第章常用電子測量儀器

主編肖曉萍《電子測量實(shí)訓(xùn)教程》第3版

電子教案普通高等教育”十一五”國家級規(guī)劃教材全國高等職業(yè)教育規(guī)劃教材機(jī)械工業(yè)出版社第1章電子測量的基本知識第2章常用電子測量儀器第3章示波器第4章電路元器件參數(shù)的測量第5章線性系統(tǒng)頻率特性測量和網(wǎng)絡(luò)分析儀第6章信號分析和頻域測量儀器第7章數(shù)據(jù)域測量第8章虛擬儀器與LabVIEW編程基礎(chǔ)目錄第2章常用電子測量儀器

本章重點(diǎn)2.1電壓測量儀器

2.1.1概述

2.1.2模擬電壓表

2.1.3數(shù)字電壓表

2.1.4數(shù)字萬用表2.2信號發(fā)生器

2.2.1概述

2.2.2AS1053射頻信號發(fā)生器

2.2.3任意波形信號發(fā)生器2.3頻率和時(shí)間測量儀器

2.3.1概述

2.3.2數(shù)字頻率計(jì)

2.3.3通用電子計(jì)數(shù)器2.4實(shí)訓(xùn)

2.4.1直流穩(wěn)壓電源的輸出指示準(zhǔn)確度和紋波系數(shù)的測量

2.4.2交流信號基本參數(shù)的測量2.5習(xí)題本章重點(diǎn)電壓測量儀器（模擬電壓表、數(shù)字電壓表、數(shù)字萬用表）信號發(fā)生器頻率測量儀器（數(shù)字頻率計(jì)、通用電子計(jì)數(shù)器）

2.1電壓測量儀器

2.1.1概述電壓——表征電信號能量的三個(gè)基本參數(shù)（電壓、電流、功率）之一。1．電壓測量對儀表的基本要求2．電壓測量儀器的分類3．交流電壓的基本參數(shù)（1）峰值（圖2-1）（2）平均值（圖2-2）（3）有效值

（4）波形因數(shù)和波峰因數(shù)表2-12.1.2模擬式電壓表1．分類按電壓表工作頻段分類按測量電壓的量級分類按刻度特性分類按電路組成不同分類按檢波原理分類2．模擬式電壓表的結(jié)構(gòu)原理普通直流電壓表圖2-3

直流電子電壓表模擬式流電壓表按檢波原理不同可以構(gòu)成：平均值電壓表、有效值電壓表和峰值電壓表(1)平均值電壓表

平均值電壓表的讀數(shù)與被測電壓的平均值成正比。如果被測信號是正弦波，示值Uα為有效值。如果被測信號是非正弦波，則必須進(jìn)行“波形換算”。被測電壓的有效值如果被測信號是非正弦波，直接將電壓表的示值作為被測電壓的有效值帶來的誤差稱為“波形誤差”或“示值誤差”。［例2-1］用全波均值型電壓表測量正弦波、方波、三角波，電表指示都為1V，問被測電壓的有效值分別為多少？波形誤差為多少？解：根據(jù)式(2-10)，正弦波、方波、三角波的平均值為：

查表2-1，KF~=1.11，KFΔ=1.15，KF=1

正弦波有效值：方波有效值:U=KF

=1×0.9=0.9V

三角波有效值:根據(jù)(2-12)計(jì)算波形誤差，測量正弦波時(shí)測三角波時(shí)

測方波時(shí)

被測電壓的有效值如果被測信號是非正弦波，直接將電壓表的示值作為被測電壓的有效值帶來的誤差稱為“波形誤差”或“示值誤差”。如果被測信號是正弦波，示值Uα為有效值。如果被測信號是非正弦波，則必須進(jìn)行“波形換算”。(2)峰值電壓表

采用峰值檢波器的電壓表稱為峰值電壓表。［例2-2］用峰值電壓表測量正弦波、方波、三角波，電表指示都為1V，問被測電壓的峰值、有效值各為多少？示值相對誤差為多少？查表2-1得，，KP=1

解：由式

(2-13)

計(jì)算方波、三角波的峰值為

方波的有效值為

三角波的有效值為

由式(2-15)計(jì)算示值相對誤差測量三角波時(shí)的示值相對誤差為測量方波時(shí)的示值相對誤差為有效值電壓表測量交流電壓時(shí)，示值就是被測交流信號的有效值。（3）有效值電壓表3．YB2173交流毫伏表技術(shù)性能指標(biāo)①電壓測量量程300μＶ～100Ｖ（分貝范圍-70dB～+40dB）②工作頻率范圍：5Hz～2MHz（雙路）③電壓誤差：≤±3%（基準(zhǔn)頻率1KHz）④頻率響應(yīng)誤差：在20Hz～200KHz擋≤±3%，在5Hz～20Hz，200KHz～2MHz擋≤±10%（以上誤差均為滿度值之比值）⑤輸入阻抗1MΩ；輸入電容50PF⑥最大輸入電壓：300μＶ～1Ｖ量程時(shí)300Ｖ；3Ｖ～100Ｖ量程時(shí)500Ｖ⑦刻度值：正弦波有效值1Ｖ=0dB值，1mW=0dBm⑧電源電壓：額定電壓220Ｖ（50Hz）模擬式電壓表的使用方法YB2173前面板配置圖及說明圖2-4操作方法1．分類按用途分：直流數(shù)字電壓表、交流數(shù)字電壓表和數(shù)字萬用表。按A/D轉(zhuǎn)換器的原理分：比較式、積分式和復(fù)合式。2．DVM的主要技術(shù)指標(biāo)測量范圍分辨力測量速度輸入阻抗固有誤差和工作誤差抗干擾能力輸入零電流2.1.3數(shù)字電壓表（1）測量除范圍包括蛇顯示拿位數(shù)顯、量理程和廉超量欺程能闖力。①憶量程菊是以接基本辦量程賺為基純礎(chǔ)，犧常為1V或10禁V，也遠(yuǎn)有2V或5V。②泥顯示踩位數(shù)冤指能酷顯示0～9共十朋個(gè)數(shù)變碼的征位數(shù)方。?位指半最高殼位只非能取致“1”或“0”。?位和錫基本眾量程盈結(jié)合黑起來惡，能魚說明DV參M有無怠超量尖程能亡力。姜例如最某3?位DV似M基本輩量程崗為1V，該DV儀M具有解超量腦程能歡力。最高姓位只葬能取0~送5的位問稱為?位。5?位DV貿(mào)M指數(shù)蝕字電憶壓表截的最墨大顯貫示為59做9鳥99箱9。（2）分辨銀力指DV覺M能夠純顯示與被測樓電壓庭的最添小變責(zé)化值疾，即避最小蜻量程外時(shí)顯膽示器礙末位關(guān)跳一牌個(gè)字厚所需主的最癢小輸捆入電堅(jiān)壓。顧例如SX敬18圓42者DV帥M最小趣量程20礙mV，最作大顯笨示數(shù)投為19芬99調(diào)9V，其紐奉分辨貝力為20坐mV搏/脊19嫂99屢9，即1V。Ux——測量牌示值倘；Um—魯—滿量誼程值喘；a%Ux——讀數(shù)抬誤差因；b%Um—潛—滿度乖誤差盞。［例2-漫3］用4?位數(shù)橫字電改壓表1.尚5V電壓肯，分別讀用2V檔和20穴0V檔測緞量，脅已知2V檔和20秒0V檔固僅有誤甜差分利別為±0格.0剪25值%Ux±1個(gè)字和±0遙.0垮3%Ux±1個(gè)字熱。問乳：兩早種情招況下由固義有誤播差引什起的臺測量密誤差朽分別反為多賢少？固有享誤差DV抱M的固匪有誤趨差通顧常用膜絕對薦誤差恢表示舌：3．結(jié)不構(gòu)原燒理圖2-睡5直流默數(shù)字英電壓宣表是能許多堆數(shù)字醬式電禾測儀殃表的鮮核心涼部件兇。交流護(hù)電壓頓的測失量需級附加存一個(gè)務(wù)交流蒼（AC）/直流臘（DC）變么換器違。直流棕?cái)?shù)字殊電壓努表根泰據(jù)A/喘D轉(zhuǎn)換舞器的杯轉(zhuǎn)換詞方式趙分：比較喝型DV政M積分茫型DV濫M復(fù)合名型DV陰M4．DS副-2鐮6A型雙刪積分麥?zhǔn)綌?shù)想字電汗壓表（1）主吳要技迷術(shù)性米能測量擱電壓盼范圍靈敏右度準(zhǔn)確偽度固有稠誤差工作俯誤差校準(zhǔn)純周期穩(wěn)定瓶性輸入粘阻抗抗干蹲擾能伴力測量兔速率輸出飼方式（2）使頸用方板法圖2-嶺6前面?zhèn)迮浣y(tǒng)置圖調(diào)零校準(zhǔn)測量2.下1.機(jī)4數(shù)字證萬用芹表數(shù)字竟萬用影表又碰稱數(shù)捐字式切多用宰表（DM斗M），匪在數(shù)鄭字電本壓表普的基細(xì)礎(chǔ)上損再增鉛加一歌些參贈(zèng)量變繩換器忽，把伴被測雄量轉(zhuǎn)芝換為吸直流近電壓搏信號乳就構(gòu)僵成了DM導(dǎo)M。1．電徐路的鉗基本浪組成數(shù)字皆多用姿表的碌原理擊框圖圖2-情72.邊DT占89脊0B遼+數(shù)字某萬用重表特點(diǎn)主要脅技術(shù)騎指標(biāo)表2-脖2面板拔構(gòu)造圖2-喂8使用奇方法直流應(yīng)（DC摩)和交碗流（AC）電撤壓測剪量直流夠（DC獻(xiàn))和交夢流（AC）電燒流測扒量電阻米測量電容紐奉測量晶體劃管測共量二極稼管和舅通斷豆測量注意茅事項(xiàng)2.農(nóng)2信號蛙發(fā)生繁器2.渣2.考1概述1．信帆號發(fā)怪生器家的基薯本概欣念在測扭試、純研究河或調(diào)嚴(yán)整電李子電脊路及色設(shè)備名、測輸定電外路的螞電參胸量時(shí)盞，用墾于產(chǎn)槐生不眨同頻闊率，干不同師波形觸的電億壓、形電流徐信號增的裝嘗置，坦統(tǒng)稱哲為信號摔發(fā)生刊器，也貼稱為信號孩源。信號沙發(fā)生參器的急分類猶：按頻領(lǐng)率范謠圍分煉類按輸垮出波遞形分挑類按信凳號發(fā)鄉(xiāng)豐生器按的性紀(jì)能指洲標(biāo)分旗類2．信鄉(xiāng)豐號發(fā)茫生器濃的基叢本組柳成圖2-讓9振蕩扒器變換怕器輸出圖電路輸出寇指示塌電路電源3．正愛弦信營號發(fā)寶生器您的性妥能指荒標(biāo)頻率慈特性輸出快特性調(diào)制旨特性2.具2.猜2AS輝10吐53射頻再信號他發(fā)生支器（1）主宿要技棗術(shù)性考能信號桑發(fā)生股器輸閱出頻協(xié)率音頻納內(nèi)調(diào)坊制信它號射頻永信號工作陷頻率膀、信紫號方夫式存中儲（2）面板扎結(jié)構(gòu)圖2-志10（3）操稠作說諒明2.御2.劈燕3任意圈波形炮信號泉發(fā)生然器任意胞波形揚(yáng)信號濕發(fā)生據(jù)器也長稱為唱函數(shù)蔑發(fā)生席器?；咀诠ぷ麟p原理圖2-傍12YB惰16原36函數(shù)息信號煩發(fā)生險(xiǎn)器主要鋒技術(shù)辮性能使用贈(zèng)方法1)面板訂圖圖2-澤132)準(zhǔn)備筋工作3)正弦宴波、但方波隆、三要角波欺的產(chǎn)至生【例2-逢4】利用YB蛛16趟36函數(shù)釀發(fā)生泥器輸百出25遙0K屬Hz、10李VP閥-P正弦銅波信鈔號。第一橋步，WA語VE絮FO授RM開關(guān)珠置“禍正弦膚波”煙。第二蝕步，RA槐NG蜓E—抄Hz開關(guān)銳選擇起置10鎖0K喜Hz擋，純調(diào)節(jié)FR辱EQ睡UE破NC仗Y旋鈕庭使顯顏示窗貫口顯辦示頻趣率為25際0壯KH踢z。第三棗步，額調(diào)節(jié)AM誦PL劉IT詳U(kuò)D襪E旋鈕巨，改患變輸避出信趣號幅蛇度，冷使示游波器垂顯示見的波失形如圖2-毅14所示潑。此繳時(shí)示讓波器塘的垂痕直偏狠轉(zhuǎn)因儀數(shù)開膠關(guān)置2V薦/d茂iv，掃餅描因飽數(shù)開碌關(guān)置1μ截s/走di衫v。4）斜氏波的雜產(chǎn)生5）TT使L輸出6）調(diào)領(lǐng)頻信粒號輸呆出2.國3頻率嫩和時(shí)路間測最量儀蹈器2.東3.重1概述周期釣性過夜程重礙復(fù)出?，F(xiàn)一便次所呆需要蠢的時(shí)況間稱灰為“厭周期善”勉。周期畝性過權(quán)程在磁單位齊時(shí)間醋內(nèi)出陰現(xiàn)的志次數(shù)迫稱為鞭“頻原率”漆。頻率畝和時(shí)睡間測津量技綢術(shù)按毫工作蒸原理拍可分庸為：直接它法比較箱法測嗎頻示波系法測棍量頻停率2.共3.味2數(shù)字類頻率弟計(jì)主要扒用于愁測量疏頻率選和計(jì)掉數(shù)的告電子邊計(jì)數(shù)展器稱敢為頻鄙率計(jì)唐數(shù)器瞞或數(shù)大字式靈頻率路計(jì)。計(jì)數(shù)屯法測眠量頻校率的秤原理圖2-15FC惠-1煉00園0數(shù)字仇頻率訓(xùn)計(jì)主要獵技術(shù)尼性能面板嫁配置搖圖圖2-夜16使用級方法2.走3.墨3通用關(guān)電子件計(jì)數(shù)仙器具有鼠多種技測量漠功能氣的電撤子計(jì)槐數(shù)器洋稱為騰通用跡電子吃計(jì)數(shù)爛器或凱頻率——時(shí)間填計(jì)數(shù)狡器。1．通腸用電海子計(jì)耽數(shù)器保的基罷本測蕩量功泳能頻率散測量累加待計(jì)數(shù)圖2-叔17頻率渴比測坦量圖2-粱18周期些測量圖2-迎19時(shí)間槳間隔賀測量圖2-會20自校賴準(zhǔn)圖2-把212．E-刺31模2A型通槍用電皇子計(jì)由數(shù)器通用揀電子幫計(jì)數(shù)麻器組毒成原織理圖2-搭22主要砌技術(shù)筋指標(biāo)面板凍布置圖2-惜23圖2-們24測量句使用猛方法應(yīng)用薯實(shí)例2.愁4實(shí)訓(xùn)2.款4.躲1直流跑穩(wěn)壓丘電源尺的輸恥出指獎(jiǎng)示準(zhǔn)脫確度吹和店紋剛波系累數(shù)的侵測量一、春實(shí)驗(yàn)令目的二、圓實(shí)驗(yàn)惰儀器三、惡預(yù)習(xí)雙要求四、斧實(shí)驗(yàn)路內(nèi)容紐奉和步養(yǎng)驟（一沒）直西流穩(wěn)誰壓電鐘源的蓄輸出侍指示輔準(zhǔn)確頭度的偷測量測量仿原理實(shí)驗(yàn)親步驟圖2-姨26（二恨）直越流穩(wěn)軟壓電非源紋讀波系斥數(shù)的泥測量測量牌原理實(shí)驗(yàn)左步驟圖2-曬27五.實(shí)驗(yàn)類報(bào)告諷要求六.思考旦題2.龍4.趕2交流況信號呢基本怨參數(shù)侵的測凈量一、傭?qū)嶒?yàn)嗎目的二、磁實(shí)驗(yàn)至儀器三、鉤預(yù)習(xí)病要求四、及實(shí)驗(yàn)面內(nèi)容戶和步版驟正弦攝信號更頻率蠢和頻咐率準(zhǔn)漏確度歪的測舉量直流溜電壓疫的測扎量正弦泉信號炕幅度些和輸?shù)瘸鲭娍善降拇珙l響?yīng)劀y量五.實(shí)驗(yàn)究報(bào)告他要求六.思考循題2.嗚5習(xí)題作業(yè)較：1、6、15、161交流盈電壓扶的平員均值冶，峰幸值，蠢有效季值是黨如何溉定義罷的？暖均值咱電壓苗表和限峰值賄電壓糧表的順刻度武一般盯是按漸什么誘定度檔的(無特殖殊說餐明)？2用均擁值型缸電壓童表分唇別測錯(cuò)量正擦弦波嗚、方無波和吸三角巨波電腳壓，童示值飾都為聚１V，問遺：（１叮）對劇每個(gè)壯波形幣來說悠，讀有數(shù)代磁表何洲意義餡？（２災(zāi)）它編們的染峰值悶、平包均值態(tài)、有樸效值使各為欣多少怒？3用峰翁值型教電壓陽表測伯量正援弦波揭、方予波和陰三角您波三淹種電耐壓，胸示值核都為戚１V，回喬答上揀題相輩同的唐問題宋？4用有但效值揀型電松壓表紐奉測量旗正弦褲波、衣方波慢和三斜角波蝦三種縮慧電壓絹，示前值都壘為１V，回抬答上引題相遺同的品問題扣？5已知牽某電壟壓表冰采用刃有效含值定稅度，量如何涂用實(shí)簽驗(yàn)方既法確器定其嫂檢波伶的方滾式？綿舉例膽說明箏之。6用一躍種4?位DV販M衣2V量程潑測量1.榆2V電壓淹，已剛知該特儀器紀(jì)的固獻(xiàn)有誤攤差為±0圈.0換5%曲×讀數(shù)±0獎(jiǎng).0制1%鮮×滿度概，求麥由于驕固有駕誤差斜產(chǎn)生粥的測錄量誤躲差，怖它的語誤差古相當(dāng)代于幾添個(gè)字組？7數(shù)字鮮電壓壓表的按固有畝誤差興為±（0.仰00臺1%盈×讀數(shù)挎＋0.糟00已2%悉×滿度銳），靈求在2V量程甲測量1.艘8V和0.僑18洽V時(shí)產(chǎn)瞎生的還絕對特誤差奶和相誓對誤全差。8下面工四種DV駛M最大荷讀數(shù)谷為(１)9趴9向99；(２)1友9均99酸9；(３)5應(yīng)9蝕99接9；(４)1專9枯99。它識們各悲屬于域幾位裹表？舍求第凍二種礙電壓朵表在0.志2V量程叨時(shí)的錄分辨孫力？9如需功測量圖2-跟28電路悠的基蘭極靜遮態(tài)電凳壓，濱為使襲測量早準(zhǔn)確范度較頑高，感對電縫壓表餅有何裹要求需？如擱果使似用50惡0型萬鳴用表算（20綠kΩ／V）2.匙5神V量程悅來測棚量是腸否恰相當(dāng)？走測量贊發(fā)射業(yè)極電皺壓可旨以嗎壺？10模擬偏式萬步用表往和數(shù)滋字式丑萬用絲式表都色有紅放、黑黑表筆臘，在刪使用佩時(shí)須憲注意罷什么坐？11簡述拜信號注發(fā)生羽器的襲基本豬組成予和各猾部分箏的功億能。12正弦岔信號薪發(fā)生叔器的帆主要襖性能稠指標(biāo)阿有哪頭些？膜各自鈴具有滑什么砍含義貍？13函數(shù)涌信號豪發(fā)生劃器的聯(lián)設(shè)計(jì)缸方案頑有哪說幾種調(diào)？14時(shí)間滋和頻剩率的肅測量省方法輸有哪項(xiàng)些？15簡述瞞數(shù)字箏頻率另計(jì)的袍測頻辣原理拴，并病畫出亞其原俱理方榮框圖塵。16簡述香電子囑計(jì)數(shù)旬器測著量周誤期的號基本斷原理架，并仆畫出副其原揉理方妥框圖諷。17用計(jì)脈數(shù)器舟測頻岸率，廁已知伯閘門倦時(shí)間殲和計(jì)杯數(shù)值N如表2-綢9所列離，求裹各情額況下釀的fx=?表2-貼9T10s1s0.1s10ms1msN1000000100000100001000100fx時(shí)標(biāo)閘門時(shí)間1ms10ms0.1s1s10s0.1μs0010000010000.010000.000000.000000.00001μs10μs0.1ms1ms001.0000表2-爬10自校配時(shí)讀終數(shù)N18用某7位電沾子計(jì)僅數(shù)器懲進(jìn)行稻自校旺。選停用不尖同的嫩時(shí)標(biāo)喉和不扇同的兇閘門序時(shí)間膏，其壤讀數(shù)N為多潤少？排請?zhí)畛吠瓯?-般10。表2-竭1交流仔電壓牛的波你形與肌參數(shù)圖2-管1交流接電壓挨的峰罷值和游幅值圖2-專2交流置電壓悉半波采整流或和全瞧波整伐流后心的波效形圖2-障3普通翼直流湯電壓朗表電瞎路圖2-店4YB隱21春73交流延毫伏扔表的屋前面勸板配談置圖圖2-唇5直流狠數(shù)字嶄電壓抖表框瓦圖圖2-弱6DS充-2粱6A型數(shù)冊字電轎壓表輸?shù)那疤嗣姘鍐枧渲美龍D圖2-孟7數(shù)字碰多用每表的脫原理蔬框圖測試功能量程范圍精確度±(%rdg)