常用仪表工作框图原理及技巧参数常用仪表的使用方法及注意事项交流参数测量

电工电子实验报告
课程名称：电工电子基础实验B
实验名称：常用仪表工作框图原理及技巧参数常用仪表的使用方法及注意事项
交流参数测量
学院：计算机学院
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
学期：2019-2020 学年第2 学期
电工电子实验教学中心
一、实验目的
1.了解常用仪表工作框图原理及技术参数。

2.学会常用仪表的使用方法并且了解注意事项。

3.学习用交流数字仪表测量交流电路的电压、电流和功率。

4.学会用交流数字仪表测定交流电路参数的方法。

二、主要仪器设备及软件
软件：Multisim软件
硬件：电脑
三、实验原理（或设计过程）
3.1常用电子仪表原理与使用
1.DH1718-E直流稳压电源
工作原理DH1718E（G）型双路稳压稳流电源是一种带有双3位数字显示的恒压（CV）与恒流（CC）自动转换的高精度电源。

该电源的特点是恒压电路把输出的电压信号，恒流电路把输出的电流信号一起送到门电路，根据负载需要使电源确定应处于恒压或恒流状态工作。

稳压，稳流自动切换解决了稳压电源的过流保护及稳流电源的过压保护问题。

控制电路是可调基准电压发生器。

输出电流及电压是通过调节基准电压来实现的。

2.DG1022函数信号发生器
函数信号发生器实际上是一种多波形信号源，可以输出正弦波、方波、三角波、脉冲波、锯齿波等。

由于其输出波形均可用数学函数描述，故命名为函数信号发生器。

目前函数发生器输出信号的频率低端可至微赫兹量级，高端可达100MHz。

3.SX2172交流电压表
模拟式交流电压表工作原理模拟式电压表一般由分压器、磁电式指示表头、检波器、放大器和整机电源 5 部分组成。

按检波器和放大器的先后次序不同，又分为两种：放大-检波式和检波-放大式。

4.DS5022数字双通道示波器示波器
DS5022面板上包括旋钮和功能按键。

旋钮的功能与其他示波器类似。

显示屏右侧的一列 5个灰色按键为菜单操作键（自上而下定义为1～5 号），通过它们可以设置当前菜单的不同选项；其他按键为功能键，通过它们可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应
用。

各通道的标度和位置旋钮提供了直观的操作，完全符合传统仪器的使用习惯，不必花大量的时间去学习和熟悉示波器的操作，即可熟练使用。

为加速调整，便于测量，可直接按[插图]键，立即获得适合的波形显现和挡位设置。

DS5022 示波器还具有更快完成测量任务所需要的高性能指标和强大功能。

通过1GSa/s的实时采样和 50GSa/s的等效采样，可在DS5022 示波器上观察更快的信号。

3.2 交流电压的常用测量方法有电压表法和示波器法
1）交流电压表法测量交流电压大小的仪表统称交流电压表。

它分为模拟式与数字式两大类，不论是模拟式还是数字式交流电压表，测量交流电压时都要先将交流电压经过检波器转换成直流电压后再进行测量。

2）示波器测量交流电压。

被测电压的波形可以立即显示在屏幕上，故免除了表头的惰性；示波器不但能测量失真很大的正弦电压，还能测量脉冲电压、已调幅电压等；能测量瞬时电压，示波器具有很小的惰性，它不但能测量周期信号峰值电压，还能观测信号幅度的变化情况，甚至能够测量单次出现的信号电压。

此外，它还能测量被测信号的瞬时电压和波形上任意两点间的电压差；能同时测量直流电压和交流电压，数字示波器的测量误差可减小到l%以下。

用示波器可以方便地测出振荡电路、信号发生器或其他电子设备输出的交流电压值。

交流电压包括正弦波、三角波、矩形波和方波等。

交流信号的频率不得超过示波器频带宽度的上限。

3.3交流电流的测量
按电路的工作频率，交流电流可分为低频、高频和超高频电流。

在超高频段，电路或元件受分布参数的影响，电流分布是不均匀的，无法用电流表来测量各处的电流值。

只有在低频（45Hz～500Hz）电流的测量中，可以用交流电流表或具有交流电流测量挡的普通万用表或数字万用表串联在被测电路中进行交流电流的直接测量。

一般交流电流的测量都是采用间接测量法，即先用交流电压表测出电压后，用欧姆定律换算成电流。

用间接法测量交流电流的方法与间接法测量直流电流的方法相同，只是对取样电阻有一定的要求。

（1）当电路工作频率在 20kHz 以上时，就不能选用普通线绕电阻作为取样电阻。

高频时应用薄膜电阻。

（2）由于一般电子仪器都有一个公共地，在测量中必须将所有的地连在一起，即必须共地，因此取样电阻要安排连接在接地端，在LC振荡电路中，要安排在低阻抗端。

这种利用取样电阻的间接测量法，不仅将交流电流的测量转换成交流电压的测量，使
得可以利用一切测量交流电压的方法来完成交流电流的测量，而且还可以利用示波器观察电路中电压和电流的相位关系。

四、实验电路图
4.1直流稳压电源输出电压测量
4.2串联分压电路电压测量
4.3数字双踪示波器实验
4.3.1示波器测量直流电压源电压
4.3.2示波器测量电路中的直流电压值
4.3.3用数字示波器CH1通道测量电工电子综合实验箱2kHz信号输出
4.3.4信号源输出方波，频率f =1kHz
4.3.5改换信号为三角波，调整信号源频率，使得三角波的周期T=200μs
4.3.6数字示波器测量正弦波
4.3.7数字示波器测量信号为：高电平为6v,低电平为-1v、频率为10kHz,占空比为20%的矩形信号
五、实验内容和实验结果
1、直流稳压电源
1)实验内容：
调整直流稳压电源左路输出，使表头指示到表 5.1所列的电压值位置，再用数字万用表测量实际输出的直流电压值，分析测试误差及原因。

2）实验结果
表5.1 直流稳压电源输出电压测量
2、万用表实验 1）实验内容：
按图5.1 接好实验电路，令 U1=2V ，用数字万用表测量 U2电压值，填写在表 5.2中，分析测量误差。

2）实验结果：
表5.2
串联分压电路电压测量
3、数字双踪示
波器实验
3.1示波器测量直流电压源电压
1）实验内容：
按图5.2 连接电路，调整直流稳压电源使表头指示为5V 。

示波器的垂直挡位设为2V/格。

在下图中正确地建立坐标系，画出观察到的波形并标出刻度。

2）实验结果：
3.2示波器测量电路中的直流电压值
1）实验内容：
按图5.3连接电路，VS= 12V，R1= 5.1kΩ，R2= 2kΩ。

示波器垂直挡位为5V/格。

用示波器 CH1测量 VS波形，CH2测量 TP1波形。

在下图中正确建立坐标系，画出你看到的波形并标出具体刻度。

2）实验结果：
3.3用数字示波器CH1通道测量电工电子综合实验箱2kHz信号输出
1）实验内容：
2）实验结果：
A：示波器触发源应选择单次模式。

B：用示波器测量周期T = 0.499145 ms，频率f = 2 kHz，脉宽τ= 0.249573 ms。

C：用示波器测量该信号的高电平值U= 10 V，低电平值U =___-10___V。

D：记录示波器显示的波形，要求在图5.4中标明各参数。

3.4信号发生器、数字示波器综合练习实验
3.4.1信号源输出方波，频率f =1kHz
1)实验内容：
2)实验结果：
A.周期 T 和脉宽τ测量：信号源输出方波，频率 f =1kHz，由示波器观察得周期
T= 0.998291 ms，脉宽τ= 0.499145 ms。

3.4.2改换信号为三角波，调整信号源频率，使得三角波的周期T=200μs
1）实验内容：
2）实验结果：
B. 频率 f 测量：改换信号为三角波，调整信号源频率，使得三角波的周期 T=200μs （由示波器观察），则频率f = 5k Hz 。

C. 占空比测量：信号源输出脉冲波，频率f=2kHz ，调整占空比的相关设置（由示波 器观察），则该信号源脉宽和占空比的变化范围，τ 0.01～ 0.25 ，τ约占T 的 1 ～ 50 %。

3.4.3数字示波器测量正弦波
1）实验内容：
（幅度：15vp）
（幅度：1.5vp）2）实验结果：
D.幅度测量：信号源正弦波输出时将幅度调到最大，用示波器测量电压峰-峰值，用毫伏表测量有效值和电平值。

将信号发生器输出幅度减小为最大值的1/10 再次测量 3个值，列数据表格记录测量值并注意分析两个电平值的关系。

3.4.4数字示波器测量信号为：高电平为6v,低电平为-1v、频率为10kHz,占空比为20%的矩形信号
1）实验内容:
用函数信号发生器输出高电平为6V、低电平为-1V、频率 f=10kHz、占空比τ/T=20%的矩形脉冲信号，用示波器观察该波形，确认无误后请指导教师检查，并在图5.6中建立坐标系并记录波形。

2）实验结果：
六、结果分析
1、示波器测量的主要误差：仪器本知身误差，因为功能和原理决定，他不是一个精确测量的仪器，本身存在较大误差，一般为2%，由硬件决定。

2、示波器的交流耦合会滤除直流成份，改以平均値为零。

直流耦合是直接耦合，不改变。

七、实验小结
1、注意单位换算以及频率单位的选择,
2、理解τ、T、高电平、低电平的概念。