函数发生器使用注意事项a) 函数发生器前面板的按键及旋钮较多，使用前应认真阅读仪器使用说明书，弄清仪器前面板各按键及旋钮的作用，使用

24、时对照说明书细心操作。b) 信号源的输出端不允许短路。三晶体管毫伏表1概述：晶体管毫伏表是一种在电路实验中常用的交流电压表，能直接测出正弦信号的有效值。它是模拟式电压表，采用磁电式电流表作为指示器，属于指针式仪表，表盘以V和dB值为刻度，可以测量交流信号的电压值或电平值。ii. 组成及工作原理晶体管毫伏表属于宽频带放大-检波式电压表，由放大电路、检波电路和指示电路三部分组成，如图3-7所示。 图3-7 放大-检波式晶体管毫伏表原理框图衰减器的作用是将被测信号衰减到宽带放大器的输入所要求的数值，使毫伏表有较宽的电压测量范围。宽带放大器用于提高毫伏表的灵敏度，使毫伏表能够测量微弱信号，可达到毫伏级

25、。由于磁电式电流表只能测量直流电流，因此必须通过检波器检波，将交流电压变换成相应大小的直流电流去驱动表头，使表头做出相应的偏转。由于第一衰减器是高阻抗的电容补偿式衰减器，所以毫伏表具有较高的输入阻抗。晶体管毫伏表的表盘是按正弦信号的有效值刻度的，因此当测量正弦信号时，可以从表头直接读出正弦信号的有效值；而测量其他波形的信号时，其读数没有直接的意义；若需要进行换算，则要乘一个波形系数K才能得到其有效值。常见信号的波形系数K如表3-1所示。3晶体管毫伏表的技术指标A、测量电压范围表示能够测量的最小到最大的电压值。各种型号的毫伏表的测量电压范畴有所不同，如DA-16FS的电压测量范围为100V300

26、V，分11挡量程，每挡相差10dB。EM2173的电压范围为300V100V，分12挡，每挡相差10dB。B、测量范围频率范围是指被测交流信号最小到最大的频率。在这个范围内，测量误差符合说明书给出的技术指标，若超出些范围，测量误差会增大。毫伏表的频率范围较宽，如DA-16FS频宽为20HZ1MHz，EM2173为5Hz2MHz.E、 输出阻抗毫伏表具有较高的输入阻抗。由于毫伏表使用时是与被测电路并联，输入阻抗高，则对被测电路的影响小。一般输入电阻1M.4 伏表的使用方法及注意事项晶体管毫伏表有单路输入和双路输入两种，对于双路输入的毫伏表，其两路的特性一样。（1）仪器操作介绍毫伏表的前面板上一般

27、有以下部件。“测量范围”（RANGE）的选择开关：共有12挡，各挡所标的数值是毫伏表在这一挡位时能够测量的电压最大值，旁边是分贝（dB）数，用于电平测量。输入（INPUT）端：被测信号的输入端口，通常用同轴电缆作输入测试线。双路毫伏表有两个相同的输入端，可同时测量两路信号。零点调整旋钮：用于电气调零。接通电源，输入测试线两端短路，表头指针应在零点，否则需要调整该旋钮。有些型号的毫伏表没有调零旋钮，则不需要电气调零。表头刻度：表头上有3条刻度线。第一条是010刻度线，当测量范围在1mV、10mV、0.1V、1V、10V、100V时，从这条刻度线读数；第二条是03刻度线，当测量范围在3mV、30m

28、V、0.3V、3V、30V、300V时，从这条刻度线读数；第三条是对数刻度线，当测量电压的电平时，从这条刻度上读出绝对电平值，即分贝（dB）值。（） 方法及注意事项通电前应检查表头指针是否指在零点，若有偏差，可进行机械调零（机械调零不需要经常调整）。通电后应调电气零点，方法是将输入线的两端夹在一起，若表针不指在零点，则调节调零旋钮，使指针指在零点。根据被测电压的大小，选择适当的测量范围。若不知被测电压的可能范围，应将测量范围置最大挡，然后逐渐减小，直至指针偏转至满量程的1/2以上。连接测试线时，毫伏表的接地线（一般为黑色夹子）应与被测电路的公共地端相连。测量时，应先接上地线，然后连接另一端。测

29、量完毕时，应先断开信号端，后断开接地端，以免因感应电压过大而损坏仪表。小信号测量时，先把量程置于较大挡，接好线后，再调至适当位置。正确的读数。应待指针稳定后两眼正对指针来读数，如刻度盘带有反光镜时，应使眼睛、指针和指针在镜内的影像成为一条直线时再读取。当作为电平表使用时，被测的实际电平分贝数为表头指示分贝数与量程选择开关所对应的分贝数的代数和。毫伏表读数时，要根据所选择的量程来确定从哪一条刻度读数。例如，指针指在第一条刻度线的数字6处，若此时量程为10V，则读数为6V；若量程为100mV，则读数为60mV；若量程为3V，则读数为1.9V；若量程为30mV,则读数为19mV；其他各量程依此类推。

30、（四）示波器1概述示波器是最常用的测试仪器之一，它可将电信号波形形象而直观地显示在荧光屏上。利用示波器，可以测量信号的幅值、瞬时值、频率、周期、相位和脉冲信号的宽度、上升时间、下降时间等参量。通过传感器，还能测量各种非电量，如温度、压力、振动、冲击、距离、热、光、声音和磁效应等。示波器的种类较多，按用途和特点可分为通用示波器、取样示波器、记忆与数字存储示波器、专用示波器。通用示波器是示波器中应用最广泛的一种，它采用单束示波管，包括单踪型和双踪型。取样示波器是采用取样原理，将高频信号转换为低频信号，再进行显示。记忆与数字存储示波器具有记忆、存储信号波形功能，可用来观测和比较单次过程和非周期现象、

31、超低频信号，以及在不同时间、不同地点观测到的信号。记忆示波器采用记忆示波管，数字存储示波器则应用了数字存储技术。专用示波器则是为满足特殊用途而设计的示波器。下面以电路实验中常用的通用示波器为例，说明其组成、工作原理和应用。2. 示波器的组成与原理通用示波器主要由示波管、垂直通道和水平通道三部分组成。此外，还有电源电路和产生校准信号的标准信号发生器。如图3-9所示。 图3-9 通用示波器原理方框图A、 示波管示波管是示波器的一个关键部件，其作用是把被测信号变换成荧光屏上可见的图形，主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，其结构如图3-10所示。图3-10 示波管结构示意图电子枪产生聚焦良好的高

32、速电子束，高速电子束打在荧光屏上便可产生光点，偏转系统能改变电子束打到荧光屏上的位置。当偏转系统使高速电子束按照一定的规律产生位移时，在荧光屏上就可显示出一条光迹。当灯丝加热阴极时，涂有氧化物的阴极会发射出大量的电子。控制栅极加负电压，对穿越控制栅极的电子密度进行调节，从而达到调节光点亮度的作用，故调节控制栅极电位的旋钮（电位器）称为“辉度”旋钮。第二栅极及第一阳极、第二阳极的电位远高于阴极，它们与控制栅极组成聚焦、加速系统，对阴极发射的电子束进行加速并聚焦，使得电子束以很高的速度射到荧光屏上，故改变第一阳极电位的旋钮称为“聚焦”旋钮。偏转系统有Y偏转和X偏转板各一对。通常Y偏转板上加被观察信

33、号电压，这样光点沿T轴的运动规律就和被测信号幅值的变化规律一致；X偏转板上加一个随时间而线性变化的电压（锯齿波电压），称为扫描电压。若Y偏转板加上被观察信号，X偏转板不加扫描电压，则在荧光屏上产生一条正比于被测电压的垂直亮线；若只有X偏转板加扫描电压，Y偏转板不加被观察信号（输入选择开关接地），则在荧光屏上显示一条反映时间变化的水平亮线。电子束在两个偏转电压作用下，荧光屏上会显示出被观察信号随时间变化的波形。示波管顶端内壁上涂有一层荧光物质（荧光屏），当高速电子束打在荧光屏上时使它发光。电子束停止轰击后，荧光物质的发光作用要经过一段时间后才停止，这段时间叫余辉时间。由于余辉现象和人眼的残留特性

34、，所以能在荧光屏上观测到稳定的波形。B、 垂直通道和水平通道示波器的垂直通道通常又称为Y通道，它包括输入选择、衰减器、前置放大器和输出放大器。输入选择用来确定输入直流信号（DC）还是交流信号（AC），或者输入接地（GND）。衰减器用来衰减被观察的大信号（幅度），以保证显示在荧光屏上的信号不致因过大而失真。示波器操作面板上与其相对应的旋钮为Y轴灵敏度粗调开关，也称Y轴衰减，常用V/DIV标记，其含意为Y轴每格（1cm）表示的电压数。由于Y放大器的作用，使示波器具有观测微弱信号的能力。与调整放大器增益对应的旋钮为Y轴灵敏度微调。在示波器做定量测量时，放大器的增益应是固定的，这时灵敏度微调应放在“校

35、准”（CAL）位置，通常是顺时针旋到底。示波器的水平通道又称为X通道，它由扫描信号发生器、触发电路和X放大器组成。扫描发生器产生随时间线性变化的锯齿波扫描电压，又称为时基电压。触发电路用来产生周期与被测信号有关的触发脉冲，用这个触发脉冲控制扫描电压的周期与被测信号的周期同步。扫描电压通过X放大器放大，加至X偏转板。电子束在扫描电压的作用下做水平运动，可在荧光屏上显示出一条水平亮线。由于这个电压在一周期内是线性增长的，与时间成正比，故电压的增长速度对应着光点的运动速度，光点从荧光屏左边到达右边移动的距离即为扫描电压的周期时间，因此荧光屏的水平距离代表是时间，X轴为时间轴。因荧光屏几何尺寸固定，光

36、点从荧光屏左边到达右边移动的距离一定。改变扫描电压的频率，即改变了光点从左到右所需时间。与这一操作对应的旋钮开关称为扫描速度旋钮，也称X轴灵敏度，常用TIME/DIV标注，其含义为X轴上每格（1cm）表示的时间数。改变扫描速度旋钮的位置，即改变了X轴的时间刻度。iii. 信号与扫描电压的同步当扫描电压的周期是被观察信号周期的整数倍时（相位差也为0），扫描的后一个周期所描绘的波形与前一周期完全一样，荧光屏上得到清晰而稳定的波形，这叫做信号与扫描电压同步，如图3-11所示。 图3-11 扫描电压与被测信号同步图3-11中，UY为被测信号电压，UX为扫描电压，TX=2TY.在扫描电压由最大值回到零时

37、，被测电压恰好经历了两个周期。当下一个扫描周期开始时，重复上一扫描周期光点012移动的轨迹，得到稳定的波形。如果TY与TX不成整数倍的关系，后一扫描周期描绘的图形与前一扫描周期的不重合，则显示的波形是不稳定的，如图3-12所示。 图3-12 扫描电压与被测电压不同步在图3-12中，TX=TY，第一个扫描周期显示的波形为图中实线所示，而第二个扫描周期显示的波形为图中虚线所示。此时在荧光屏上看到的波形是从右向左移动，显示的波形是不稳定的。可见，保证扫描电压周期是被观测信号周期的整数倍，才能使显示波形同步。在示波器中，扫描电压与被测信号分别来自两个电路，它们之间是不相关的。为了能使二者的频率保持整数

38、倍的关系，一般需要给扫描电路加一个周期与被测信号有关的同步触发信号，以使扫描电压的周期与被测信号的周期严格同步。触发信号既可以选取Y通道经过放大的被测信号（内触发INT），也可外接触发信号。或通过示波器的操作面板进行选择，与之相对应的开关叫“触发源”（TRIGGER SOURCE）选择。使用示波器时，应根据被测信号选择合适的触发源。一般测量通常选择被测信号作为触发源。iv. 主要性能指标：1. 频率范围广：YB4340G：DC40MHZ YB4360G：DC60MHZYB4320G：DC20MHZ (2) 灵敏度高：最高偏转系数1mv/div(3)6英寸大屏幕：便于清楚观看信号波形5示波器的使

39、用方法使用示波器前应仔细阅读使用说明书，被测信号的电压不能超过允许范围。光点和扫描线不可调得过亮，否则会带来读数不准，不仅使眼睛疲劳，而且当光点长时间停留不动时，还会使荧光屏变黑，产生斑点。A、 通用旋钮介绍a、 调整旋钮 亮度旋钮（INTENSITY）：调整光点和扫描线的亮度。顺时针方向旋转旋钮，亮度增强。 聚焦旋钮（FOCUS）：调整光迹的清晰程度。测量时需要调节此旋钮，以使波形的光迹达到最清晰的程度。b、 垂直系统 信号输入通道1（CH1 INPUT（X）：是被测信号的一个输入端。在X-Y方式时，变为X通道，X轴信号由此端输入。 信号输入通道2（CH2 INPUT（Y）：是被测信号的另一

40、输入端。在X_Y方式时，输入端的信号仍为Y轴信号。 输入耦合（AC-GND-DC）选择开关：用于选择输入信号进入Y放大器的耦合方式 。.置于AC时，输入信号经电容耦合到Y放大器，信号中的直流分量被电容阻隔，交流分量可以通过。.置于接地时，输入端对地短路，没有信号输入Y通道，通常用于确定（调整）基准电平位置。.置于DC时，输入信号直接耦合到Y放大器，用于观测含有直流分量的交流信号或直流电压，频率较低的交流信号（低于10Hz）也应采用DC输入。 Y位移旋钮（POSITION）：调节光迹在荧光屏垂直方向的位置。 电压灵敏度选择开关（VOLT/DIV）：用于垂直偏转灵敏度的调节。电压灵敏度微调旋钮在校

41、准位置时，VOLT/DIV刻度值为荧光屏上每一个大格所代表的电压值。 电压灵敏度微调旋钮（VARIABLE）：可在电压灵敏度开关两挡之间连续调节，改变波形的大小。顺时针旋转到底时，这“校准”位置。在做电压测量时，此旋钮应放在校准位置。 垂直工作方式选择（VERTICAL MODE）：有CH1、CH2、DUAL、ADD四挡。.通道1选择（CH1）：荧光屏上只显示CH1的信号。.通道2选择（CH2）：荧光屏上只显示CH2的信号。.双踪选择（DUAL）：荧光屏上同时显示CH1和CH2两个输入通道输入的信号。.叠加（ADD）：显示CH1和CH2两个输入通道的输入信号的代数和。 交替/断续选择键（ALT

42、/CHOP）：当同时观察两路信号时，交替方式适合于在扫描速度较快时合用，断续方式适合于在扫描速度较慢时使用。c、 触发（TRIGGER）触发源选择（TRIGGER SOURCE）：用于选择触发信号。各种型号示波器的触发源选择有所不同，一般有以下几种.内触发（INT）：触发信号来自通道1或通道2.通道1触发（CH1）：触发信号来自通道1.通道2触发（CH2）：触发信号来自通道2.电源触发（LINE）：触发信号为50H Z交流电压信号。.外触发（EXT）：触发信号来自外触发输入端，用于选择外触发信号。极性（SLOP）：选择触发信号的极性。.“+”表示在触发信号上升时触发扫描电路。.“-”表示在触发

43、信号下降时触发扫描电路。触发电平（LEVEL）旋钮：用于调整触发电平，在荧光屏上显示稳定的波形，并可设定显示波形的起始点（初始相位）。 触发方式（TRIGGER MODE）按键：用于选择合适的触发方式，通常有以下几种。自动（AUTO）：当没有输入信号或输入信号没有被触发时，荧光屏上仍可显示一条扫描基线。常态（NORM）：当没有输入信号时，处于等待扫描状态，一般用于观察频率低于25Hz的信号或在自动方式时，不能同步时使用。场信号触发（TV-V）：用于观测电视信号中的场信号。行信号触发（TV-H）：用于观测电视信号中的行信号。d、水平系统1、 扫描时基因数（又称扫描速度）开关（TIME/DIV）：

44、用于设定扫描速度。当扫描微调在较准位置时，其刻度为屏幕上水平方向每一个大格所代表的时间。2、 扫描微调（SWEEP VARIBLE）：可以在扫描速度开关两档之间连续调节，改变周期个数。该旋钮逆时针方向旋转到底，扫描速度减慢2.5倍以上。在做定量测量时，该旋钮应顺时针旋转到底，即在校准位置。3、 水平移位（POSITION）：用于调节光迹在水平方向的位置。B、基本操作（1） 聚焦旋钮置于中间位置，Y输入耦合方式置于接地（GND），垂直位移（POSITION）旋到中间位置，垂直工作方式（MODE）置于CH1，触发方式（TRIG MODE）放自动（AUTO），触发源（SOURCE）放内触发（INT）

45、，扫描速度（TIME/DIV）置于0.5ms/div。（2） 打开电源，顺时针旋转辉度旋钮，调整Y位移旋钮，直到显示出光迹。调节聚焦旋钮使光迹最清晰，为使聚焦效果最好，光迹不可调得过亮。（3） 调整输入耦合方式于AC，将示波器的校准信号输入至通道1（CH1），适当调节电平旋钮使波形稳定，屏幕上应显示方波信号。将Y轴灵敏度旋钮、扫描速度旋钮置于适当位置，若波形在垂直方向占格数、水平方向占格数与校准信号的要求相符，则表示示波器工作基本正常。C、电压测量（1） 直流电压的测量 电压灵敏度微调放在校准位置，输入耦合方式开关置于GND，调整Y位移旋钮，使光迹对准任一条水平刻度线，此时扫描基线即为零基准线

46、。将耦合方式换到DC，输入直流电压，如图3-13所示。即根据波形（直线）偏离零基准线的垂直距离h和电压灵敏度VOLT/DIV旋钮的指示值Ku，可以算出直流电压的数值，即U=Kuh。图3-13 直流电压的测量（2） 交流电压的测量按2）调整好示波器，然后输入信号。测量交流电压分为两种情况：一种是只测量被测信号的交流分量，另一种是测量含有直流分量的交流信号。只测量被测信号的交流分量时，应将Y输入耦合方式置AC位置。输入信号，调节电平（LEVEL）旋钮，使波形稳定，调节电压灵敏度（VOLT/DIV）开关，使屏幕上显示的波形幅度适中，便于读数，如图3-14所示。由波形峰-峰在垂直方向的距离h和VOLT

47、/DIV的指示值Ku（微调在校准位置），就可以计算出电压的峰-峰值UP-P，即UP-P=Kuh。图3-14 交流电压的测量 例3-1 测得波形峰-峰值之间的距离为4格，电压灵敏度1V/div，则被信号的测峰-峰值为UP-P=Kuh=41=4V当被测交流信号含有直流成分时，输入耦合方式应放在DC，这样才能同时观测到被测信号的交流分量和直流分量。例3-2已知一正弦信号的电压峰-峰值为4V，直流分量为1V，要求用示波器测量出其实际峰-峰值和直流分量的电压值。置输入耦合方式 为DC，电压灵敏度调为1V/div，输入信号后，荧光屏显示波形如图3-15所示. 图 3-15含有直流成分的交流信号的测量由图3

48、-15，可以测量出直流电压分量U和交流电压峰-峰值Up-p分别为 U=Kuh1=11=1V4）时间的测量用示波器能测量周期信号的频率、周期、波形任意两点之间的时间和两个同频信号的相位差。（1） 周期和频率的测量“扫描微调”放校准位置，“扫描速度”（TIME、DIV）开关置于合适的位置，使荧光屏上显示的波形便于观测。调节“电平”（LIVEL）旋钮，使显示的波形稳定；调节“X位移”和“Y位移”，使波形位于荧光屏的中间位移（一般示波器在测量时间时，不宜使用荧光屏的边缘部分），如图3-16所示。由于此时“扫描微调”在校准位置，所以，测得波形一个周期在水平方向的距离d，乘以TIME/DIV的指示值Kt，

49、就可以计算信号的周期T和频率f，即T=dKt ， f= 图3-16 周期的测量例3-3 测得波形周期对应两点间的水平距离为5，“扫描速度”旋钮的指示值为0.2ms/div，则被测波形的周期T和频率f为T=0.2ms5=1msF=1KHZ同样，可以测量波形上任意两点间的时间。（2） 脉冲信号时间参数的测量 脉冲宽度的测量定义脉冲宽度为上升沿的50%到下降沿的50%所对应的时间，用t表示，脉冲d的测量方法如图3-17所示。图3-17 脉冲宽度的测量方法 t=dKt式中，Kt为示波器扫描旋钮的挡位。 脉冲上升、下降沿时间的测量定义脉冲的上升时间为脉冲波形上升沿的10%90%所对应的时间，用t表示。t

50、r和t的测量方法如图3-18所示。图3-18 上升时间和下降时间的测量方法t=Kd t=Kd(3)两个同频信号相位差的测量 双线法垂直工作方式 置于双踪显示（DUAL），分别调节两通道的位移旋钮，使两条时基线重合，选择作为测量基准的信号为触发源信号，两个被测信号分别由CH1和CH2输入，在屏幕上可显示出两个信号波形，见图3-19.图3-19 双线法测量相位差测量出波形一个周期在水平方向的长度n及两个信号波形与X轴相交对应点的水平m，可由下式计出两个信号间的相位差，即=通常为读数方便，可调节扫描微调旋钮，使信号的一个周期占9格（DIV），每格表示的相角为40°（40°/DIV

51、），则相位差为：=40°· m用双线法测量相位差时，应使两条时基线严格与X轴重合。 椭圆法（李沙育图形）示波器选择X-Y工作方式，这时的两个输入通道，一个为X输入通道，一个为Y输入通道。输入耦合开关接地（GND），调节位移旋钮，使光点位于荧光屏中心或某一个水平、垂直线的交叉点上（建立坐标系原点O）。输入耦合开关置于AC，接入信号，调节“电压灵敏度”（VOLT/DIV）旋钮，使显示的波形大小适当，如图3-20所示。图3-20 椭圆法测量相位差测出图中a和b的长度，由下式可计算出相位差为= arcsin 6使用注意事项（1）辉度不宜调得过亮，且光点不应长时间地停在一点上，以免损

52、坏荧光屏。通电后若暂不观测波形，应将辉度调暗。（2）定量观测波形时，尽量在屏幕的中心区域进行，以减少测量误差。（3）测试过程中，应避免手指或人体其他部位接触信号输入端，以免对测试结果产生影响。（4）若示波器暂停使用并已关上电源，如需继续使用时，应待数分钟后再开启电源，以免烧坏保险丝。（五）多功能计数器1概述多功能计数器是一种精密的测试一起，具有频率测量、周期测量、计数等功能，是一种广泛使用的电子测量仪器，下面一SP1500C型多功能计数器为例介绍。2主要性能指标 （1）测量频率范围：A通道：1 HZ100MHZ B通道：100M HZ1.5GHZ（2）周期测量范围：10ns1s（3）技术长度：

53、108-1（4）耦合方式：AC耦合（5）输入阻抗：A通道：1Mohm/40PF Btongdao :50ohm (6) 输入衰减：×1或×20（7）低通滤波器截止频率：约1M HZ（8）最大输入幅度：A通道250VPPB通道3 VPP（9）波形适应形：正弦波、脉冲波、三角波3原理框图：衰减保护闸门时间分频微处理器显示震荡器分频频放大放大电源输入A计数器输入B （六） 数字电桥 在阻抗参数测量中，应用最广泛的是电桥法，这不仅是由于电桥法测量阻抗参数有较高的精度，而且电桥线路也比较简单。电桥一般由4个桥臂。1个激励源和1个零电位指示器组成。电桥的基本法构成如图所示： PA Z1

54、 Z2 Z4 Z3 + - ZS VS图中Z1、Z2、Z3和Z4为四个桥臂阻抗，ZS和Zg分别为激励源和指示器的内阻抗。当指示器两段的电压向量相等，流过指示器的电源响亮为零，称电桥达到平衡，根据推导可知平衡条件为：Z1 Z3 =Z2 Z4。它表明：一对相对桥臂阻抗的乘积必须等于另一对相对桥臂阻抗的乘积。若将上式中的阻抗用指数型表示，根据负数相等的定义，上式必须同时满足：|Z1 |Z3| =|Z2| Z4|，Q1+Q2=Q3+Q4。它表明，电桥平衡必须同时满足两个条件：相对臂的阻抗摸乘积必须相等（摸平衡条件）和相对臂的阻抗通之和必须相等（相位平衡条件）。因此，在交流电桥中，必须调节两个或两个以上的元件才能将电桥调节到平衡，非常不容易，若是直流电桥，由于各桥臂均为纯电阻构成，故不需要考虑相位平衡条件，电桥的平衡调节相对容易，下面一YB2812型数字电桥为例介绍。1。概述