电子测量实验指导书-周

1电子测量实验指导书一、实验简介及基本要求电子测量是一门实践性、技术性较强的实验学科，电子测量实验是电子测量课程的重要组成部分，有助于巩固和加深电子测量理论，提高分析和解决实际问题的能力。本实验是同理论课并行的实践环节，内容包括电压表、示波器、频率计及元器件参数测量等实验。通过实验，达到以下基本要求：1、掌握常用电子测量仪器的工作原理、操作和使用方法；2、能够对基本电信号、电量、电路元器件参数进行测量；3、能够对简单仪器进行分析与实验；4、综合运用所学知识分析和解决实验中的有关问题；5、要求学生认真记录实时测试数据、波形。二、实验目的要求电子测量技术是进行信息检测的重要手段，也是各个学科领域科学实验现代化的标志。本实验的目的是使学生获得电子测量实验技术的基本技能，加深对理论知识的理解，掌握常用电子测量仪器的工作原理、仪器组成的基本规律，提高其实践能力。三、主要仪器设备数字多用表、频率特性测试仪、交流电压表、函数信号发生器、频率计、低失真度测量仪、数字示波器、直流稳压电源等。四、实验方式及基本要求本实验以在电子测量实验室实验为主。基本要求：1、教师需向学生说明实验要求、任务及实验注意事项；2、实验前学生必须预习方可进入实验室实验；3、实验测试线路须经教师检查无误后方可通电实验；4、独立撰写实验报告，正确分析实验结果。五、使用电子测量仪器的一般注意事项电子测量仪器的类型很多，各有不同的使用特点。在使用电子测量仪器进行实验之前，应注意以下若干事项：1.使用前应阅读技术说明书或有关仪器使用方法的资料，接通电源前，应仔细检查实验装置的各连接线是否有接错和短路现象，要特别注意地线的连接。测量时，要先接地线再接高电位端；测量完毕，要先去掉高电位端再去掉地2线。2.注意仪器的预热，电子测量仪器都必须经过足够的预热时间，工作性能才能稳定。在一般精度要求不高的电子测量实验中，通常预热10-30分钟已能满足要求。3.不少电子测量仪器需要在使用前调零，调零的基本原则是：当无任何信号（包括被测的和外界干扰的）输入时，应调节仪器的读数刚好指零或某规定值。4.开机通电后，如发现仪器内部的变压器发出反常的翁翁声或有焦味、冒烟等现象，应立即切断电源进行检查，如发生烧保险丝现象，应在仔细检查电源电压、外部接线和负载情况后，再换上相同容量的保险丝重新通电，严禁随意加大保险丝容量。如第二次通电又烧保险丝，则说明故障尚未排除，应确实查清故障并加以排除后，再换上相同容量的保险丝重新通电。5.对于内部装有电风扇通风的电子测量仪器，开机通电后要注意风扇是否运转正常，如发现叶片不转或转动时噪声太大，转速不稳等，应加润滑油或拆下检修。高温季节进行测量实验时，可用外部电风扇连续实验时间不宜太长。6.注意安全操作，要养成单手操作的习惯。当被测对象的电压较高时，要先检查测量笔或测量探头的绝缘是否良好，手不要接触高电位点。测量完成后要及时拆去接线，并将电压表、电流表等置于高量程处，碰到打火、元器件冒烟、电解电容爆裂及其它意外事故时要首先切断电源，以免造成额外损失。六、实验的记录及实验报告1、实验的记录实验的记录是整个电子测量实验重要组成部分。记录的内容主要包括以下几个方面：(1)实验目的、任务及内容；(2)所使用仪器及设备的型号、出厂号或实验室统一编号、数量；(3)实验装置的方框图、连线图、工作原理简述等；(4)实验中的有关现象，测量的原始数据，波形图等；(5)实验人员姓名、实验日期、地点、实验时的环境条件（温度湿度、电源电压等）。实验记录要求真实和详细。对于实验中出现的异常现象、与理论值或估计值相差很大的测量数据，在未查明原因时，都要如实记录下来，而不应随便弃去或改动。这在拟订新的实验项目及从事科学研究中是特别重要的。因为有些异常现象及离群的数据，可能恰好反映了测量装置的某些隐患（例如接触不良、周围有电磁干扰等等）；在科学研究中，它们还可能是某种新发现或新发明的信号。实3验中还有许多现象是不太明显或瞬时即逝的，需要实验人员特别细心才能把它们真实的记录下来。2、实验报告实验报告的内容，除了前述全部实验记录及必要的理论概述外还包括对原始测量数据进行认真地处理分析。对实验中的各种现象（包括某种异常现象）进行深刻的讨论。回答有关的各项思考题实验方案提出改进意见等。在现代化科学研究中，实验工作是一项必不可少的重要内容。书写实验报告也是从事科学研究的一项必不可少的重要内容，也是从事科学研究的一项基本技能训练。实验的目的不仅仅在于训练实际操作技能，更重要的是使理论与实践更紧密的结合，并在理论指导下，将实践中发生的各种现象加以归纳、分析，上升为理论。因此，实验报告必须作到实事求是，书写整齐，一丝不苟，分析深入，并尽可能地提出自己的见解。4实验一常用测量仪器的使用及电压测量一、实验目的掌握数字万用表和数字多用表的基本功能和使用注意事项，掌握函数信号发生器的使用方法，掌握交流电压的测量方法。二、实验设备HG1943A型数字多用表CA2171毫伏表函数信号发生器DS1022C数字示波器UT39A数字万用表三、实验步骤1.电阻测量(1)将数字万用表电源开关置于ON位置。将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V／Ω插孔，将量程开关置于电阻挡。(2)测量电阻，如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。(3）使用数字多用表测量电阻，重复上述步骤，读数并记录测量值。2.电压测量(1)调节信号发生器，使之输出f=1kHz，VP-P=1v的正弦信号，并用示波器观察信号波形；(2)分别用毫伏表、HG1943A数字多用表和数字万用表对信号发生器的输出信号进行测量，记录读数；(3)调节信号发生器，使输出正弦信号的峰-峰值VP-P分别为2v、3v、4v和5v，再分别用交流电压表、HG1943A数字多用表和数字万用表对信号发生器的输出信号进行测量，记录读数；(4)将信号发生器的输出波形调整为方波和三角波，频率和峰峰值与上述相同，重复上述测量；四、测量注意事项1.使用数字多用表或万用表测量低值电阻时，应避免用手接触电阻的影响和干扰；测量高值电阻(大于100kΩ)时，应注意人的两只手不能同时触摸两只表笔金属部分或电阻两端的引线部分，防止人体电阻(一般几百千欧)对测试的影响。2.数字多用表和数字万用表的红表笔为正极，黑表笔为负极，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。53.使用数字多用表或万用表测量电压时，注意将量程开关拨至交流或直流档的合适量程，将表笔与函数发生器输出端口并联。4.如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。5.禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。6.禁止将信号发生器两输出端短路。7.各测量仪器使用完毕，应将电源开关置于OFF位置。五、数据记录数据记录均取3位有效数字。表1-1电阻的测量电阻测量值万用表读数多用表读数1234表1-2电压的测量-正弦f=1kHz正弦信号VP-P(v)毫伏表(v)数字万用表(v)数字多用表(v)1.002.003.004.005.00表1-3电压的测量-方波f=1kHz方波信号VP-P(v)毫伏表(v)数字万用表(v)数字多用表(v)1.002.003.004.005.006表1-4电压的测量-三角波f=1kHz三角波信号VP-P(v)毫伏表(v)数字万用表(v)数字多用表(v)1.002.003.004.005.00六、思考题1.毫伏表、数字多用表和数字万用表输出为有效值还是均值？2.对比相同VP-P的正弦、方波和三角波信号用毫伏表测量的读数有何区别？3.总结实验中的收获与体会。7实验二频率和周期的测量一、实验目的掌握频率计的组成和使用方法，了解频率测量的基本原理，掌握使用频率计测量频率和周期的方法。二、实验仪器AT-F2700C频率计TFG3030函数信号发生器DS1022C数字示波器三、实验步骤1.将频率计打开，按下“CHECK”键进行自检，并预热20分钟以保证晶体振荡器的频率稳定。2.调节函数信号发生器，使之产生频率为100Hz、Vp-p为2v的方波信号，并用示波器观察信号波形。3.频率测量。由频率计对信号发生器的输出信号进行测频，选择不同的闸门时间，记录测量的频率值。4.周期测量。按下频率计前面板上的“1.PERI”键，测量上述信号的周期，记录测量结果。5.调节函数信号发生器，使输出信号频率分别为1KHz、10KHz、100KHz和1MHz，重复第3和第4步骤。四、AT-F2700C频率计简介1.AT-F2700C(2.7GHz)采用8位高亮度的七段LED显示，多功能作业、低功耗线路设计、体积小、重量轻、高稳定性的晶体振荡器保证测量精度和全输入信号检查，具有频率、周期、累计和自检等功能，并由输入信号衰减选择功能，全部功能是一个单块大规模微处理器完成的。2.技术参数频率范围：10Hz－2700MHz频率显示：8位高亮度LED时基频率：13MHz短期稳定度：±3×10-9/S长期稳定度：±1×10-5，0℃～40℃闸门时间：0.01S/0.1S/1S累计测试：通道1有效自检：8位数码管0-9字符循环显示自锁：手动锁定复位：复位归零3.前面板说明8HOLD：暂停开关按下，中止测量，并保持中止前数据REST：被按下时，立即复位计数器，可开始新一轮测试GATETIME：选择不同的分辨率及计数器计数的周期1.TOT：累计测量（通道1有效）1.PERI：周期测量（通道1有效）CH110MHz：10Hz-10MHz量程选择（通道1输入）CH1100MHz：10MHz-100MHz量程选择（通道1输入）1.ATT：输入信号衰减开关，按下时，输入灵敏度被降低20倍LPF：低通滤波器，AC100KHz，-3dB五、数据记录表2-1频率的测量100Hz1KHz10KHz100KHz1MHz0.01S0.1S1S表2-2周期的测量100Hz1KHz10KHz100KHz1MHz0.01S0.1S1S六、思考题：1.分析以上测量数据，在对频率进行测量中，闸门时间对测量精度有何影响？2.总结实验中的收获与体会。信号频率闸门时间闸门时间信号频率9实验三函数信号发生器的使用一、实验目的学会用函数信号发生器输出正弦波、三角波、矩形波等信号，掌握使用示波器测量信号的方法，了解信号发生器用于测频的方法。二、实验器材TFG2006函数信号发生器TFG3030函数信号发生器DS1022C数字示波器三、实验步骤1.接通TFG3030型信号发生器和示波器的电源，打开电源开关，预热10分钟。2.调节信号发生器，使B通道输出1KHz，1Vp-p的方波。3.用示波器测量信号发生器的输出信号，记录电压最大值、最小值、Vp-p、周期、频率、上升时间、下降时间和正脉宽。4.调节信号发生器，使输出波形分别为三角波、降锯齿和指数，重复步骤3。5.使用信号发生器的测频功能测量输入信号的频率。将TFG2006型信号发生器的输出端连接到TFG3030型信号发生器背板上的输入端口。6.打开TFG2006信号发生器的电源，使之输出2.046KHz、3.012KHz、10.111KHz，电压峰-峰值均为1v的正弦波，调节TFG3030型信号发生器，使之处于测频功能选项，记录测量结果。四、数据记录表3-1用示波器测量信号发生器的输出信号波形测量值方波三角波降锯齿指数电压最大值电压最小值Vp-p周期频率上升时间下降时间正脉宽10表3-2信号发生器用于测频TFG2006信号发生器输出频率2.046KHz3.012KHz10.111KHzTFG3030信号发生器测得数值五、思考题总结实验中的收获与体会。11实验四示波器的原理及应用一、实验目的了解通用电子示波工器工作原理的基础上，学会正确使用示波器测量各种电参数的方法。二、实验设备DS1022C数字示波器TFG2006信号发生器TFG3030信号发生器三、实验原理电子示波器可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴