电子测量技能训练实验指导 beta2

1、电子测量技能训练实验指导 罗庚荣 贺付亮 刘东卓 编写电子信息工程学院电子信息工程实验教学中心目 录实验一 基本电学参量的测量1实验二 减小仪表测量误差的方法5实验三RC一阶电路的响应测试12实验四二阶动态电路响应的测试19实验五 三相交流电路电压、电流的测量24实验六 三相交流电路功率、功率因数和相序的测量28实验一 基本电学参量的测量一、实验目的1、熟悉实验装置上各类测量仪表和函数信号发生器的布局。2、加深电路中电位的相对性、电压的绝对性的理解。3、掌握电压表、电流表内电阻的测量方法。4、初步掌握用示波器观察电信号波形，定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数。二、实验原理1、为了准确地测量电

2、路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态，这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的电工仪表都不能满足上述要求。因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态。这就导致仪表的读书值与电路原有的实际值之间出现误差，这种测量误差值的大小仪表本身内阻值的大小密切相关。2、本实验测量电流表的内阻采用“分流法”，如图1-1所示。图1-1A为被测内阻(Ra)的直流电流表，测量时先断开开关S，调节直流恒流源的输出电流I使A表指针满偏转，然后合上开关S，并保持I值不变，调节电阻箱RW的阻值，使电流表的指针在1/2满偏转位置，此时有Ia=Is=I/2，因

3、此，Ra=RW/R1，R1为固定电阻器之值，RW由可调电阻箱的刻度盘上读得。R1与RW并联，且R1选用小阻值电阻，RW选用较大电阻，则阻值调节可比单只电阻箱更为细微、平滑。3、测量电压表的内阻采用“分压法”，如图1-2所示。V为被测内阻(RV)的电压表，测量时先将开关S闭合，调节直流稳压电源的输出电压，使电压表V的指针为满偏转。然后断开开关S，调节RW阻值使电压表V的指示值减半。此时有RV=RW+R1 (1.1) 电压表的灵敏度为S=RV/U(/V) (1.2) 图1-24、电压和电位是两个既相区别又有联系的物理量，两者都采用相同的单位（V），电压是两点间的电位差，而电位是某一点与参考点的电位

4、差。因此，当参考点改变时，电压不变，而电位将发生改变。如图1-3所示，分别将两路直流稳压电源接入电路，令 U16V，U212V。以其中某点作为电位的参考点，分别测量其他各点的电位值及相邻两点之间的电压值，例如，以D点作为电位的参考点，测量B点的电位，会发现和B点的电压不一样。 图1-35、正弦交流信号和方波脉冲信号是常用的点激励信号，有函数信号发生器提供。正弦信号的波形参数是幅值Um、周期T（或频率f）和初相位；方波脉冲信号的波形参数是幅值Um、脉冲重复周期T及脉宽tk。本实验装置能提供频率范围为20Hz100KHz，幅值可在05V之间连续可调的上述信号。并由六位LED数码管显示信号的频率，不

5、同类型的输出信号可由波形选择开关来选取。三、实验设备 序号名 称型号与规格数量备 注1直流稳压电源030V可调12万用表13可调直流恒流源0200mA14可调电阻箱1DGJ-055电阻器若干DGJ-056双踪示波器17函数信号发生器18交流毫伏表19频率计1四、实验内容1、 根据“分流法”原理测定万用电表直流毫安1mA和10mA档量限的内阻，线路如图1-1所示。表1-1被测电流表量限S断开时表读数(mA)S闭合时表读数(mA)RW()R1()计算内阻Ra()1mA10mA2、 根据“分压法”原理按图1-2接线，测定万用电表直流电压2.5V和10V档量限的内阻。表1-2被测电压表量限S闭合时表读

6、数(V)S断开时表读数(V)RW()R1(K)计算内阻Ra(K)S(/V)10V3、 以图1-3中的A点作为电位的参考点，分别测量B、C、D、E、F各点的电位值及相邻两点之间的电压值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA，数据列于表中；以D点作为参考点，重复实验内容2的测量，测得数据记录于表1-3中。表1-3电 位参考点与UABCDEFUABUBCUCDUDEUEFUFAA计算值测量值D计算值测量值4、将函数信号发生器的波形选择开关置“正弦（方波）”位置，通过电缆将“信号输出”口与示波器的YA（YB）插座相连。接通电源，调节信号源的频率旋钮，使输出频率分别为50HZ，500HZ，500

7、0Hz，50000Hz（由频率计读得），输出幅值为3V（由交流毫伏表读得）。观测两者波形参数的变化并记录之。五、实验注意事项1、控制屏提供所有实验的电源，直流稳压源和直流恒流源均通过粗调（分段调）旋钮和细调（连续调）旋钮调节其输出量，并由指针式电压表和毫伏表显示其输出量的大小，启动实验装置电源之前，应使其输出旋钮置于零位，实验时再缓慢地增、减输出。2、稳压源输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。3、电压表应与电路并联使用，电流表与电路串联使用，并且都要注意极性与量限的合理选择。 4、 改接线路时，要关掉电源。六、思考题1、根据实验内容1和2，若已求出0.5mA档和2.5V档的内阻，可否直接计

8、算得出5mA档和10V档的内阻？2、示波器面板上“t/div”和“v/div”的含义是什么？七、实验报告1、列表记录实验数据，并根据实验数据进行相关计算。2、整理实验中显示的各种波形，绘制有代表性的波形。3、回答思考题。4、心得体会及其它。实验二 减小仪表测量误差的方法一、实验目的1、进一步了解电压表、电流表的内阻在测量过程中产生的误差及其分析方法。2、掌握减小因仪表内阻引起测量误差的方法。3、利用不同的仪表测量同一物理量。二、实验原理减小因仪表内阻而产生测量误差的方法有1、不同量限两次测量计算法当电压表的灵敏度不够高或电流表的内阻太大时，可利用多量限仪表对同一被测量用不同量限进行两次测量，所

9、得读数经计算后可得到准确的结果。图2-1如图2-1所示电路，欲测量具有较大内阻R0的电动势E的开路电压U0时，如果所用电压表的内阻RV与R0相差不大的话，将会产生很大的测量误差。设电压表有两档量限，U1、U2分别为在这个不同量限下测得的开路电压值，令RV1和RV2分别为这两个相应量限的内阻，则由图2-1可得出 (2.1)(2.2)由()式可得 (2.3)由(2.3)式代入(2.2)式可得 (2.4) 从中解得E，经化简后得 (2.5)由式()可知，不论电源内阻R0相对电压表的内阻RV有多大，通过上述的两次测量结果，经计算后可较准确地测量出开路电压U0的大小。图2-2对于电流表，当其内阻较大时，

10、也可 用类似的方法测得准确的结果。如图2-2所示电路，不接入电流表时的电流为 (2.6)接入内阻为RA的电流表A时，电路中的电流变为 (2.7)如果用有不同内阻RA1、RA2的两档量限的电流表作两次测量并经简单的计算就可得到较准确的电流值。按图2-2电路，两次测量得 (2.8) 解得 (2.9) 2、同一量限两次测量计算法如果电压表（或电流表）只有一档量限，且电压表的内阻较小（或电流表的内阻较大）时，可用同一量限进行两次测量法减小测量误差。其中，第一次测量与一般的测量并无两样，只是在进行第二次测量时必须在电路中串入一个已知阻值的附加电阻。(1) 电压测量测量如图2-3所示电路的开路电压U0图2

11、-3第一次测量，电压表的读数为U1，设电压表的内阻为RV，第二次测量时应与电压表接一个已知阻值的电阻R，电压表读数为U2，由图可知 （2.10）解上两式，可得 (2.11)(2) 电流测量测量如图2-4所示电路的电流I图2-4第一次测量电流表的读数为I1，设电流表的内阻为RA，第二次测量时应与电流表串接一个已知阻值的电阻R，电流表的读数为I2，由图可知 (2.12) (2.13)由上分析可知，采用多量限仪表两次测量法或单量限仪表两次测量法，不管内阻如何总可以通过两次测量和计算得到比单次测量准确得多的结果。3、电子示波器是一种信号图形观察和测量仪器，可定量测出电信号的波形参数，从荧光屏的Y轴刻度

12、尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/cm分档选择开关）读得电信号的幅值；从荧光屏的X轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（时间扫描速度s/cm分档选择开关），读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量，它还有一些其它的调节和控制旋钮，希望在实验中加以摸索和掌握。 三、实验设备 序号名 称型号与规格数量备 注1直流稳压电源030V可调12万用表13可调直流恒流源0200mA14可调电阻箱1DGJ-055电阻器若干DGJ-056双踪示波器17函数信号发生器18交流毫伏表19频率计1四、实验内容1、双量限电压表两次测量法按图2-3电路接线，取E=3V

13、，R0=20K。用万用表的直流电压2.5V和10V两档量限进行两次测量，最后算出开路电压U0之值。表2-1万用表电压量限双量限内阻值（K）两个量限测量值（V）开路电压实际值（V）两次测量计算值（V）绝对误差U（V）相对误差U/U×100%10V注：R和R10V参照实验一的结果2、单量限电压表两次测量法实验线路如图2-3，用上述万用表直流电压2.5V量限档串接R=10 K的附加电阻器进行两次测量，计算开路电压U0之值。表2-2开路电压实际值两次测量值计算值绝对误差相对误差U0（V）U1（V）U2（V）U0（V）U（V）U/U×100%33、双量限电流表两次测量法按图2-4电路

14、接线，取E=3V，R0=6.2K，用万用表1mA和10mA两档电流量限进行两次测量，计算出电路中电流值I。表2-3万用表电流量限双量限内阻值（）两个量限测量值（mA）两次测量计算值（mA）绝对误差I相对误差I/I×100%1mA10mA注：R1mA和R10mA参照实验一的结果4、单量限电流表两次测量法实验线路如图2-4，用万用表1mA电流 K进行两次测量，求出电路中实际电流I之值。表2-4电流实际值两次测量值计算值绝对误差相对误差I（mA）I1（mA）I2(mA)I(mA)II/I×100%5、利用不同仪器测量正弦信号（由函数信号发生器产生一正弦信号）（1）用交流毫伏表测量

15、其幅值，并分别用示波器，万用表测量其幅值。（2）用频谱分析仪观察起频谱特性（选做或根据具体情况可由指导教师演示）（3）配合示波器相关相关旋钮和荧光屏读出其频率，并与频率计测得结果相比较。（4）用DF4120失真度仪测量（1）中信号的失真度（选做或根据具体情况可由指导教师演示）。五、实验注意事项1、控制屏提供所有实验的电源，直流稳压源和直流恒流源均通过粗调（分段调）旋钮和细调（连续调）旋钮调节其输出量，并由指针式电压表和毫伏表显示其输出量的大小，启动实验装置电源之前，应使其输出旋钮置于零位，实验时再缓慢地增、减输出。2、稳压源输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。3、电压表应与电路并联使用，电

16、流表与电路串联使用，并且都要注意极性与量限的合理选择。 4、改接线路时，要关掉电源。六、思考题如用示波器观察正弦信号时，荧光屏上出现图2-5所示的几种情况时， 试说明测试系统中哪些旋钮的位置不对？应如何调节？图2-5七、实验报告1、列表记录实验数据，并根据实验数据进行相关计算。2、整理实验中显示的各种波形，绘制有代表性的波形。3、回答思考题。4、心得体会及其它。 实验三RC一阶电路的响应测试一、实验目的1、研究RC 电路在零输入，阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。2、学习电路时间常数的测量方法。3、掌握有关微分电路、积分电路的概念。4、进一步学会用示波器测绘图形。5、RC一阶电路

17、的应用探讨，滤波器概念的掌握。二、实验原理与说明1、RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数。图3-1 RC一阶电路电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。在图3-1中，在U0为直流电源，换路前，开关S合在位置2上的，电源对电容元件充电，使初始值UC (0-) =U0。在t=0时，将开关从位置2合到位置1，使电路脱离电源，输入信号为0。此时，电容元件已存储有能量，电容器的初始电压经电阻R放电。电容器放电由方程： t0 (3.1) 可以得出电容器上的电压随时间变化的规律： t0 (3.2)2、一阶RC电路对阶跃激励的

18、零状态响应就是直流电源经电阻R向C充电。对于图3.1所示的一阶电路，将当t=0时开关S由位置1转到位置2,由方程： t0 (3.3) 初始值：UC (0-) = 0可得出电容的电压随时间变化的规律： t0 (3.4)上述式子表明,零状态响应是输入的线形函数。其中=RC，具有时间的量纲，称为时间常数，它是反映电路过渡过程快慢程度的物理量。越大，暂态响应所待续的时间越长。反之，越小，过渡过程的时间越短。3、对于RC电路的方波响应，在电路的时间常数远小于方波周期时，可以视为零状态响应和零输入响应的多次过程。方波的跳变沿相当于给电路一个阶跃输入，其响应就是零状态响应，方波的持续期相当于在电容具有初始值

19、UC (0-)时把电源用短路置换，电路响应转换成零输入响应。动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数较大的的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过渡时间和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。由于方波是周期信号，可以用普通示波器显示出稳定的图形，以便于定量分析。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数，电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直接接通与断开的过渡过程是基本相

20、同的。4、时间常数的测定方法：将RC一阶电路的U0接为方波信号，用示波器测得零输入的波形如图3-2（a）所示。根据一阶微分方程的求解得知 (3.5) 当t=时，UC ()，此时所对应的时间就等于时间常数。亦可用零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间测得，如图3-2（b）所示。图3-2 时间常数测定5、微分电路和积分电路微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足= RC<<（T/2）时，（T为方波脉冲的重复周期），且由R端作为响应输出，如图3-3（a）所示，这就成了一

21、个微分电路，由于<<（T/2），电容充放电很快，除了电容器刚开始充电或放电的一段极短的时间之外，Ui=Uc+URUc>>UR ，因此 (3.6) 上式表明，因为此时电路的输出信号电压UR与输入信号电压Ui的微分成正比。图3-3微分电路和积分电路若将图3-3（a）中的R和C位置调换一下，由C端作为相应输出，且当电路参数的选择满足= RC >>（T/2）条件时，如图3-3（b）所示，构成积分电路。由于 >>（T/2），电容充放电很缓慢，就是Uc的增长和衰减得很缓慢，充电时Uc<<UR ，所以Ui=Uc+URUR = iR，即Ui iR。所

22、以输出电压为 （3.7）因为此时电路的输出信号电压Uc与输入信号电压Ui的积分成正比。从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程中仔细观察遇记录。6、RC一阶电路的应用无源滤波电路滤波电路的功能是对信号进行“选频”，允许某一部分频率的信号顺利通过，而使另一部分频率的信号被急剧衰减（即被滤掉）。在无线电通讯、自动测量及控制系统中，常常利用滤波电路进行模拟信号的处理，通过对信号的频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号，保留下有用信号。 图3-4展示了高低通滤波电路的理想特性图3-4 高低通滤波电路理想特性RC一阶电路就构成了最简单的无源滤波器。如图3-5所示。图3-5 由RC一阶电

23、路构成无源滤波器它们的截止频率c均为 。三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1函数信号发生器12直流稳压电源13双踪示波器14一阶、二阶实验线路板1DGJ-035万用表16频谱仪1四、实验内容1、一阶RC电路的零输入响应，阶跃激励输入响应 在动态线路板上选择R、C元件：图3-6 零输入和阶跃输入实验电路组成如图3-6所示的RC电路，激励源U0接3V直流稳压电源，并通过同轴电缆线，将响应UC的信号连至示波器的输入端口YA。（1）零输入响应：首先将开关扳向2点，将电容充电至3V电压。然后将开关K置于1点，使电容放电。同时在示波器的屏幕上观察响应UC的变化，注意示波器是否捕捉到响应UC变化的过渡

24、曲线。（2）阶跃输入响应：首先将开关扳向1点，使电容放电，直到电压表显示为0。然后将开关扳向2点。同时在示波器的屏幕上观察响应UC的变化，注意示波器是否捕捉到响应UC变化的过渡曲线。注意：开关开关的时间尽量要短。2、一阶RC电路的方波响应 选择R、C元件，令R=30K，C=3300Pf组成如图3-1所示的RC充放电路，将开关扳向2点，激励源U0为脉冲信号发生器输出Um=3V，f=1KHZ的方波信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源U0和响应UC的信号分别连至示波器的两个输入端口YA和YB，这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，求测时间常数，并用方格纸按1：1的比例描绘U0和UC波形。

25、少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应地影响，记录观察到的现象。表3-1 测得的时间常数电容3300pf0. 1f电阻10K30K3、实验任务2中我们构建了一个积分电路，这里在构建一个微分电路进行测试。我们选择R、C元件组成如图3-3 (a)所示的微分电路，令f ， R=10K在同样的方波激励信号（Um=3V，f=1KHZ）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。增减R值，定性地观察对响应的影响，并作记录，当R增至1M时，输入输出波形在本质上有何区别？4、根据图3-5 可构建RC一阶电路构成无源滤波器，测试其幅频特性与相频特性。 （1）滤波器电路图按图3-5搭建，令R=30KF。 （2）调节信

26、号源输出电压为3V的正弦信号，接入图的输入端。（3）改变信号源的频率f（由频率计读得），并保持Ui=3V不变，测量输出电压UO。表3-2R=30KFf(Hz)UO(V) (4) 将图3-5的输入Ui和输出U0分别接至双踪示波器的YA和YB两个输入端，改变输入正弦信号的频率，观测不同频率点时，相应的输入与输出波形间的时延及信号的周期T。两波形间的相位差为： （3.8）表3-3R=30KFf (Hz)T (ms)(ms) （5）*使用频谱仪测试分析其幅频特性。五、实验注意事项1、在实验中，用示波器观察响应的一次过程，扫描时间选取要适当，当亮点开始在荧光屏左方出现时，立即动作开关。2、示波器输入探头

27、与实验电路连接时，注意公共地点不能接错，防止信号被短路。3、在无源滤波器测试其幅频特性与相频特性的实验中，由于信号源内阻的影响，输出幅度会随信号频率变化。因此，在调节输出频率时，应同时调节输出幅度，使实验电路的输入电压保持不变。六、预习思考题1、什么样的电信号可作为一阶RC电路的零输入响应，零状态响应和完全响应的激励信号？2、时间常数的大小对UC的波形有何影响？3、分析RC电路参数满足什么条件称微分电路？满足什么条件称积分电路？4、什么是滤波电路？5、推导RC一阶电路构成的无源滤波器的幅频、相频特性的数学表达式。七、实验报告1、比较实验任务1、2的结果，讨论为什么要利用信号发生器输出的方波信号

28、来模拟阶跃激励信号，观察一阶RC电路的零状态响应和零输入响应。2、在标准的坐标纸上，按比例绘出实验任务2、3观察的波形。3、在实验任务2中，按表记录测得的时间常数，比较实验测得的时间常数与理论计算的时间常数的差异，分析产生误差的原因。4、根据实验任务2、3观测结果，讨论一阶RC电路的应用，阐明积分电路和微分电路波形变化的特征。5、根据实验任务4的实验数据，绘制RC一阶电路构成的无源滤波器的幅频特性和相频特性曲线。找出c，并与理论计算值比较，分析误差原因。6、心得体会及其他。实验四二阶动态电路响应的测试一、实验目的1、观测二阶电路零状态响应的基本规律和特点。2、分析电路参数对电路响应的影响。3、

29、进一步巩固用示波器观察电路过渡过程。4、观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，加深对二阶电路响应的认识和理解。二、实验原理与说明1、含有两个独立储能元件的电路，建立的微分方程为二阶微分方程，其相应的电路称为二阶电路。一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率。当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。简单而典型的二阶电路是一个RLC串联电路和GCL并联电路。2、RLC串联电路图4-1 RLC串联电路

30、RLC串联电路如图4-1所示。对应的二阶微分方程为: (4.1)该方程对应的特征根为 (4.2)电路过渡过程的性质完全由该特征根来决定。式中，称为衰减系数； ，称固有振荡角频率； 称自由振荡角频率。 适当选择电路元件参数，在方波的上升沿对应的时间内，用示波器可观察到电路的阶跃响应。若电容C和电感L为定值，改变电阻R，电路将出现欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三种动态过程。 （1）如果R<，则为一对共扼复根，电路过渡过程为欠阻尼的振荡充电过程，如图4-2(a)所示。 （2）如果R=，则为两个相等的负实根，电路过渡过程的性质为临界阻尼过程，振荡与非振荡的临界情况，如图4-2(b)所示。（3）如果R&

31、gt;，则为两个不相等的负实根，电路过渡过程的性质为阻尼的非振荡过程，如图4-2(c)所示。 (b) 临界阻尼波形 (a) 欠阻尼波形 (c) 过阻尼波形图4-2 二阶电路动态响应过程3、衰减系数和振荡频率d的测量在二阶系统的衰减振荡中，我们可以对系统响应过程的衰减系数和振荡频率d两个指标进行测量，其测量方法如下： （1）衰减系数如图4-2所示，在信号出现衰减振荡时，测量两峰值U1m、U2m，振荡周期为Tm，由公式 （4.3）可得衰减系数 （4.4）（2）振荡频率d 在信号出现衰减振荡时，其响应为 （4.5）其固有频率可由测出的物理量估计 （4.6）于是可以求得振荡频率d为 （4.7）4、GC

32、L并联电路图4-3 GCL并联电路GCL并联电路如图4-3所示，该电路与RLC串联电路存在对偶关系。对应的二阶微分方程为： （4.8）三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1函数信号发生器12双踪示波器13动态实验电路板1DGJ-03四、实验任务与步骤1、观测二阶RLC电路的方波响应（1）按图4-4所示电路接线。令脉冲信号发生器的输出为Um1.5V，f1KHz的方波脉冲，通过同轴电缆接至图中的激励端U0，同时用同轴电缆将激励端和响应输出接至双踪示波器的YA和YB 两个输入口。 （2）当R=30K，L=30mH，C=2400PF时，此时电路处于过阻尼状态。用示波器观察并记录UC（t）的波形。图

33、4-4 RLC电路接线图（3）当R=1K，L=30mH，C=2400PF时，此时电路处于欠阻尼状态。用示波器观察并记录UC（t）的波形。（4）测试在欠阻尼情况下的自由振荡周期Tm 及UCm1 、UCm2的值，并计算在此状态下自由振荡频率f和衰减系数。 （5）将R换为可调电阻，调节电阻R的阻值，将观测值填入表中。在方波信号的激励下，观察RLC电路的方波响应UC（t）的波形，并测出临界电阻的数值。表4-1电路状态元 件 参 数欠阻尼状态测量值RLCd过阻尼30K30mH2400PF临界阻尼30mH2400PF欠阻尼1K30mH2400PF2、观测二阶GCL并联电路的方波响应利用动态电路板中的元件与

34、开关的配合作用，组成如图4-3所示的GCL并联电路。令R110K，L4.7mH，C1000PF，R2为10K可调电阻。令脉冲信号发生器的输出为Um1.5V，f1KHz的方波脉冲，通过同轴电缆接至图中的激励端U0，同时用同轴电缆将激励端和响应输出接至双踪示波器的YA和YB 两个输入口。 调节可变电阻器R2之值，观察二阶电路的零输入响应和零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程，分别定量制表填写测得参数数据，定性地描绘、记录响应的典型变化波形。五、实验注意事项1、为了分析电路元件参数的变化对响应波形的影响，改变参数时，应保持示波器Y轴、时间轴灵敏度不变，在同一坐标平面定量描

35、绘响应波形；2、示波器“Y”输出方式选择“DC”，为了稳定地显示响应波形，要适当调节“触发电平”旋钮。六、预习思考题1、根据二阶电路实验电路元件的参数， 计算出处于临界阻尼状态的R之值。2、在示波器荧光屏上， 如何测得二阶电路零输入响应欠阻尼状态的衰减常数和振荡频率d？七、实验报告1、根据观测结果，在方格纸上描绘二阶电路过阻尼、 临界阻尼和欠尼的响应波形。2、测算欠阻尼振荡曲线上的与d。3、归纳、总结电路元件参数的改变对响应变化趋势的影响。4、心得体会及其他。实验五 三相交流电路电压、电流的测量一、实验目的1、掌握三相负载的星形连接和三角形连接方法。2、掌握三相交流电压、电流的测量方法。3、理

36、解相电压、相电流和线电压、线电流之间的关系以及三相四线制供电系统中中线的作用。二、实验原理 在三相供电系统中，三相负载可以接成星形（“Y”连接）或三角形（“”连接）。设线电压为UL，线电流为IL，相电压为Up，相电流为Ip。1、 三相负载星形“Y0”连接（三相四线制）的电压、电流测量原理图如图5-1图5-1三相负载星形连接实验电路（三相四线制）电路分析： 当三相负载对称时线电压UL= Up ，IL=Ip ，中线电流Io=0 ，故可省去中线。 当三相负载不对称时线电压UL= Up ，IL=Ip ，中线电流Io0 ，必须采用三相四线制供电，不能省去中线。2、三相负载作三角形“”连接的电压、电流测量

37、 原理图如图5-2 图5-2 三相负载作“”连接实验线路电路分析： 当三相负载对称时线电压UL=Up，IL= Ip 当三相负载不对称时线电压UL=Up，IL Ip 三、实验设备 本次实验要用到DGJ-2型电工技术实验装置上的三相交流电源，三相自耦调压器，交流电压表，交流电流表，三相灯组负载，电门插座等部件。四、实验内容1、三相负载星形“Y0”连接（三相四线制）的电压、电流测量。按图5-1连接实验线路。先将三相调压器旋柄置于0V输出位置，经指导教师检查后，方可合上三相电源开关，然后调节三相调压器，使输出的三相线电压为220V。按照表5-1配置灯负载，分别测量线电流，线电压，相电压，中线电流和中点

38、电压填入表中。观察并记录各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。2、 三相负载作三角形“”连接的电压、电流测量。按图5-2连接实验线路。先将三相调压器旋柄置于0V输出位置，经指导教师检查后接通三相电源，然后调节三相调压器，使输出的三相线电压为220V。按照表5-2配置灯负载，分别测量线电流，线电压，相电压和相电流填入表中。观察并记录各相灯组亮暗的变化程度。表5-1测量 数据负载情况开灯盏数线电流线电压相电压中线电流I0(A)中点电压UN0（V）A相B相C相IAIBICUABUBCUCAUA0UB0UC0Y0接平衡负载333Y接平衡负载333Y0接不平衡负载123Y接不平衡负载123Y

39、0接B相断开1断3Y接B相断开1断3Y接B相短路1短3表5-2 测量 数据负载情况开灯盏数线电压=相电压（V）线电流（A）相电流（A）A-B相B-C相C-A相UABUBCUCAIAIBICIABIBCICA 接三相平衡负载333 接三相不平衡负载123五、实验注意事项1、本次实验采用三相交流市电，线电压为380V，应穿绝缘鞋进入实验室。实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。2、每次接线完毕，同组同学应自查一遍，并经指导教师检查后，方可接通电源。每次实验完毕，都必须将三相调压器旋柄调回0V位置，每次改接电路，都必须先断开三相电源，以确保人身安全。要严格遵守“先接线，后通电；先

40、断电后拆线”的实验操作原则。3、星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。六、预习要求1、 复习三相交流电路的有关内容，分析三相星形连接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？2、 三相负载根据什么条件可以作星形或三角形连接？3、 本次实验中为什么要通过三相调压器将380V的市电线电压降为220V的线电压使用？4、 拟出各实验内容的操作思路和注意事项。七、实验报告要求1、用实验测量数据验证三相电路中的关系。2、根据实验数据和观测到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。3、不对称三角形连接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这

41、一点？4、根据不对称负载三角形连接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，并进行分析。5、心得体会及其他。实验六 三相交流电路功率、功率因数和相序的测量一、实验目的1、掌握三相交流电路功率、功率因数和相序的测量方法。2、熟习功率表、功率因数表的使用方法，了解负载性质对功率因数的影响。二、实验原理1、三相负载星形Y0连接时的有功功率测量 图6-1 三相负载星形Y0连接时的功率测量实验线路 电路分析： 三相负载吸收的平均有功功率是各相负载吸收的平均有功功率之和。当三相负载不对称时可用一只功率表分别测量各相的有功功率PA，PB，PC，然后计算出三相总有功功率P= PA+PB+PC （6.1）当三相负载对称时可用一只功率表测出任意一相的有功功率Pi，再计算出三相总有功功率P= 3Pi。2、三相负载星形Y0连接时的无功功率测量电路分析： 三相负载吸收的无功功率是各相负载吸收的无功功率之和。当三相负载不对称时可用一只无功功率表分别测量各相的无功功率QA，QB，QC，然后计算出三相无功功率：Q= QA+QB+QC （6.2）当三相负载对称时可用一只无功功率表测出任意一相的无功功率Qi，再计算出三相无功功率Q。