周二电子测量实验

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实验二 交流毫伏表电压测量
一、实验目的
1. 学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交 流毫伏表等的主要技术指标、性能参数及其使用方法;
2. 初步掌握利用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法;
3. 掌握交流电压的测量方法和测量原理;
4. 掌握交流毫伏表的检波类型。

二、实验原理
交流电压的测量主要是通过交—直流转换器将被测的交流电压转换为与之成比例的直流电 压后,再进行直流电压的测量。

用模拟电路的技术和方法测量交流电压, 最常用的转换器有峰值检波器、 平均值检波器和有效值—直流变换电路, 采用峰值检波器的电压表称为峰值电压表, 采用平均值检波器的电压表称为平均值电压表,有效值电压表采用的是有效值—直流变换电路。

平均值电压表的读数与被测电压的平均值成正比。

但电压表度盘是以正弦波的有效值定度的,就是说一个有效值为 U 的正弦电压加到平均值电压表上时指示值为 U 而不是平均值U 。

如果被测信号是非正弦波,则必须进行“波形换算”,由示值 Ua 通过计算可得被测信号的平均值
U = Ua/1.11 = 0.9Ua
再根据被测信号的波形系数 K F 得到被测电压的有效值
U xrms = 0.9 K F U a
显然,如果被测信号是非正弦波时,直接将电压表的示值作为被测电压的有效值,必将带来 较大的误差,通常称为“波形误差”或“示值误差” 。

波形误差用相对误差来表示,其计算公式为
γ =
F Ua-0.9K Ua
Ua
× 100% = (1 -0.9 K F ) × 100%
所以在使用交流电压表测量交流电压时应注意电压表的检波类型。

峰值电压表的读数与被测电压的峰值成正比。

电压表度盘同样是以正弦波的有效值定度的, 一个有效值为 U 的正弦电压加到峰值电压表上时指示值为 U 而不是峰值 U P 。

只有将指示值 Ua 乘以正弦信号的波峰因数 K P (=1.414)才能得到被测电压的峰值U P 。

如果被测信号是非正弦波,则必须进行“波形换算”,由示值 Ua 通过计算可得被测信号的峰值
Up=2Ua
再根据被测信号的波峰因数 K F 得到被测电压的有效值 Uxrms U xrms =
Up Kp =2Ua Kp
显然,如果被测信号是非正弦波时,直接将峰值电压表的示值作为被测电压的有效值,
带来 的波形误差为
2Ua
Ua-
2Kp
=
100%=-100%Ua Kp
λ⨯⨯(1)
所以当使用平均值电压表和峰值电压表测量交流电压大小时, 不能直接将电压表的指
示值作为被测电压的有效值, 必须进行波形换算, 然后根据被测信号的波形或波峰因数得到被测信号的 有效值。

采用有效值电压表测量交流电压时,示值为被测交流信号的有效值。

三、实验设备名称 数量
函数信号发生器 1台 双踪示波器 1台 交流毫伏表 1台 四、实验内容及步骤
交流电压的测量方法是将电压表并联于被测电路两端,得到被测电路的电压。

本次实验是利用交流毫伏表测量峰峰值为 4V 的正弦波、方波和三角波的电压值,并根据测 量电压值确定所用交流毫伏表的检波类型。

实验步骤:
1. 调节函数信号发生器输出频率为 1KHz 、峰峰值为 4V 的正弦波,并用示波器监测信号, 在下面各步骤中保持峰峰值 4V 不变。

2. 用交流毫伏表测量正弦波电压值,记录交流毫伏表的读数。

3. 改变函数信号发生器输出信号频率分别为 10Hz 、100 Hz 、10KHz 、100KHz 、1MHz 。

用 交流毫伏表分别测量不同频率的正弦波电压值,设计表格,记录交流毫伏表的读数。

4. 改变函数信号发生器输出信号波形分别为三角波、方波,重复上述步骤进行测量并记录 交流毫伏表的读数。

5. 对记录的数据进行处理,判断交流毫伏表的检波类型。

频 率 10Hz 100 Hz 1KHz 10KHz 100KHz 1MHz 正弦波 1.396 1.404 1.414 1.420 1.419 1.394 三角波 1.108 1.106 1.112 1.119 1.117 1.118 方 波
2.164
2.196
2.205
2.214
2.207
2.137
五、实验报告
1.认真记录并整理实验数据。

2.根据记录的测量数据,分析测试结果,给出交流毫伏表的检波类型及其判别的依据,并 总结相关内容。

实验八 检测电子测量设备的频率特性
一、实验目的
1.进一步熟练使用双踪示波器、函数信号发生器、晶体管毫伏表等常用的测量仪器; 2.掌握检测电子测量设备频率特性的方法。

二、实验原理
线性系统对正弦输入信号的稳态响应,称为系统的频率特性。

要测量线性网络的频率特
性,必须给被测网络施加激励信号。

频率特性的基本测量方法取决于加到被测系统的激励
信号,激励信号的不同,决定了频率特性测量方法的不同。

经典的测量方法是静态的正弦波
点频测量法,继而是动态的正弦波扫频测量法,进而是采用伪随机信号作激励信号的广谱
快速测量法,后期又提出了以具有素数关系的多正弦波序列作激励信号的多频快速测量法。

本实验采用点频测量法检测交流毫伏表的幅频特性。

点频测量是逐步输入不同频率的等幅度的正弦波信号,测量输出信号的幅度。

通过逐
点测量,描绘频率特性。

三、实验仪器名称数量
双踪示波器1台
函数信号发生器1台
晶体管毫伏表1台
四、实验内容及步骤
测量交流毫伏表的频率带宽。

实验步骤:
1. 调节函数信
号发生器,输出频率为1KHz,峰峰值为4V 的正弦波,并用示波器监测信号,在下
面各步骤中保持峰峰值4V 不变。

2. 用交流毫伏表测量正弦波的电压值,设计表格,记录读数。

3. 保持函数信号发生器输出的正弦波信号幅度不变(示波器监测信号幅度),改变
其频率,记录交流毫伏表的读数。

(1) 从1KHz 逐步增大信号频率,当交流毫伏表的读数变化不多时,每2 倍频记录一
个交流毫伏表的读数;当交流毫伏表的读数变化较大时,微调频率,读数每变化0.1V 记录
一个交流毫伏表的读数。

(2) 从1KHz 逐步降低信号频率,当交流毫伏表的读数变化不多时,每1/2 倍频记录
一个交流毫伏表的读数;当交流毫伏表的读数变化较大时,微调频率,读数每变化0.1V
记录一个交流毫伏表的读数。

4. 绘制交流毫伏表的测量频率特性曲线。

5. 根据记录的数据及绘制的频率特性曲线给出交流毫伏表的测量带宽,并检验交流毫
伏表在测量带宽范围内,测量误差是否满足要求,即在5Hz~2MHz 内测量误差不大于±10%。

五、实验报告要求
1.认真记录数据;
2.用坐标纸定量描绘测试波形,正确标明相应坐标;
3.根据测量数据和波形,分析测试结果,总结相关内容。

1KHZ 2KHZ 4KHZ 8KHZ 16KHZ 32KHZ 64KHZ 128KHZ 256KHZ 频

1.414 1.415 1.415 1.418 1.419 1.418 1.417 1.416 1.412


512KHZ 1024KHZ 2048 4096 500 250 125 62.5 31.25


1.401 1.392 1.391 1.420 1.415 1.413 1.410 1.404 1.401

压。