北京交通大学电测实验报告.docx
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北京交通大学电测实验报告
电子测量技术
实验报告
实验一示波器波形参数测量
一、实验目的：
1、通过示波器的波形参数测量，进一步巩固加强示波器的波形显示原理的掌握，熟悉示波器的使用技巧。
2、熟练掌握用示波器测量电压信号峰峰值，有效值及其直流分量的方法。
3、熟练掌握用示波器测量电压信号周期及频率的方法。
4.熟练掌握用示波器在单踪方式和双踪方式下测量两信号的相位差。
二、实验设备：
1、信号发生器
2、示波器
3、电阻、电容等
三、实验步骤：
1、测量1kHZ的三角波信号的峰峰值及其直流分量。
（1）按实验电路图接好电路，并使示波器CH1为三角波信号，CH2为正弦波信号；
（2）按下CH1.关闭CH2，此时屏幕上只显示CH1三角波的波形。
将测量基线分别移到最大值和最小值处，从屏幕上读出ΔV的值即为峰峰值；
（3）将AC/DC档打到AC档，测量三角波波形上下平移的电压值即为直流分量。
2、测量1kHZ的三角波经阻容移相平波后的信号V0的峰峰值及其直流分量。
（1）按实验电路图接好电路，并使示波器CH1为三角波信号，CH2为正弦波信号；
（2）按下CH2.关闭CH1，此时屏幕上只显示CH2正弦波的波形。
将测量基线分别移到最大值和最小值处，从屏幕上读出ΔV的值即为峰峰值；
（3）将AC/DC档打到AC档，测量正弦波波形上下平移的电压值即为直流分量。
3、测量1kHZ的三角波的周期及频率。
（1）按实验电路图接好电路，并使示波器CH1为三角波信号，CH2为正弦波信号；
（2）按下CH1.关闭CH2，此时屏幕上只显示CH1三角波的波形。
读出示波器屏幕下方的频率值即可得出三角波的周期和频率。
4、用单踪方式测量三角波、V0两信号间的相位差。
（1）按实验电路图接好电路，并使示波器CH1为三角波信号，CH2为正弦波信号；
（2）按下CH1.关闭CH2，此时屏幕上只显示CH1三角波的波形。
将测量基线中的一根移到三角波的波谷处。
（3）按下CH2.关闭CH1，此时屏幕上只显示CH2正弦波的波形。
将测量基线中的另外一根移到正弦波波形上与被测量三角波同周期内的波谷处，读出此时示波器显示的Δt。
（4）由φ=
即可求出三角波与正弦波的相位差。
5、用双踪方式测量三角波、V0两信号间的相位差。
（1）按实验电路图接好电路，并使示波器CH1为三角波信号，CH2为正弦波信号；
（2）按下CH1.按下CH2，此时屏幕上同时显示三角波和正弦波的波形。
（3）将测量基线中的一根移到三角波的波谷处，将测量基线中的另外一根移到正弦波波形上与被测量三角波同周期内的波谷处，读出此时示波器显示的Δt。
（4）由φ=
即可求出三角波与正弦波的相位差。
6、信号改为10HZ，重复上述步骤1—5。
步骤与1kHZ类似。
但进行波形调节时，由于频率过低，不易观察波形特征。
四、实验电路：
五、实验数据：
1、1kHz时：
（1）三角波峰峰值：
Vpp1=3.65V，直流分量为V=0.26V；
（2）正弦波V0峰峰值：
Vpp2=0.274V，直流分量V=0.028V;
（3）三角波周期T1=0.985ms，频率f1=1.0152kHz;
（4）单踪方式测相位差△t1=0.230ms,则△Φ1=0.46π；
（5）双踪方式测相位差△t2=0.225ms,则△Φ2=0.45π；
【结论】由单踪、双踪方式的测量数据可以看出，单踪数据更接近于90°的相位差，因而更加精确。
2、10Hz时：
由于信号频率过低，进行波形观察时，波形很难调到稳定状态，不易观察。
因此，我们只是较精确地测得了三角波的峰峰值：
Vpp1=2.74V，周期T1=98.43ms，频率f1=10.16Hz;
六、思考题：
1、测量相位差时，双踪、单踪测量哪种方式更准确？
为什么？
单踪方式测相位差更准确。
因为选用双踪方式时，使用两个输入通道，这样产生的系统误差更大；采用单踪方式时信号只需要从一个通道输入，不会产生过大的差异。
因此单踪方式测量相位差更准确。
2、你认为在实验过程中，双踪示波器的扫描是工作在交替、还是断续方式？
为什么？
工作在断续方式。
因为交替方式是按锯齿波扫描频率在两通道间周期切换。
用于观察较高频率信号。
在同时观察两个不相关信号波形时，必须使用交替方式才能使两个不相关信号波形同时稳定。
断续方式是在一个锯齿波扫描周期内，以一定的频率在两通道间高速切换，这个切换频率称为断续频率，不同的示波器断续频率不同，多数采用100KHz—250KHz。
适用于观察较低频率信号波形。
因此，该实验中两个通道的波形互相相关，且频率不高，示波器工作在断续方式。
3、对于同一组移相电路，1KHZ和10HZ三角波经过移相变换后，其相位、幅值有何不同？
为什么？
移相变换后，
，Φ=-arctan（RωC）。
因此，移相之后，1kHZ的三角波比10HZ的幅值更小，相位差更大。
实验二图示仪的使用及晶体管特性参数测量
一、实验目的：
通过图示仪对晶体管参数的测量使用，加强对图示仪的波形显示原理的掌握，熟悉图示仪的使用方法。
1、学会用图示仪测量晶体三极管的特性参数。
2、学会用图示仪测量二极管的特性参数。
3、学会用图示仪测量稳压二极管的特性参数。
二、实验设备：
1．图示仪
2．二极管、稳压二极管、晶体管9012、9013
三、实验步骤：
1．测量二极管的导通特性曲线。
2．测量稳压二极管的正向、反向特性曲线。
3．测量晶体管9012的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。
4．测量晶体管9013的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe。
四、实验数据：
由于该实验为演示实验，因此我们自己动手调节并观察了相关图像，学习了图示仪的的使用方法。
下面是我得到的实验结果：
1、测量二极管的导通特性曲线
2、测量稳压二极管的正向、反向特性曲线
3、测量晶体管9012的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe
4、测量晶体管9013的特性曲线，计算Vces、Vceo、Iceo、hfe
【补充】1、二极管特性曲线
2、三极管特性曲线
四、讨论：
1、测量二极管、稳压二极管的特性曲线时，如何注意Rc及扫描电压的档位？
RC应该调至适当的档位，以保护被测电阻。
测量正向特性时应将RC适当调大，使扫描的电流小于稳压管的最大电流，以免烧坏器件。
扫描电压应调至“0”处，待实验开始后逐渐增大，但应小于器件的最大允许电压。
2、测量晶体管的特性曲线时，为什么增加簇数时，屏幕上的波形为什么会闪动？
请你计算扫描一簇曲线所用的时间？
增加簇数，会使n增大，Ts=n·Tc，则Ts要增大。
由于阶梯波发生器开关速度低，重新产生增大后的阶梯信号会出现闪动。
3、如何进行阶梯波的调零？
以PNP型三级管为例，显示部分中间按钮按F，调零起始位置在右上角，级数选择“1”，按下测量板上的“零电流”，调整Vce=10V，松开“零电流”，应使第一条线与Iceo重合即可。
实验三数值化测量仪的使用
一、实验目的：
通过数字化测量仪的使用，进一步巩固加强对数值化测量原理的掌握，不同数值化测量的误差分析及影响因素。
1、学会用数字化测量仪测量信号的周期和频率。
2、学会分析数字化测量的误差来源。
3、掌握如何减少测量误差的措施。
二、实验设备：
1、信号发生器
2、数字频率计
三、实验步骤：
分别用测频、测周的方法测量100Hz、1kHz、10kHz的方波，将测量数据填入下表。
测频方法（kHz）
测周方法（ms）
档位
0.1s
1s
10s
1
10
100
100Hz
0.099151
0.099156
0.099167
10.08700
10.08761
10.08881
1kHz
1.004020
1.004020
1.004018
0.995496
0.996009
0.996994
10kHz
10.00670
10.00583
10.00575
0.099946
0.099947
0.099946
四、思考题：
1、通过以上实验数据，请你分析该测量系统的误差来源，以及减少测量差的措施和方法。
在测频时，相对误差由量化误差和标准频率误差两部分组成。
当频率一定，闸门时间越长，测量准确度越高；当闸门时间一定时，频率越高，测量准确度越高。
解决方法：
（1）选择准确性高、稳定性高的晶振作为时标信号发生器。
（2）在不使计数器产生溢出的情况下加大分频器的分频系数，扩大主门的开启时间。
（3）对于随机的计数误差可提高信噪比或调小通道增益来减小误差。
在测周时，误差有量化误差、转换误差、标准频率误差。
当频率一定时，闸门时间越长，测量准确度越高；当闸门时间一定时，频率越小，测量准确度越高。
解决方法：
（1）采用多周期测量。
（2）选用小时标。
（3）测量过程中尽可能提高信噪比。
2、为什么在减小输入信号的幅值到一定程度时，测量相位差会突然增大？
在减小输入信号的幅值到一定程度时，测量无法满足计数器要求的触发电平，所以相位差会突然增大。
【实验心得及体会】
本次实验主要分为三个部分：
示波器、图示仪以及数值化测量仪的使用。
尽管实验之前我已经认真地阅读了上述仪器的使用说明书，并对实验内容进行了充分的预习。
进入实验室之后，由于此前很少有操作这些仪器的经历和经验，理论和实际操作有着一定的差异，导致开始做实验时我的操作过程不是很熟练。
随着实验的进行，我慢慢熟悉了示波器的使用和各个按键的作用，实验过程顺利了很多。
做图示仪的实验时，我们在老师的指导之后自己又动手尝试进行了操作，并观察了二极管和三极管的特性曲线。
最后一个实验室数值化测量仪的使用，操作相对比较简单，只要弄明白原理读起数来就不会有太大的问题。
总之，本次实验加深了我对示波器等常用仪器原理和使用方法的认识和理解，同时也很大地增强了我的实际动手操作能力。
实验过程中遇到的一些问题在老师和同学的帮助下也得到了很好地解决，更加提高了我的理论和操作能力。
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