常用仪器仪表的使用实训课题

1、课题一示波器的使用示波器是有着极其广泛用途的测量仪器之一，借助示波器能形象地观察波形的瞬变过程，还可以测量电压、电流、周期和相位，检查放大器的失真情况等。图1示波器种类、型号很多，功能也不同，如图1所示。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。本节从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。一、荧光屏荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间，垂直方向指示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV,TIME/DIV)能

2、得出电压值与时间值。二、示波管和电源系统1 .电源(Power)示波器主电源开关。当此开关按下时，电源指示灯亮，表示电源接通。2 .辉度(Intensity)旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些，高频信号时大些。一般不应太亮，以保护荧光屏。3 .聚焦(Focus)聚焦旋钮调节电子束截面大小，将扫描线聚焦成最清晰状态。4 .标尺亮度(Illuminance)此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下，照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中，可适当调亮照明灯。三、垂直偏转因数和水平偏转因数1 .垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调在单位输入信号作用下，光点在屏幕上偏

3、移的距离称为偏移灵敏度，这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏转因数的单位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V/DIV档时，如果屏幕上信号光点移动一格，则代表输入信号电压变化1V。每个波段开关上往往还有一个小旋钮，微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底，处于校准”位置，此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。许多示波器具有垂直扩展功能，当微调旋钮被拉出时，垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如，如果

4、波段开关指示的偏转因数是1V/DIV,采用5扩展状态时，垂直偏转因数是0.2V/DIV。2 .时基选择(TIME/DIV)和微调时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1nMDIV档，光点在屏上移动一格代表时间值US=微调”旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校准位置时，屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。旋钮拔出后处于扫描扩展状态。通常为X0扩展，即水平灵敏度扩大10倍，时基缩小到1/10。四、输入通道和输入耦合选择1 .输入通道选择输入通道至少有三种选择方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、双

5、通道(DUAL)。选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。测试信号时，首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择，将示波器探头插到相应通道插座上，示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起，示波器探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到“X位置时，被测信号无衰减送到示波器，从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到“X1位置时，被测信号衰减为1/10,然后送往示波器，从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。2 .输入耦合方式输入耦合方式有三种选择：交流

6、（AC）、地（GND）、直流（DC）。当选择地”时，扫描线显示出示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中，一般选择直流”方式，以便观测信号的绝对电压值。五、用示波器测量未知交流信号的步骤1）按规定程序将示波器的各个旋钮放到标准位置.2）选定示波器的测量通道、接好示波器测量线3）将选定通道的测量功能开关放到交流位置4）首先在屏幕上观察被测信号的幅度。如果屏幕上显示的幅度过大，就将示波器的电压选择旋钮向更大的挡位旋转（也就是逆时针方向）。如果屏幕上显示的幅度过小，就将示波器的电压选择旋钮向更小的挡位旋

7、转（也就是顺时针方向）。直到屏幕上的信号幅度合适为止。5）调整同步旋钮使波形稳定，根据屏幕上信号幅度，读出电压值。6）再观察屏幕上被测信号的周期，如果屏幕上显示的周期过大（也就是波形过宽），就将示波器的扫描速度选择旋钮向慢速的方向旋转（也就是逆时针方向）o如果屏幕上显示的周期过小（也就是波形过密），就将示波器的扫描速度旋钮向快速的方向旋转（也就是顺时针方向）。直到屏幕上信号的宽度合适位置。7）根据屏幕上信号的周期，读出信号一个周期的时间，再换算出频率训练一示波原理测试基本操作训练一、实验目的通过一些简单的操作，更好地了解示波器的原理及其基本操作。二、实验仪器及器材双踪示波器，函数信号源。三、实

8、验内容及步骤1.将示波器电源接通预热后，使示波器各个控制旋钮或开关的位置如下表所示2,适当调节灰度旋钮，使荧光屏上出现一条适当亮度的水平扫描线。3.反复调节聚焦和辅助聚焦旋钮，使水平扫描基线又细又清晰。4,调节水平位移和垂直位移使水平基线位于屏幕的中央。5,使扫描速率微调和Y轴灵敏度微调处于“校准”位置。控制按钮或开关的位置如下表:控制按钮或开关位置控制按钮或开关位置垂直位移居中扫描速率选择2ms/div水平位移居中Y轴灵敏度选择0,02-5V/div电平自动触发信号源内输入耦合方式接地触发信号源极性+训练二示波器测试的基本应用一、实验目的1,掌握示波法测量电压的方法。2,掌握示波法测量周期和

9、频率的方法。二、实验器材双踪示波器、函数信号发生器三、实验内容及步骤1.交流电压的测量(1)测量原理已知被测信号的峰-峰值为Vp-p=hXDyXKy式中Vp-p一被测交流电压峰一峰值；h一被测交流电压的波峰和波谷的高度；Dy小波器的垂直灵敏度；Ky探头衰减系数。（2）测量方法1）垂直偏转灵敏度微调旋钮置于标准位置;2）接入待测信号；3）输入耦合开关置于“AC”；4）调节扫描速度使波形稳定显示；5）调节垂直灵敏度开关；6）读出被测交流电压波峰和波谷的高度；7）计算被测交流电压的峰-峰值。例：示波器正弦电压显示如图2所示，h=4cm、若ky=1:1,求被测信号的峰-峰值和有效值。/,1/解：正弦信

10、号的峰-峰值为Vp-p=hXDyXKy=4X1X1=4v正弦信号的有效值为Vp=Vp二p、22242、2=1.15v注意：在测量时，要灵活运用“X轴”位移旋钮，将波形正峰和负峰分别调至垂直刻度线（见图3）再读数，则这时峰-峰之间的高度为h=h1+h2（cm或div）2.示波法测量周期（1）测量原理被测交流信号的周期为：T=XDx/KxX被测交流信号的一个周期在荧光屏水平方向所占距离；Dx示波器的扫描速度；Kx为X轴扩展倍率。（2）测量方法1）将示波器额扫描速度微调旋钮置于“标准”位置。2）将待测信号送至示波器的垂直输入端3）将示波器的输入耦合开关置于“AC”位置。4）调节扫描速度开关，使波形显

11、示正常记录Dx值。5）读出被测交流信号的一个周期在荧光屏水平方向所占的距离xo6）计算被测交流信号的周期。例：荧光屏上的波形如图4所示，信号一个周期7cm,扫描速度开关置于“10ms/cM'位置，扫描扩展置于“拉出X10”位置,求被测信号的周期。解：T=xDx/Kx=7义10/10=7ms在测量时要灵活运用“Y轴位移”旋钮，将波形相邻两个正峰或负峰分别调至水平刻度线(见图5)再读数，则这时峰-峰值之问间隔距离为x(div),所以T=xDx/Kx课题二信号发生器的使用一、信号发生器的作用信号发生器如图6所示，它是用于产生测试信号的仪器，用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研

12、究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。允许信号表示二进制数据图6信号发生器的作用一一信号调制功能：信号调制是指被调制信号中，幅度、相位或频率变化把低频信息嵌入到高频的载波信号中，得到的信号可以传送从语音、到数据、到视频的任何信号。信号调制可分为模拟调制和数

13、字调制两种，其中模拟调制，如幅度调制（AM）和频率调制（FM）最常用于广播通信中，而数字调制基于两种状态，二、使用方法1 .开启电源，开关指示灯显示。2 .选择合适的信号输出形式（方波或正弦波）。3 .选择所需信号的频率范围。按下相应的档级开关，适当调节微调器，此时微调器所指示数据同档级数据倍乘为实际输出信号频率。4 .调节信号的功率幅度，适当选择衰减档级开关，从而获得所需功率的信号5 .从输出接线柱分清正负连接信号输出插线。课题三晶体管特性图示仪的使用晶体管特性图示仪是一种专用示波器，如图7所示。它能直接观察各种品体管特性曲线及曲性簇。例如:晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反

14、馈特性；二极管的正向、反向特性；可测定各种反向饱和电流ICBO、ICEO、IEB0和各种击穿电压BUCBO、BUCEO、BUEBO及a、0参数等。、实验目的1 .了解半导体特性图示仪的用途。2 .学习使用半导体特性图示仪测量晶体管的特性曲线和参数。二、实验要求1 .了解半导体图示仪各旋钮的作用及使用方法。2 .理解晶体二极管、三极管主要参数的意义。三、实验内容XJ4810型半导体管图示仪的结构如图8所示。20李X电阻小整Ji制电/电拶算模_L按猛K釜安丫检修L*nu_tt总10VQ1003QQAC嶷电最也用社春平”以电蜃，附横库，型保KJ481半导停管恃性图景仪图8XJ4810型半导体管图示仪

15、各部分的作用这里介绍XJ4810的使用，图示仪前面板上的开关和旋钮较多，但按其功能可以分为以下七部分：示波管控制电路、Y轴作用、X轴作用、显示部分、集电极扫描电压、基极阶梯信号和测试台。1. 示波管控制电路电源开关与辉度调整旋钮。拉该旋钮电源接通，电源指示灯亮；推该旋钮为关，该旋钮拉出后为辉度调整，使用时使辉度适中。聚焦：调节主聚焦和辅助聚焦使光点截面最小。2. Y轴作用：Y轴作用是使集电极电流ic或基极阶梯电流ib通过各自取样电阻得到的电压经Y轴放大器放大，加到垂直偏板使电子束垂直偏转。10(1)电流/度开关：它是具有22档四种偏转作用的开关。(2)垂直位移与倍率：调节该旋钮可使光点，扫描线

16、或曲线上下位移，拉出该旋钮是电流/度X0.1倍率开关。3. X轴作用：X轴作用是集电极电压VCE或基极电压VBE经X轴放大器放大到水平偏转板使电子束水平运动。(1)电压/度开关：它是具有17档，四种偏转作用的开关。4 .显示部分(1)显示开关：使曲线在I、II象限内相互转换，简化NPN管转测PNP管时的操作。(2)放大器输入端接地，：表示输入为零的基准点。(3)校准：用以校准X、Y轴放大器增益，按下此开关光点垂直向上，水平向右偏转10度，即当光点位于左下角原点时，按下此开关光点跳到右上角。5 .集电极扫描电压：(1)极性选择开关：用以转换集电极扫描电压的极性，按下为负极性扫描电压，适于测量PN

17、P管，放开正极性扫描电压，等于测量NPN管。(2)集电极峰值电压范围：分10V、50V、100V、500V四档，它是集电极峰值电压的调节范围，当由低档转换为高档时，需将峰值电压调到“0”，否则易击穿晶体管，AC档是专为测量二极管的正、反向特性设置的，它提供双向扫描电压，能方便的将二极管的正、反向特性显示在示波器上。(3)峰值电压旋钮：调该旋钮可使峰值电压在010V、050V、0100V和0500V之间连续变化，该旋钮的标称值是近似的，准确读数由X轴V/度X度来确定。11(4)功耗电阻开关：该开关是集电极负载电阻，调节可改变输出特性曲线的斜率。(5)电容平衡：由于集电极各种开关，功耗电阻，被测管

18、输出电容的存在，使集电极电流中存在着容性电流，造成测量误差，使用时调节电容平衡和辅助电容平衡使容性电流最小。6 .基极阶梯信号：(1)阶梯信号选择开关：是一个具有基极电流，基极电压的22档开关，基极电流为0.2pA/级50mA/级，共17档，基极电压为0.05V/级1V/级共5档，基极电流与基极电压的选择根据被测半导体器件的特性来决定。(2)串联电阻：阶梯选择开关置于V/级时串联于被测管输入电路中的电阻。(3)级/簇旋钮：用以调节阶梯信号的级数，在0-10级范围内连续变化。(4)极性开关：基极阶梯信号的极性，按下为负极性，适于测量PNP管,放开为正极性，适于测量NPN管。(5)阶梯调零：阶梯调

19、零是调整阶梯波的起始级与零电压重合，调整方法见实验内容中的阶梯波校正(2)。(6)重复开关：重复开关处于重复位置时，阶梯信号重复出现，处于正常测试状态，该开关处于关时阶梯信号停止工作，处于待触发状态，与单次开关配合，按下单次，阶梯波出现一次。7 .测试台：测试选择开关：左右开关可任意选择左右测试插座，以分别观察左右两管的特性曲线。当置于二族时，可通过电子开关交替地显示左右二族特性曲线。“零12电压”与阶梯调零旋钮配合，校正阶梯信号的零电压“零电流”是使被测晶体管的基极处于开路，用来测量晶体管的ICEOo半导体特性图示仪的使用方法1 .按下电源开关，指示灯亮，预热15分钟后，即可进行测试。2 .

20、调节辉度、聚焦及辅助聚焦，使光点清晰。3 .将峰值电压旋钮调至零，峰值电压范围、极性、功耗电阻等开关置于测试所需位置。4 .对X、Y轴放大器进行10度校准。5 .调节阶梯调零。6 .选择需要的基极阶梯信号，将极性、用联电阻置于合适挡位，调节级/簇旋钮，使阶梯信号为10级/簇，阶梯信号置重复位置。7 .插上被测晶体管，缓慢地增大峰值电压，荧光屏上即有曲线显示。晶体管hFE和B值的测量以NPN型3DK2晶体管为例，查手册得知3DK2hFE的测试条件为VCE=1V、IC=10mAo将光点移至荧光屏的左下角作坐标零点。仪器部件的置位详见下表3DK2晶体管hFE、B测试时仪器部件的置位如下表所示：部件置

21、位部件置位峰值电压范围0-10VY轴集电极电流1mA/度集电极极性+阶梯信号重复功耗电阻250Q阶梯极性+X轴集电极电压1V/度阶梯选择20uA13逐渐加大峰值电压就能在显示屏上看到一簇特性曲线，如图9所示.读出X轴集电极电压Vce=1V时最上面一条曲线（每条曲线为20pA,最下面一条旧=0不计在内）旧值和Y轴IC值，可得1Am/PUce/v10图9hFE=IC8.5mA=42.50.2mAIc"bPNP型三极管hFE和B的测量方法同上，只需改变扫描电压极性、阶梯信号极性、并把光点移至荧光屏右上角即可。PNP型晶体管的测试方法与NPN型晶体管的测试方法相同。可按测试条件,适当改变挡位

22、，并把集电极扫描电压极性改为“一'；把光点调到荧光屏的右下角（阶梯极性为、时）或右上角（阶梯极性为“一时）即可。14课题四兆欧表的使用兆欧表（Megge。俗称摇表，如图10所示。它是电工常用的一种测量仪表兆欧表主要用来检查电气设备、家用电器或电气线路对地及相间的绝缘电阻以保证这些设备、电器和线路工作在正常状态，避免发生触电伤亡及设备损坏等事故。兆欧表大多采用手摇发电机供电，故又称摇表。它的刻度是以兆欧（MQ）为单位的。图10一、实验目的：1 .了解兆欧表的结构及工作原理。2 .了解兆欧表的选用方法。3 .掌握兆欧表测量绝缘电阻的方法。二、实验器材兆欧表一块、电动机一台、电线、电缆若干三

23、、实验内容及步骤1 .兆欧表的工作原理如图11所示，图11兆欧表原理图15两个线圈固定在同一轴上且相互垂直。一个线圈与电阻R串联，另一个线圈与被测电阻Rx串联，两者并联接于直流电源。在测量时，通过线圈的电流I1=U/(R1+R),I2=U/(R2+Rx),其中R1、R2为线圈电阻，线圈受到磁场的作用，产生两个方向相反的转矩，T1=k1*I1*f1(a),T2=k2*I2*f2(a)。f1(a)和f2(a)分别为两个线圈所在处的磁感应强度与偏转角a之间的函数关系。仪表的可动部分在转矩的作用下发生偏转，直到两个线圈产生的转矩平衡。当两个线圈产生的转矩平衡时，有T1=T2即k1*I1*f1(a)=k

24、2*I2*f2(a)上式表明，偏转角a与两线圈中电流之比有关，故称为流比计。结论：(1)偏转角a与被测电阻Rx有一定的函数关系，所以a角可以反映出被测电阻的大小。(2)仪表的偏转角a与电源电压U无关，所以手摇发电机转动的快慢不影响读数。2 .兆欧表的选用规定兆欧表的电压等级应高于被测物的绝缘电压等级。所以测量额定电压在500V以下的设备或线路的绝缘电阻时，可选用500V或1000V兆欧表；测量额定电压在500V以上的设备或线路的绝缘电阻时，应选用10002500V兆欧表；测量绝缘子时，应选用25005000V兆欧表。一般情况下，测量低压电气设备绝缘电阻时可选用0200MD量程的兆欧表。3 .兆

25、欧表绝缘电阻的测量方法如图12所示，兆欧表有三个接线柱，上端两个较大的接线柱上分别标有“接地”(E)和“线路”(L),在下方较小的一个接线柱上标有“保护环”(或“屏蔽”)(G。(1)线路对地的绝缘电阻将兆欧表的“接地”接线柱(即E接线柱)可靠的接地(一般接到某一接地体上)，将“线路”接线柱(即L接线柱)接到被测线路上，如图(a)所示。连接好后，顺时针摇动兆欧表，转速逐渐加快，保持在约120转/分后匀速摇动，当转速稳定，表的指针也稳定后，指针所指示的数值即为被测物的绝缘电阻值。实际使用中，E、L两个接线柱也可以任意连接，即E可以与接被测物相连接，L可以与接地体连接(即接地)，但G接线柱决不能接错

26、。16图12兆欧表的使用方法（a）测量线路的绝缘电阻（b）测量电动机2缘电阻（c）测量电缆绝缘电阻（2）测量电动机的绝缘电阻将兆欧表E接线柱接机壳（即接地），L接线柱接到电动机某一相的绕组上，如图（b）所示，测出的绝缘电阻值就是某一相的对地绝缘电阻值。（3）测量电缆的绝缘电阻测量电缆的导电线芯与电缆外壳的绝缘电阻时，将接线柱E与电缆外壳相连接，接线柱L与线芯连接，同时将接线柱G与电缆壳、芯之间的绝缘层相连接如图（c）所示，测出的绝缘电阻值就是电缆的绝缘电阻值。4.兆欧表的使用注意事项(1) 测量前要先切断被测设备的电源，并将设备的导电部分与大地接通，进行充分放电，以保证安全。用兆欧表测量过的电

27、气设备，也要及时接地放电，方可进行再次测量。(2) 测量前要先检查兆欧表是否完好，即在兆欧表未接上被测物之前，摇动手柄使发电机达到额定转速（120r/min）,观察指针是否指在标尺的位置。将接线柱“线（L）和地（E）”短接，缓慢摇动手柄，观察指针是否指在标尺的“0”位。如指针不能指到该指的位置，表明兆欧表有故障，应检修后再用。(3) 必须正确接线。兆欧表上一般有三个接线柱，分别标有L（线路）、E（接地）和G（屏蔽）。其中L接在被测物和大地绝缘的导体部分,E接被测物的外壳或大地,G接在被测物的屏蔽上或不需要测量的部分。接线柱G是用来屏蔽表面电流的。如测量电缆的绝缘电阻时，由于绝缘材料表面存在漏电

28、电流，将使测量结果不准，尤其是在湿度很大的场合及电缆绝缘表面又不干净的情况下，会使测量误差很大。为避免表面电流的影响，在被测物的表面加一个金属屏蔽环，与兆欧表的17“屏蔽”接线柱相连。这样，表面漏电流旧从发电机正极出发，经接线柱G流回发电机负极而构成回路。旧不再经过兆欧表的测量机构，因此从根本上消除了表面漏电流的影响。(4) 接线柱与被测设备间连接的导线不能用双股绝缘线或绞线，应该用单股线分开单独连接，避免因绞线绝缘不良而引起误差。为获得正确的测量结果，被测设备的表面应用干净的布或棉纱擦试干净。(5) 摇动手柄应由慢渐快，若发现指针指零说明被测绝缘物可能发生了短路，这时就不能继续摇动手柄，以防

29、表内线圈发热损坏。手摇发电机要保持匀速，不可忽快忽慢而使指针不停地摆动。通常最适宜的速度是120r/min。(6) 测量具有大电容设备的绝缘电阻，读数后不能立即停止摇动兆欧表，否则已被充电的电容器将对兆欧表放电，有可能烧坏兆欧表。应在读数后一方面降低手柄转速，一方面拆去接地端线头，在兆欧表停止转动和被测物充分放电以前，不能用手触及被试设备的导电部分。(7) 记下测量设备的绝缘电阻时，还应记下测量时的温度、湿度、被试物的有关状况等，以便于对测量结果进行分析。18课题五钳形电流表的使用一、实验目的1 .了解钳形电流表的结构及工作原理。2 .了解钳形电流表的用途。3 .掌握钳形电流表的使用方法及注意

30、事项。二、实验器材钳形电流表一块、交、直流电源。三、实验内容及步骤1 .用途及工作原理钳形电流表可以在不切断电路的情况下来测量电流，其工作原理如下：钳形电流表是由电流互感器和电流表组合而成。电流互感器的铁心在捏紧扳手时可以张开；被测电流所通过的导线可以不必切断就可穿过铁心张开的缺口，当放开扳手后铁心闭合。穿过铁心的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈，其中通过电流便在二次线圈中感应出电流。从而使二次线圈相连接的电流表便有指示-测出被测线路的电流。钳形表可以通过转换开关的拨档，改换不同的量程。但拨档时不允许带电进行操作。钳形表一般准确度不高，通常为2.55级。为了使用方便，表内还有不同量程的转换开关供测不同等级电流以及测量电压的功能。2 .钳形电流表的结构图13193 .钳形电流表的使用方法如图14所示：1）首先正确选择钳型电流表的电压等级，检查其外观绝缘是否良好，有无破损，指针是否摆动灵活，钳口有无锈蚀等。根据电动机功率估计额定电流，以选择表的量程。2）在使用钳形电流表前应仔细阅读说明书，弄清是交流还是交直流两用钳形表。3）由于钳形电流表本身精度较低，在测量小电流时，可采用下述方法：先将被测电路的导线绕几圈，再放进钳形表的钳口内进行测量。此时钳形表所指示的电流值并非被测