电子测量实验讲义100419

电子测量技术实验指导书

山东科技大学

信息与电气工程学院

2009年4月

目录

实验一：基本电参量的测量-------------------------------------------------1实验二：时间、频率和相位的测量与分析-------------------------------------2 实验三：频率特性的测量与分析---------------------------------------------8

附录------------------------------------------------------------------------------------------------------11

实验一 基本电参量的测量

一、实验目的

1. 掌握常用电子测量仪器的使用方法；

2. 掌握电压电流等基本电参量各种测量方法； 二、实验内容

1. 利用直流稳压电源自行设计测试直流信号，用示波器和万用表分别测量直流电压；

2. 利用信号发生器设计不同幅度的正弦交流测试信号，用示波器测量峰值和频率均相同的正弦波、方波、三角波的电压；求出它们的有效值、平均值；

3. 利用直流稳压电源自行设计测试直流信号，从示波器上观测流过标准电阻的电流波形，并计算其幅值；

4. 利用信号发生器设计不同幅度的正弦交流测试信号，从示波器观测流过标准电阻的电流波形，并计算电流的峰值和有效值。

5. 用万用表测量上述三种波形的电压和电流，并进行数据处理和误差分析。

三、实验仪器

示波器 一台 信号发生器 一台 直流稳压电源 一台 标准电阻 1只

四、预习要求

1．复习示波器的工作原理。

2．复习交流电压峰值和有效值的计算方法。

-

图1 正弦波的平均值，有效值，峰值和峰-峰值之间的换算

3．自拟实验数据表格。

五、报告要求

1．列出实验步骤

2．整理实验数据

3. 分析实验产生的误差

4．实验心得体会

六、思考题

1．若电路中采用的电阻为非线性电阻元件，从示波器上将会看到什么样的图形？

2．当用数字式万用表直接测量直流电流时，标准电阻的阻值大小对电路工作状态有影响吗？

实验二时间、频率和相位的测量与分析

一、实验目的：

1. 掌握用示波器测量时间、频率的方法；

2.熟练掌握Lissajous方法。

3. 掌握相位差的测量方法；

4. 掌握误差理论与数据处理的方法。

二、实验内容

1.用示波器测量正弦交流信号的周期；

2.用示波器测量脉冲上升（或下降）时间；

3.设定不同频率的被测信号，用示波器观察标准信号源和被测信号在不同整数倍和不同约数时的李沙育图形。

4.设计RC超前移相电路、RC选频电路和三阶RC超前移相电路，设计参数。

U

5.用示波器测试三种移相电路的相位差，分别为45°，0°，180°，并测出相应的输入电压

O U 的幅度比。

和输出电压

i

6. 对所得结果进行误差分析与处理。

三、实验仪器

示波器一台

信号发生器一台

直流稳压电源一台

555定时器多谐振荡器电路一块

标准信号源一台

数字实验箱一台

四、实验预备知识及工作原理

1.频率测量

㈠利用时间测量法确定频率

周期性重复波形的频率测量与周期测量在原理上完全相同，按信号频率为周期倒数的关系，首

先测得周期，然后用1除以周期即为频率。测试步骤和测周期完全相同。 ㈡用李沙育图形测量频率

几乎任何一种示波器均可用李沙育图形进行准确的频率测量。测量时，内扫描发生器不工作，

但水平放大器应接入经校准、频率可变的标准信号，此信号可由标准频率信号源供给，图2-5为用李沙育图形测量频率的接线图。

利用李沙育图形测量频率时，通常是将被测信号接入垂直放大器，将频率已知的标准信号接入

水平放大器进行比较测量，调节信号源频率使示波器屏面上显示图形呈圆形或椭圆形，则表明信号的频率与信号频率相同但相位不一致；当信号源可调频率范围过小，以致不能调至被测信号的准确频率时，可将信号源频率调至成被测信号频率的倍数或约数，即只有当n m f f x y ::=（m 、n 为整

数时），荧光屏上才会出现稳定的闭环图形，图3为不同频率比和不同相位差时的Lissajous 图形，

如果能从这些图形确定比值m/n ，而标准信号源的频率又是已知的，就可算出被测信号频率

x y f n

m

f =

。

下面分析如何确定m,n 的数值：

n m f f x y ::=时显示稳定图形，说明在相同的时间内垂直通道的信号u y (t)改变m 个周期，水

平通道的信号u x (t)则恰好改变n 个周期。因为信号每改变一个周期必须与轴线相交两次，也就是u y (t)应与水平X 轴相交2m 次，而u x (t)应与Y 轴相交2n 次，因而荧光屏上显示的图形应与X 轴相交2m 个交点，与Y 轴有2n 个交点，所以只要从显示的Lissajous 图形上输出这些交点，即可决定两信号的频率比，具体的做法是，在Lissajous 图形上分别作两条不通过图形本身的交点，也不与图形相切的水平线和垂直线，数出图形与水平线的交点即2m ，与垂直线的交点即为2n ，如图3(b)第一个图所示2:1::==n m f f x y 。由于这种方法采用的是频率比，因而它的测量准确度取决于标准信号源的准确度和稳定性，这种方法一般适用于被测频率和标准频率十分稳定的低频信号，而且一般要求两频率比最大不超过10倍，否则图形过于复杂而难以测准。

图2 用李沙育图形测频率