电子测量技术实验.ppt

1、电子测量技术实 验,西 南 交 通 大 学 电 气 工程基础实验中心,电子测量技术实验,实验一 万用表设计与配置 实验二 直流电阻的精密测量 实验三 交流电桥的配置与使用 实验四 非正弦信号电压的测量 实验五 波形参数的测量 实验六 晶体管输出特性的示波器测定 实验七 数字频率计的设计 实验八 虚拟电压表的设计 实验九 虚拟双踪示波器的设计 实验十 虚拟频谱分析仪的设计,1. 掌握电流表、电压表和多量程设计方法。 2掌握欧姆表的中心值电阻确定及其面板刻 度方法。 3. 加深对万用表结构及其工作原理的理解。,实验一 万用表设计与配置,实验目的,1.直流电流挡,实验原理,实验一 万用表设计与配置,

2、2.直流电压挡,实验原理,实验一 万用表设计与配置,3.直流电阻挡,实验原理,确定调零电阻R。,确定中心值电阻R中。,实验一 万用表设计与配置,1按实验线路图连接电路。,实验内容及步骤,实验一 万用表设计与配置,3根据实验线路图确定电压挡分压电阻的数值，并计算 各挡内阻。,实验内容及步骤,实验一 万用表设计与配置,2根据实验线路图确定电流挡分流电阻的数值，并计算 各挡内阻。,4根据实验线路图确定电阻挡串联电阻R的数值，并计 算中心值电阻的值。,6将设计的万用表与MF30型万用表进行对比，把所测 结果记入数据记录表1中，并分析产生测量不确定度 的原因。,实验内容及步骤,实验一 万用表设计与配置,

3、5分别作出电流挡、电压挡和电阻挡的指示盘刻度。,实验记录及数据处理,实验一 万用表设计与配置,1电流挡,（1）分流电阻,（2）各挡内阻,实验记录及数据处理,实验一 万用表设计与配置,2电压挡,（1）分压电阻,（2）各挡内阻,实验记录及数据处理,实验一 万用表设计与配置,3电阻挡,（1）测量值,（2）计算值,实验记录及数据处理,实验一 万用表设计与配置,4设计配置的万用表与MF30型万用表的对比结果,返回,1. 掌握QJ36型直流单双电桥的使用技巧。 2掌握直流电阻的精密测量方法。 3. 比较单、双电桥在测量低阻值电阻时的性能。 4. 学习单电桥灵敏度的测量方法，并将测量值 与理论值进行比较 。

4、,实验二 直流电阻的精密测量,实验目的,实验原理,1.直流单电桥,QJ36型电桥原理电路图1,直流单电桥精密测量中值电阻。,电桥平衡时，有,实验二 直流电阻的精密测量,2.直流双电桥,实验原理,QJ36型电桥原理电路图2,直流双电桥精密测量低值电阻。,电桥平衡时，有,实验二 直流电阻的精密测量,1直流单电桥的应用,实验内容及步骤,（1）以滑线变阻器或电阻箱作为被测电阻Rx。,（2）用万用表粗测被测电阻Rx 。,（3）按照实验线路图1连接线路。,实验二 直流电阻的精密测量,实验内容及步骤,（4）准确测量被测电阻Rx的大小。,（5）测量电桥灵敏度。,实验连线图1,实验二 直流电阻的精密测量,2直流

5、双电桥的应用,实验内容及步骤,（1）以一段导线或电阻箱作为被测电阻Rx。,（2）用万用表粗测被测电阻Rx 。,（3）按照实验线路图2连接线路。,实验二 直流电阻的精密测量,实验内容及步骤,实验连线图2,（4）准确测量被测电阻Rx的大小。,实验二 直流电阻的精密测量,实验记录及数据处理,1直流单电桥,数据记录表,实验二 直流电阻的精密测量,实验记录及数据处理,直流双电桥,数据记录表,实验二 直流电阻的精密测量,返回,掌握交流电容电桥和交流电感电桥的配置 方法。,实验三 交流电桥的配置与使用,实验目的,2学会用交流电桥测量电容、电感及损耗因 数、品质因数。,3. 加深对交流电桥平衡条件的理解，掌握

6、交 流电桥的调节技巧。,实验原理,电桥平衡时，有,实验三 交流电桥的配置与使用,令,则,1.交流电桥平衡条件,2.串联电容电桥,实验原理,实验三 交流电桥的配置与使用,测量电容及其损耗因数。,3.麦克斯韦电桥,实验原理,实验三 交流电桥的配置与使用,测品质因数较小的电感。,麦克斯韦电桥原理电路图,1熟悉信号发生器、毫伏表的用法，并置于待用状态。,实验内容及步骤,2. 配置麦克斯韦电桥。,（1）按照麦克斯韦电桥线路图接线。,（2）根据被测阻抗的参数（Rx约为40，Lx约0.1H） 估算出RN和R4的初值，将RN和R4置于适当数值上， 使电桥基本平衡。,实验三 交流电桥的配置与使用,实验内容及步骤

7、,实验三 交流电桥的配置与使用,（3）毫伏表量程置10V挡，接通电源，调节RN和R4使毫 伏表偏转最小，逐步减小毫伏表量程，反复调节 RN和R4，直到毫伏表偏转到最小程度。,（4）测量RN和R4，计算被测阻抗的参数，填入数据记录 表1中。,实验内容及步骤,实验数据记录表1,实验三 交流电桥的配置与使用,注：Lx 为标称值。,实验内容及步骤,3. 配置串联电容电桥。,（1）按照串联电容电桥线路图接线。,（2）根据被测阻抗的参数（Rx约为0.5，Cx约0.5） 估算出RN和R3的初值，将RN和R3置于适当数值上， 使电桥基本平衡。,实验三 交流电桥的配置与使用,实验内容及步骤,实验三 交流电桥的配

8、置与使用,（3）毫伏表量程置10V挡，接通电源，调节RN和R3使毫 伏表偏转最小，逐步减小毫伏表量程，反复调节 RN和R3，直到毫伏表偏转到最小程度。,（4）测量RN和R3，计算被测阻抗的参数，填入数据记录 表2中。,实验内容及步骤,实验数据记录表2,实验三 交流电桥的配置与使用,注：Cx 为标称值。,返回,了解峰值电压表、均值电压、有效值电压表 的结构原理。 2加深对波形系数和波峰系数及其应用的理解，掌握非正弦信号电压的测量方法。 3. 学会峰值电压表、均值电压、有效值电压表的正确使用方法。,实验四 非正弦信号电压的测量,实验目的,实验原理,1.波形因数,实验四 非正弦信号电压的测量,2.波

9、峰因数,3. 峰值电压表,实验原理,实验四 非正弦信号电压的测量,峰值电压表表头指针偏转的大小与交流电压的峰值成正比，但是按正弦波有效值进行刻度的。,4. 均值电压表,实验原理,实验四 非正弦信号电压的测量,均值电压表表头偏转反映交流电压的平均值，但刻度是按正弦电压的有效值进行刻度的。,5. 有效值电压表,实验原理,实验四 非正弦信号电压的测量,有效值电压表表头指针的偏转大小反映交流电压的有效值大小，按信号有效值刻度。,1按实验接线图连接线路，调节超低频信号发生器YB1640，使其频率为500Hz。,实验内容及步骤,实验四 非正弦信号电压的测量,实验内容及步骤,2. 正弦波电压的测量,（1）将

10、YB1640“工作选择”开关置“连续”，“波形选择”开关置“”，输出衰减置X1位置。,实验四 非正弦信号电压的测量,（2）用示波器观察Ux电压，调节YB1640，在示波器上观察到峰峰值为10V的稳定波形。,实验内容及步骤,实验四 非正弦信号电压的测量,（3）分别用均值电压表、有效值电压表和峰值电压表测量Ux电压，并将仪表读数记入实验数据记录表中。,3. 三角波电压的测量,实验内容及步骤,实验四 非正弦信号电压的测量,（3）分别用均值电压表、有效值电压表和峰值电压表测量Ux电压，并将仪表读数记入实验数据记录表中。,（2）用示波器观察Ux电压，调节YB1640，在示波器上观察到峰峰值为10V的稳定

11、波形。,实验内容及步骤,4. 方波、锯齿波、矩形脉冲波电压的测量 步骤同前2、3步，并分别记入实验数据 记录表中。,实验四 非正弦信号电压的测量,实验记录及数据处理,数据记录表,实验四 非正弦信号电压的测量,返回,1. 学习双踪示波器的使用方法及自检。 2用示波器测量方波和宽度、周期及幅值。 3. 用示波器测量和分析RC网络。 4. 观察RLC组成的二阶系统的时域响应。,实验五 波形参数的测量,实验目的,1.RC网络,实验原理,实验五 波形参数的测量,实验原理,实验五 波形参数的测量,RC网络的频率特性：,2.RLC网络,实验原理,实验五 波形参数的测量,实验原理,实验五 波形参数的测量,RL

12、C网络的传递函数：,无阻尼自然振荡频率,阻尼比,1熟悉双踪示波器各旋钮的作用，并检验示波器的灵敏度。,实验内容及步骤,实验五 波形参数的测量,2方波参数测量,（1）将信号发生器输出周期调为T =10ms，波形选择置 方波，输出电压调节为3V(多用表有效值)。,实验内容及步骤,（2）将信号发生器的输出接入示波器的输入端，调节 示波器，使屏幕上出现一个或几个周期稳定的波形， 分别测量下表各值并记录，并且画出信号波形。,实验五 波形参数的测量,3RC网络的测量与分析,实验内容及步骤,实验五 波形参数的测量,（1）按下图接线。,3RC网络的测量与分析,实验内容及步骤,实验五 波形参数的测量,（2）信号

13、发生器输出信号周期置T=5ms，波形选择置“”， 输出电压调节为3V，调节示波器旋钮在适当位置使图 形稳定且宜于读数。,3RC网络的测量与分析,实验内容及步骤,实验五 波形参数的测量,（3）测出U1p 、U2p 、 和 ，完成下表，并绘出显示 的波形。,理论值,理论值,4RLC网络的时域响应,实验内容及步骤,实验五 波形参数的测量,4RLC网络的时域响应,实验内容及步骤,实验五 波形参数的测量,（2）调节示波器各旋钮，使屏幕上出现一完整波形。,（3）设计电阻R，填入记录表，使RLC网络分别处于=1、 1和1状态，记录响应的波形。,4RLC网络的时域响应,实验内容及步骤,实验五 波形参数的测量,

14、记录表,返回,1. 掌握晶体三极管ICVCE曲线的测定方法。 2掌握双踪通用示波器的基本使用方法。 3. 熟悉晶体管定性判别方法及示波器使用技巧。,实验六 晶体管输出特性的示波器测定,实验目的,1检验毫伏表及信号发生器。,实验内容及步骤,2用万用表定性判定三极管。,实验六 晶体管输出特性的示波器测定,3示波器的设置。,4校准示波器X、Y通道灵敏度。,5用毫伏表、示波器分别将三角波、方波信号 调到待用状态。,实验内容及步骤,实验六 晶体管输出特性的示波器测定,6按电路图接好线路，开启三角波、方波信号， 按下表逐点增大方波发生器输出幅度，调节 示波器得到ICVCE曲线后，测出各点对应的VRe、 V

15、CE值，记录并计算Ib、Ic 。,实验内容及步骤,实验六 晶体管输出特性的示波器测定,三角波,方波,实验内容及步骤,实验六 晶体管输出特性的示波器测定,记录表,返回,熟悉数字频率计的基本工作原理。 2熟练掌握数字频率计的设计与调试方法。 3. 学会数字频率计的使用方法。,实验七 数字频率计的设计,实验目的,实验七 数字频率计的设计,设计要求,1. 测量范围为1Hz10KHz。,5. 4位十进制计数。,4. 被测信号幅度是： 0.25V (峰值),3. 频率测量准确度：,2. 测量信号种类：正弦信号，三角波，方波，脉冲 信号等。,实验原理,实验七 数字频率计的设计,数字频率计的组成：,数字频率计

16、的组成框图,实验原理,实验七 数字频率计的设计,(1) 时基电路,时基信号可以通过晶体振荡器产生，也可以通过555定时器构成的多谐振荡器产生。555定时器构成的多谐振荡器结构简单，所需元器件容易得到，产生的时基信号频率精度也能达到要求。故采用555定时器产生时基信号。,实验原理,实验七 数字频率计的设计,(2)放大电路,输入信号通常只有几十毫伏，而能启动集成芯片工作的输入信号一般为几伏，所以必须要先将输入信号进行放大，才能实现之后的计数显示。 放大电路可由集成运算放大器A741构成。A741结构简单，外接少量电阻就能构成放大电路，且放大倍数能达到100倍以上，能够达到设计要求。,实验原理,实验

17、七 数字频率计的设计,(3)整形电路,整形电路由555定时器构成的施密特触发器组成。该触发器机构简单，能将周期信号正弦波、三角波转换成频率相等的矩形波。,实验原理,实验七 数字频率计的设计,(4) 闸门电路,闸门电路的作用是控制计数器的输入脉冲。当标准信号正脉冲来到时，闸门开通，被测信号的脉冲通过闸门进入计数器计数；标准时间脉冲结束时（为低电平）闸门关闭，计数器无脉冲输入。闸门电路的逻辑功能很简单，用一个与非门就可以实现。,实验原理,实验七 数字频率计的设计,(5)计数电路,设计要求能显示4位十进制数，而集成芯片74LS90是十进制异步计数芯片，因此计数电路由4片74LS90计数集成芯片构成。

18、,实验原理,实验七 数字频率计的设计,(6)锁存电路,锁存信号的作用是在闸门信号结束时对计数值进行锁存，使显示器上获得稳定的测量值。 74LS273锁存器可以完成该功能。,实验原理,实验七 数字频率计的设计,(7)逻辑控制电路,逻辑控制电路产生的锁存信号用来锁存计数器计得的数据，以便能稳定清晰地显示出来；清零信号是在锁存信号结束时对计数器清零，以等待下一次的计数。锁存信号和清零信号的脉宽、幅值及两者之间的相对相位是试验成功的关键。 这两个脉冲可用一片双集成单稳74LS123产生。,实验内容及步骤,按照设计要求，进行系统功能分析、完成 原理图设计。,实验七 数字频率计的设计,2.电路整体设计和元

19、器件的选择。,3.硬件调试。,4.用设计的数字频率计测量被测信号的频率。,返回,1. 了解虚拟仪器开发系统LabVIEW的开发环境。 2熟悉LabVIEW开发系统的基本功能。 3. 掌握使用LabVIEW设计虚拟电压表的基本方法。,实验八 虚拟电压表的设计,实验目的,1.了解LabVIEW的开发环境,实验内容,实验八 虚拟电压表的设计,（1）LabVIEW的启动界面,实验八 虚拟电压表的设计,1.了解LabVIEW的开发环境,实验内容,实验八 虚拟电压表的设计,（1）LabVIEW的启动界面,（2）LabVIEW的前面板,实验八 虚拟电压表的设计,前面板,实验八 虚拟电压表的设计,参数输出 控

20、件,参数输入 控件,1.了解LabVIEW的开发环境,实验内容,实验八 虚拟电压表的设计,（1）LabVIEW的启动界面,（2）LabVIEW的前面板,（3）LabVIEW的程序框图,实验八 虚拟电压表的设计,程序框图,2.设计虚拟峰值电压表、有效值电压表和 平均值电压表,实验内容,实验八 虚拟电压表的设计,（1）前面板的设计,要求利用三个指针式的显示器控件分别作为峰值电压表、有效值电压表和平均值电压表的表头，显示相应的读数。为了更清晰地显示读数值，还可增加三个数字显示控件。面板上各控件的大小和颜色可自行设计。,实验内容,实验八 虚拟电压表的设计,设计完成的前面板（供参考）,2.设计虚拟峰值电

21、压表、有效值电压表和 平均值电压表,实验内容,实验八 虚拟电压表的设计,（1）前面板的设计,（2）程序框图的设计,实验内容,实验八 虚拟电压表的设计,要求利用信号发生器模块及Case结构产生三个测试信号：正弦信号、方波信号和三角波信号。 采用峰值子VI、平均值子VI和有效值子VI确定被测信号的峰值、平均值和有效值。 3. 由于峰值电压表和平均值电压表的读数并不是峰值和平均值，因此需要进行相应的读数的设计。,返回,1. 熟悉LabVIEW开发系统的基本功能。 2. 掌握使用LabVIEW设计虚拟双踪示波器的 基本方法。,实验九 虚拟双踪示波器的设计,实验目的,设计一双踪示波器，能对两个信号进行显

22、示和测量。,实验内容,实验九 虚拟双踪示波器的设计,实验内容,（1）设计要求,要求设计两个输入通道（通道A和通道B ）并能进行三种通道选择（通道A、通道B、通道A和B） 2. 要求设计偏转因数调节旋钮，调节信号在垂直方向的偏转；设计时基因数调节旋钮，调节信号在水平方向的扩展。 3. 要求设计开关控制示波器的工作与否。 4. 要求设计显示部分显示被测信号的波形。,实验九 虚拟双踪示波器的设计,实验内容,（2）前面板的设计,选用布尔子模版中的控件来设计电源开关。 2. 利用字符串控件来进行通道A、通道B以及通道A和B 的选择。 3. 利用数值子模板中的数值控件设计偏转因数调节旋钮和时基因数调节旋钮。 4. 选用图形子模板中的Waveform Graph 控件来显示被测信号的波形。,实验九 虚拟双踪示波器的设计,设计完成的前面板（供参考）,实验九 虚拟双踪示波器的设计,实验内容,（3）程序框图的设计,选用结构子模板中的While 循环来实现电源开关的程序控制。 2. 利用结构子模板中的Case结构来实现通道A、通道B以及通道A和B 的选择控制。 3. 利用结构子模板中的Case结构来实现不