電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告11342296

1、電氣工程學(xué)院 電子測(cè)量技術(shù) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 姓名： 何永琪 學(xué) 號(hào)： 11291265 教 師： 姜學(xué)東 實(shí)驗(yàn)日期： 2013.11.2 示波器波形參數(shù)測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)示波器的波形測(cè)量，進(jìn)一步鞏固加強(qiáng)示波器的波形顯示原理的掌握，熟悉示波器的使用技巧。1、熟練掌握用示波器測(cè)量電壓信號(hào)的峰峰值、有效值及其直流分量；2、熟練掌握用示波器測(cè)量電壓信號(hào)周期及其頻率；3、熟練掌握用示波器在單蹤方式和雙蹤方式下測(cè)量?jī)尚盘?hào)的相位差。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1、認(rèn)真閱讀示波器（SS-7802A/7804）的使用手冊(cè)，熟悉示波器常用旋鈕以及使用步驟。2、電壓信號(hào)的峰峰值可以直接從示波器的顯示屏中光標(biāo)的讀數(shù)讀出；有效值則是用峰值

2、（峰值=峰峰值×0.5）除以2即可得到；直流分量則是可以通過(guò)示波器的DC/AC按鍵來(lái)改變其分量從而測(cè)得。3、電壓信號(hào)的頻率可以直接從示波器的顯示屏中讀出數(shù)據(jù)，再用1除以此數(shù)據(jù)即可得到該電壓信號(hào)的周期。4、單蹤方式：把待測(cè)的兩個(gè)信號(hào)分別與示波器連接，記錄下兩個(gè)信號(hào)起始點(diǎn)的差值即可計(jì)算出相位差。（觸發(fā)源選擇外觸發(fā)）5、雙蹤方式：把待測(cè)的兩個(gè)信號(hào)一起接入示波器的兩個(gè)通道，記錄下兩個(gè)信號(hào)的起始點(diǎn)的差值即可計(jì)算出相位差。（觸發(fā)源選擇外觸發(fā)）三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1、信號(hào)發(fā)生器、示波器2、電阻、電容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量1kHz的三角波信號(hào)的峰峰值及其直流分量。2、測(cè)量1kHz的三角波經(jīng)過(guò)下圖阻容移相

3、平波后的信號(hào)V0的峰峰值及其直流分量。3、測(cè)量1kHz的三角波的周期及其頻率。4、用單蹤方式測(cè)量三角波、VO兩信號(hào)間的相位差。5、用雙蹤方式測(cè)量三角波、VO兩信號(hào)間的相位差。6、將信號(hào)改變?yōu)?00Hz，重復(fù)上述步驟15。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)信號(hào)發(fā)生器和示波器的開(kāi)關(guān)，檢查示波器的光標(biāo)是否水平（如果不是水平則需要用合適的起子調(diào)節(jié)前面板上的TRACE ROTATION），再將信號(hào)發(fā)生器調(diào)出1kHz的三角波，并將探頭接入示波器的通道1（CH1）。2、調(diào)節(jié)示波器（SOURCE置于CH1、掃描模式置于NORM、TIME/DIV、TRIG LEVEL使TRIGD指示燈亮著、COUPL置于DC），使得示波器顯

4、示屏幕正確出現(xiàn)三角波波形。3、調(diào)節(jié)光標(biāo)使得兩光標(biāo)分別置于波形的最上端和最下端，讀出三角波的峰峰值，記錄數(shù)據(jù)U1。4、按下DC/AC按鍵，使得COUPL置于AC。如果有直流分量，此時(shí)觀察顯示屏即可看到波形整體上下平移，再將光標(biāo)置于DC的波形的最上端（或最下端）和AC的波形的最上端（或最下端），讀出讀數(shù)；如果沒(méi)有直流分量，此時(shí)觀察顯示屏波形則沒(méi)有任何變化。記錄下數(shù)據(jù)U2。5、將信號(hào)發(fā)生器的探頭接入阻容移相電路，再接入示波器。調(diào)節(jié)示波器（SOURCE置于CH1、掃描模式置于NORM、TIME/DIV、TRIG LEVEL使TRIGD指示燈亮著、COUPL置于DC），使得示波器顯示屏幕正確出現(xiàn)正弦波波

5、形。6、調(diào)節(jié)光標(biāo)使得兩光標(biāo)分別置于波形的最上端和最下端，讀出正弦波的峰峰值，記錄數(shù)據(jù)U3。7、按下DC/AC按鍵，使得COUPL置于AC。如果有直流分量，此時(shí)觀察顯示屏即可看到波形整體上下平移，再將光標(biāo)置于DC的波形的最上端（或最下端）和AC的波形的最上端（或最下端），讀出讀數(shù)；如果沒(méi)有直流分量，此時(shí)觀察顯示屏波形則沒(méi)有任何變化。記錄下數(shù)據(jù)U4。8、將阻容移相電路斷開(kāi)，直接用信號(hào)發(fā)生器接入示波器，直接從示波器的顯示屏上讀取頻率，記錄數(shù)據(jù)f1 ，計(jì)算出周期T1。（T=1/f）9、用信號(hào)發(fā)生器直接與示波器連接，作為示波器的外觸發(fā)信號(hào)。將示波器的SOURCE置于EXT（外觸發(fā)模式）。用信號(hào)發(fā)生器直接

6、與示波器連接，待示波器出現(xiàn)三角波后找出波形的峰值點(diǎn)，用一條光標(biāo)記錄下位置。再用信號(hào)發(fā)生器與阻容移相電路相連接之后與示波器連接，待示波器出現(xiàn)正弦波后找出波形的峰值點(diǎn)，用另一條光標(biāo)記錄下位置。讀下并記錄示波器顯示屏上的t1，計(jì)算出相位差1 。10、用信號(hào)發(fā)生器直接與示波器連接，作為示波器的外觸發(fā)信號(hào)。將示波器的SOURCE置于EXT（外觸發(fā)模式）。用信號(hào)發(fā)生器直接與示波器的CH1通道連接，用信號(hào)發(fā)生器經(jīng)過(guò)阻容移相電路之后與示波器的CH2通道連接。待顯示屏上出現(xiàn)三角波和正弦波（把CH1和CH2通道都打開(kāi)）之后，用兩條光標(biāo)分別記錄下兩個(gè)波形的峰值。讀下并記錄示波器顯示屏上的t2，計(jì)算出相位差2 。11

7、、把信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)頻率調(diào)為100Hz，重復(fù)以上10個(gè)步驟，分別記錄下數(shù)據(jù)：三角波峰峰值U5、三角波直流分量U6、正弦波峰峰值（經(jīng)過(guò)阻容移相電路）U7、正弦波直流分量U8、三角波的頻率f2 、三角波周期T2、單蹤方式t3、單蹤方式相位差3、雙蹤方式t4、雙蹤方式相位差4 。12、拆除電路，收拾好試驗(yàn)臺(tái)。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析（1）頻率為1kHz的三角波三角波峰峰值U1 =22.95V三角波直流分量U2 =0V正弦波峰峰值U3 =54V正弦波直流分量U4 =17mV頻率f1 =1.0031kHz單蹤方式t1 =0.206ms雙蹤方式t2 =0.24ms計(jì)算：三角波有效值U=2×(U1

8、/ 2)=16.23V正弦波有效值U=2×(U3 / 2)=38.18V周期T1=1/ f1 =0.997ms單蹤方式相位差1=（t1 / T1 ）×360°=74.38°雙蹤方式相位差2=（t2 / T1 ）×360°=86.65°（2）頻率為100Hz的三角波三角波峰峰值U5 =22.7V三角波直流分量U6 =0V正弦波峰峰值U7 =11.45V正弦波直流分量U8 =30mV頻率f2 =100Hz單蹤方式t3 =0.68ms雙蹤方式t4 =0.66ms計(jì)算：三角波有效值U=2×(U5 / 2)=16.05V正弦

9、波有效值U=2×(U7 / 2)=8.10V周期T2=1/ f2 =0.01s單蹤方式相位差3=（t3 / T2 ）×360°=24.48°雙蹤方式相位差4=（t4 / T2 ）×360°=23.76°（3）分析由于電阻值和電容值的不同，經(jīng)過(guò)阻容移相電路之后，波形會(huì)產(chǎn)生不同的相位差。經(jīng)過(guò)比對(duì)可以看出，單蹤方式測(cè)量?jī)蓚€(gè)波形的相位差比雙蹤方式測(cè)量?jī)蓚€(gè)波形的相位差稍為準(zhǔn)確。主要原因是雙蹤方式的波形為交替或者斷續(xù)顯示的，儀器本身就存在系統(tǒng)誤差。因此，通過(guò)此實(shí)驗(yàn)可以知道，單蹤方式能得到準(zhǔn)確的相位差，測(cè)量方法如上實(shí)驗(yàn)步驟9所示。七、思考

10、題1、測(cè)量相位差時(shí)，你認(rèn)為雙蹤、單蹤測(cè)量哪種方式更準(zhǔn)確？為什么？答：我認(rèn)為單蹤方式測(cè)量相位差更加準(zhǔn)確。首先，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出單蹤方式測(cè)量相位差會(huì)更準(zhǔn)確。其次，由于單蹤方式每次測(cè)量都能夠?qū)崟r(shí)的顯示出波形，雙蹤方式每次測(cè)量是交替或者斷續(xù)顯示兩個(gè)通道中的信號(hào)，由此知道雙蹤方式會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，因此我認(rèn)為單蹤方式測(cè)量會(huì)得到更加準(zhǔn)確的相位差。2、你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，雙蹤示波器的掃描是工作在交替、還是斷續(xù)的方式？為什么？答：我認(rèn)為兩者都有。當(dāng)測(cè)量1kHz的信號(hào)時(shí)，我認(rèn)為雙蹤示波器的掃描是工作在交替方式的。所謂交替顯示方式就是第一次電子開(kāi)關(guān)接通A門(mén)時(shí)，掃描電壓對(duì)A通道信號(hào)進(jìn)行掃描顯示。第一次掃描

11、結(jié)束后，電子開(kāi)關(guān)馬上接通B門(mén)，則第二次掃描電壓對(duì)B通道信號(hào)進(jìn)行掃描顯示。如此不斷重復(fù)，在熒光屏上輪流顯示出A和B的波形。這種顯示方式電子開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的速率就是掃描電壓的頻率，只要掃描電壓頻率大于每秒25次，那么由于熒光屏的余輝時(shí)間和人眼的滯留效應(yīng)，我們能在顯示屏上同時(shí)觀測(cè)兩個(gè)波形。當(dāng)測(cè)量100Hz的信號(hào)時(shí)，我認(rèn)為雙蹤示波器的掃描是工作在斷續(xù)方式的。所謂斷續(xù)方式就是將兩個(gè)通道的被測(cè)信號(hào)用同一個(gè)周期的掃描電壓進(jìn)行掃描展開(kāi)的。在這種顯示方式時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào)在一次掃描中，高速地輪流接通A和B信號(hào)，把不同的信號(hào)分別送到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板上。當(dāng)接通A通道信號(hào)時(shí)，B通道被切斷；而接通B通道信號(hào)時(shí)，A通道被切斷；由于轉(zhuǎn)換速率比

12、被測(cè)信號(hào)的頻率高得多，割斷的亮點(diǎn)取得很緊，所以能在顯示屏上看到連續(xù)的信號(hào)。3、對(duì)于同一組移相電路，1kHz和100Hz三角波經(jīng)過(guò)移相變換后，其相位、幅值有何不同？為什么？答：移相變換后通過(guò)計(jì)算可以得到 U1=U21+RC2， =-arctanRC，因此可以知道頻率減小，三角波移相后正弦波的幅值會(huì)變大，相位差變小。八、結(jié)論與體會(huì)通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)示波器的操作更加熟悉，對(duì)示波器的原理也更加清楚。在進(jìn)行示波器的操作時(shí)，首先應(yīng)該對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞饺ミM(jìn)行測(cè)量。圖示儀的使用及晶體管特性參數(shù)測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)圖示儀對(duì)晶體管參數(shù)的測(cè)量使用，加強(qiáng)對(duì)圖示儀的波形顯示原理的掌握，熟悉圖示儀的使用方

13、法。1、學(xué)會(huì)用圖示儀測(cè)量晶體三極管的特性參數(shù)；2、學(xué)會(huì)用圖示儀測(cè)量二極管的特性參數(shù)；3、學(xué)會(huì)用圖示儀測(cè)量穩(wěn)壓二極管的特性參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備1、圖示儀（BJ4814）2、二極管、穩(wěn)壓二極管、晶體管9012、9013三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量二極管的導(dǎo)通特性曲線。2、測(cè)量穩(wěn)壓二極管的正向、反向特性曲線。3、測(cè)量晶體管9012的特性曲線，計(jì)算Vces、Vceo、Iceo、hfe。4、測(cè)量晶體管9013的特性曲線，計(jì)算Vces、Vceo、Iceo、hfe。四、實(shí)驗(yàn)原理整機(jī)原理方框圖見(jiàn)下圖。從圖中可見(jiàn)，本機(jī)主要由集電極掃描電源，階梯波發(fā)生器X，Y放大器，高頻高壓電路及低壓供電電源幾大部分組成,集電極電源

14、提供被測(cè)管的掃描電壓（C，E端）階梯波發(fā)生器供給B端注入信號(hào)，通過(guò)X，Y放大器將電壓及電流調(diào)理后供給由高頻高壓驅(qū)動(dòng)加亮的示波管，顯示出被測(cè)器件的特性曲線供觀測(cè)。高頻高壓 電源 集電極掃描電源階梯波 發(fā)生器 X軸 放大器 功耗限制電阻 示波管 被測(cè)管 回流端 Ic取樣電阻 Y軸 放大器 電 源 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析1、二極管特性曲線2、三極管特性曲線3、三極管特性曲線 六、思考題1、測(cè)量二極管、穩(wěn)壓二極管的特性曲線時(shí)，如何注意及掃描RC電壓的檔位？答：RC應(yīng)該調(diào)至適當(dāng)?shù)臋n位，保護(hù)被測(cè)電阻。測(cè)量正向特性時(shí)應(yīng)將RC適當(dāng)調(diào)大，使掃描的電流小于穩(wěn)壓管的最大電流，以免燒壞器件。掃描電壓應(yīng)調(diào)至“0”處，待實(shí)驗(yàn)

15、開(kāi)始后逐漸增大，但應(yīng)小于器件的最大電壓。2、測(cè)量晶體管的特性曲線時(shí)，為什么增加級(jí)數(shù)時(shí)，屏幕上的波形為什么會(huì)閃動(dòng)？請(qǐng)你計(jì)算掃描一簇曲線所用的時(shí)間？答：增加簇?cái)?shù)，使n增大，Ts=nTc，則TS要增大，階梯波發(fā)生器開(kāi)關(guān)速度低，重新產(chǎn)生增大后的階梯信號(hào)會(huì)出現(xiàn)閃動(dòng)。3、如何進(jìn)行階梯波的調(diào)零？答：以PNP型三級(jí)管為例，顯示部分中間按鈕按F，調(diào)零起始位置在右上角，級(jí)數(shù)選擇“1”，按下測(cè)量板上的“零電流”，調(diào)整Vce=10V，松開(kāi)“零電流”，應(yīng)使第一條線與Iceo重合。七、結(jié)論與體會(huì)通過(guò)觀看老師測(cè)量二極管、三極管的特性曲線，我對(duì)圖示儀的操作有初步的了解。對(duì)于儀器的使用我有一點(diǎn)感觸，無(wú)論是要升高電壓還是降低電壓

16、，都必須保證儀器操作時(shí)候不超過(guò)其最大電壓或者最大電流，不能因?yàn)槭褂貌划?dāng)而對(duì)儀器產(chǎn)生損壞。對(duì)于任何實(shí)驗(yàn)，我們都要在接觸之前對(duì)其有一定的了解，否則有可能把儀器燒壞，更嚴(yán)重的可能會(huì)傷到自己。數(shù)值化測(cè)量?jī)x的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)數(shù)字化測(cè)量?jī)x的使用，進(jìn)一步鞏固加強(qiáng)對(duì)數(shù)值化測(cè)量原理的掌握，不同數(shù)值化測(cè)量的誤差分析及影響因素。1、學(xué)會(huì)用數(shù)字化測(cè)量?jī)x測(cè)量信號(hào)的周期和頻率。2、學(xué)會(huì)分析數(shù)字化測(cè)量的誤差來(lái)源。3、掌握如何減少測(cè)量誤差的措施。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1、查找并掌握測(cè)量周期、測(cè)量頻率的工作原理。2、仔細(xì)閱讀數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器GFC-8010H說(shuō)明書(shū)。3、結(jié)合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，弄清楚具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟。三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

17、1、信號(hào)發(fā)生器2、數(shù)字頻率計(jì)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分別用測(cè)頻、測(cè)周的方法測(cè)量100Hz、1kHz、10kHz的方波，將測(cè)量數(shù)據(jù)添入下表中。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)信號(hào)發(fā)生器和數(shù)字頻率計(jì)，讓信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生100Hz的方波，再將信號(hào)發(fā)生器的探頭與數(shù)字頻率計(jì)的相連接。2、首先進(jìn)行頻率的測(cè)量，選擇數(shù)字頻率計(jì)的頻率檔（按下FREQ按鈕），再分別測(cè)量0.1s、1s、10s三個(gè)檔位（即每次測(cè)量分別按下0.1s、1s、10s三個(gè)按鈕），直接讀取數(shù)據(jù)并記錄再表格中。3、接著進(jìn)行周期的測(cè)量，選擇數(shù)字頻率計(jì)的周期檔（按下PRID按鈕），再分別測(cè)量×1、×10、×100三個(gè)檔位（即每次測(cè)量分別按下0.

18、1s、1s、10s三個(gè)按鈕），直接讀取數(shù)據(jù)并記錄再表格中。4、把信號(hào)調(diào)節(jié)為1kHz和10kHz，分別重復(fù)步驟2和步驟3，記錄數(shù)據(jù)。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)頻方法測(cè)周方法檔位0.1s1s10s´1´10´100100Hz100.075Hz100.0754Hz99.99764Hz9.99460ms9.995066ms9.9951457ms1kHz1.00150kHz1.001495kHz1.0014605kHz998.411s998.4027s998.38910s10kHz10.0040kHz10.00448kHz10.006560kHz99.9634s99.96181s99.961900s七、思考題1、通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你分析該測(cè)量系統(tǒng)的誤差來(lái)源，以及減少測(cè)量誤差的措施和方法。答：測(cè)量系統(tǒng)的誤差來(lái)源以及減少測(cè)量誤差的措施和方法如下：（1）在測(cè)頻時(shí)，相對(duì)誤差由量化誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差兩部分組成。當(dāng)頻率一定，閘門(mén)時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)量準(zhǔn)確度越高；當(dāng)閘門(mén)時(shí)間一定是，頻率越高，測(cè)量準(zhǔn)確度越高。解決方法有選擇準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性高的晶振作為時(shí)標(biāo)信號(hào)發(fā)生器；在不使計(jì)數(shù)器產(chǎn)生溢出的情況下加大分頻器的分頻系數(shù)，擴(kuò)大主門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間；對(duì)于隨機(jī)的計(jì)數(shù)誤差可提高信噪比或調(diào)小通道增益來(lái)減小誤差。（2）在測(cè)周時(shí)，誤差有量化誤差、轉(zhuǎn)換誤差、標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。當(dāng)頻率一定，閘門(mén)時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)量準(zhǔn)確度越高；當(dāng)閘門(mén)