电子测量实验-频率测量及其误差分析

《电子测量》实验指导书电子测量实验室编写目录实验一示波器性能研究及使用实验二交流电压的测量实验三时间的测量实验四相位差和频率的测量实验五测量放大器参数测试实验六函数信号发生器的设计与调测实验七扫频仪的使用及有源滤波器性能测试实验八简易数显频率计的设计前言《电子测量》是一门理论与实践并重的课程。

它主要介绍电学中常见物理量（如电压、电流、电阻、电感、频谱、频率特性等）的测量方法、测量时使用的测量仪器以及基本的测量误差理论。

学生通过本课程的学习，应该在理解原理的基础上，掌握各物理量的测量方法，会使用相关的测量仪器。

《电子测量》课程实验开设目的：首先是加深理解在课堂上获得的理论知识，将理论知识形象化；同时学习仪器设备的实际操作，加强动手能力，积累实践经验；另外通过一些综合性实验达到对已学过的其它课程知识融会贯通的效果。

实验一示波器性能研究及使用一实验目的熟悉示波器的工作原理；掌握正确使用示波器测量各种参数的方法。

二实验原理我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。

普通的电压表是在其刻度盘移动的指针或数字显示来给出信号电压的测量度数。

而示波器则不同，示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压的随时间的变化，即波形。

示波器能把非常抽象的，眼睛看不到的电过程，变换成具体的看得见的图像。

因此，使用示波器测量电压和电流时，可在显示被测电压或电流幅值的同时，还可显示波形、频率、相位。

这是其它电压测量仪表，如电压表等无法做到的。

一般电压表的读数与被测电压波形有关，而用示波器测量时，其精度可不受被测电压和电流波形形状的影响。

另外，示波器的响应速度极快，也没有指针式仪表所具有的惯性。

但是，示波器作定量测试时，测试值是以屏面上波形幅值所占的垂直刻度值乘Y 轴偏转灵敏度得出的，而屏面上波形幅值所占的垂直刻度值将受到光迹宽度、视差及示波器固有误差和工作误差等因素的影响，往往不易精确读出测试值，这就决定了示波器的测试精度不可能太高。

频率计实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过设计和搭建频率计电路，掌握频率测量的基本原理和方法，熟悉相关电子元器件的使用，提高电路设计和调试的能力，并深入理解数字电路中计数器、定时器等模块的工作原理。

二、实验原理频率是指周期性信号在单位时间内重复的次数。

频率计的基本原理是通过对输入信号的周期进行测量，并将其转换为频率值进行显示。

常见的频率测量方法有直接测频法和间接测频法。

直接测频法是在给定的闸门时间内，对输入信号的脉冲个数进行计数，从而得到信号的频率。

间接测频法则是先测量信号的周期，然后通过倒数计算出频率。

在本次实验中，我们采用直接测频法。

使用计数器对输入信号的脉冲进行计数，同时使用定时器产生固定的闸门时间。

在闸门时间结束后，读取计数器的值，并通过计算得到输入信号的频率。

三、实验设备与器材1、数字电路实验箱2、示波器3、函数信号发生器4、集成电路芯片（如计数器芯片、定时器芯片等）5、电阻、电容、导线等若干四、实验步骤1、设计电路原理图根据实验要求和原理，选择合适的计数器芯片和定时器芯片，并设计出相应的电路连接图。

确定芯片的引脚连接方式，以及与外部输入输出信号的连接关系。

2、搭建实验电路在数字电路实验箱上，按照设计好的电路原理图，插入相应的芯片和元器件，并使用导线进行连接。

仔细检查电路连接是否正确，确保无短路和断路现象。

3、调试电路接通实验箱电源，使用示波器观察输入信号和输出信号的波形，检查电路是否正常工作。

调整函数信号发生器的输出频率和幅度，观察频率计的测量结果是否准确。

4、记录实验数据在不同的输入信号频率下，记录频率计的测量值，并与函数信号发生器的设定值进行比较。

分析测量误差产生的原因，并尝试采取相应的措施进行改进。

五、实验数据与分析以下是在实验中记录的部分数据：｜输入信号频率（Hz）｜测量值（Hz）｜误差（％）｜｜｜｜｜｜100|98|2|｜500|495|1|｜1000|990|1|｜2000|1980|1|从数据中可以看出，测量值与输入信号的实际频率存在一定的误差。

一、实验目的1. 熟悉电子测量仪器的基本原理和使用方法。

2. 掌握常用电子测量仪器的操作技巧。

3. 提高电子测量实验技能，培养严谨的科学态度。

二、实验原理电子测量是指利用电子技术和电子仪器对各种物理量进行测量。

本实验主要涉及以下测量原理：1. 电压测量：利用电压表直接测量电路中的电压值。

2. 电流测量：利用电流表直接测量电路中的电流值。

3. 电阻测量：利用欧姆定律，通过测量电压和电流，计算出电阻值。

4. 频率测量：利用频率计测量信号源的频率值。

5. 信号发生器：产生各种频率、幅度和波形的标准信号。

三、实验仪器1. 双踪示波器2. 数字万用表3. 欧姆表4. 频率计5. 信号发生器6. 滑动变阻器7. 电容8. 电感9. 电源四、实验内容1. 示波器使用方法（1）观察正弦波（2）观察矩形波（3）观察三角波（4）观察李萨如图形2. 电压测量（1）测量直流电压（2）测量交流电压3. 电流测量（1）测量直流电流（2）测量交流电流4. 电阻测量（1）测量固定电阻（2）测量可变电阻5. 频率测量（1）测量正弦波频率（2）测量矩形波频率6. 信号发生器使用（1）产生正弦波（2）产生矩形波（3）产生三角波五、实验步骤1. 示波器使用方法（1）打开示波器电源，调整亮度、对比度等参数。

（2）将示波器探头连接到待测电路，调整探头衰减倍数。

（3）观察波形，调整示波器参数，使波形清晰可见。

2. 电压测量（1）将电压表的正极探头连接到电路中待测电压点，负极探头接地。

（2）选择合适的量程，读取电压值。

3. 电流测量（1）将电流表串联接入电路中待测电流点。

（2）选择合适的量程，读取电流值。

4. 电阻测量（1）将待测电阻接入电路。

（2）选择合适的量程，读取电阻值。

5. 频率测量（1）将频率计探头连接到待测信号源。

（2）选择合适的量程，读取频率值。

6. 信号发生器使用（1）将信号发生器输出端连接到待测电路。

（2）调整信号发生器参数，产生所需波形。

目录摘要 (2)一、绪论 (3)二、测量误差的基本原理 (4)2.1、研究误差的目的 (4)2.2、测量误差的表示方法 (4)2.3、电子测量仪器误差的表示方法 (4)三、测量误差的分类 (6)3.1、误差的来源 (6)3.2、测量误差的分类 (6)3.3、测量结果的评定 (7)四、随机误差的统计特性与估算方法 (8)4.2、贝塞尔公式及其应用 (9)4.3、均匀分布情况下的标准差 (10)4.4 非等精密度测量 (10)五、系统误差的特性及减小方法 (10)5.1、系统误差的特征 (10)5.2、判断系统误差的方法 (11)5.3、控制系统误差的方法 (11)5.3.1. 从产生误差的根源上采取措施。

(12)5.3.2.用修正法减小系统误差 (12)六、疏失误差及其判断准则 (13)6.1、测量结果的置信问题 (13)6.2、不确定度与坏值的剔除准则 (14)七、测量数据的处理 (15)7.1、数据的舍入规则 (15)7.2、测量结果的处理步骤 (15)7.3、最小二乘法原理 (17)八、最佳测量条件的确定与测量方案的设计 (18)8.1、最佳测量条件的确定 (18)8.2、测量方案设计 (18)8.2.1、在设计测量方案时，可以从下属几个方面考虑 (18)8.2.2、测量过程可分为三个阶段 (19)致谢 (20)参考文献 (21)摘要在实际实验测量工作中，由于外界条件、仪器本身和观测者技术水平等的不同，必然导致对同一测量对象进行的若干次测量所得到的结果彼此不同，或在各观测值与其理论值之间仍存在差异。

也就是说，测量结果含有误差是不可避免的。

为了消除或减少误差，需要对误差的来源、性质及其产生和传播的规律进行分析研究，来解决测量中经常遇到的一些问题。

例如，在一系列的观测值中如何确定最可靠值；如何来评定测量的精度；什么样的误差是被许可的，即如何确定误差的限度。

所有这些问题都要运用误差理论来得到解决。

电子温度计的设计及其测量误差分析摘要：由于工业生产等许多领域正在向精度和自动化转变，实现高精度和低能耗的仪表将占据更大的市场份额，并广泛应用于生产和生活领域。

本文对电子温度计的设计及实测误差分析进行了研究。

关键词：电子温度计；设计；测量；误差分析当今，许多现代技术渗透到我们的生活中，电子测量在我们的生活中无处不在。

用电子设备测量的结果对许多人带来便利。

一、电子温度计硬件系统1.选择单片机。

电子温度计的功能在很大程度上取决于选择单片机。

适当的单片机可以利用其基本功能来提高系统的效率和可持续性。

此外，造价应考虑到成本和质量的统一。

如单片机MSP430是一款低功耗混合信号处理器。

它可用于便携式仪器设计，并允许根据需要完全集成模拟电路、微处理器和数字电路。

2.供电电路。

由于现场系统没有供电，因此必须设计单片机系统的功耗，以确保电子温度计的稳定性。

降低电源电压，并确保基本系统运行正常。

本研究选择的系统电源电压为4.5v。

3.温度信息采集模块。

该单元的设计充分考虑了温度计的范围和环境要求。

热敏电阻可用于支持，这种优势是显而易见的。

强度值随温度变化。

设计要求相对简单，能耗更低，非常适合于设计成本较低的集成电路。

但是，重要的是要了解，由于精度问题和响应率低，热敏电阻在温度采集模块电路设计中的应用必须导致在测试环境需要非常精确的温度精度时更换原始电阻。

MSP430由于电阻值特性，采用斜率技术测量。

该测量方法比A/D技术更容易操作。

在实践中，信号变换可以通过将时钟集成到芯片中并进行比较来实现。

该温度测量电路是基于使用MSP430芯片在寄存器上电容充放电捕获时间的转换。

该时间值由反映温度变化的测量强度确定。

要提高捕捉时间测量的阻力值和精度，必须定义参照(Rref)电阻来校准测量的阻力(Rsens)。

系统运行时，首先将控制器连接到Rref端口并进行配置。

4.模块显示。

指的是用户界面的可用性。

必须充分考虑数据的外观和成本，以确保数据列在正确的列中。

误差分析及实验心得（最终五篇）第一篇：误差分析及实验心得误差分析及实验心得误差分析系统误差：使用台秤、量筒、量取药品时产生误差；随机误差：反应未进行完全，有副反应发生；结晶、纯化及过滤时，有部分产品损失。

1、实验感想：在实验的准备阶段，我就和搭档通过校园图书馆和电子阅览室查阅到了很多的有关本实验的资料，了解了很多关于阿司匹林的知识，无论是其发展历史、药理、分子结构还是物理化学性质。

而从此实验，我们学习并掌握了实验室制备阿司匹林的各个过程细节，但毕竟是我们第一次独立的做实验，导致实验产率较低，误差较大。

在几个实验方案中，我们选取了一个较简单，容易操作的进行实验。

我与同学共做了3次实验，第一次由于加错药品而导致实验失败，第二次实验由于抽滤的时候加入酒精的量过多，导致实验产率过低。

因此，我们进行了第三次实验，在抽滤时对酒精的用量减少，虽然结果依然不理想，但是我们仍有许多的收获：（1）、培养了严谨求实的精神和顽强的毅力。

通过此次的开放性实验，使我们了解到“理论结合实践”的重要性，使我们的动手能力和思考能力得到了锻炼和提高，明白了在实践中我们仍需要克服很多的困难。

（2）、增进同学之间的友谊，增强了团队合作精神。

这次的开放性实验要求两个或者两个以上的同学一起完成，而且不像以前实验时有已知的实验步骤，这就要求我们自己通力合作，独立思考，查阅资料了解实验并制定方案，再进行实验得到要求中的产物。

我们彼此查找资料，积极的发表个人意见，增强了团队之间的协作精神，培养了独立思考问题的能力，同时培养了我们科学严谨的求知精神，敢于追求真理，不怕失败的顽强毅力。

当然我们也在实验中得到了很大的乐趣。

九、实验讨论及心得体会本次实验练习了乙酰水杨酸的制备操作，我制得的乙酰水杨酸的产量为理论上应该是约1.5g。

所得产量与理论值存在一定偏差通过分析得到以下可能原因：a、减压过滤操作中有产物损失。

b、将产物转移至表面皿上时有产物残留。

c、结晶时没有结晶完全。

《电子测量技术》课程标准课程名称：电子测量技术 Electronic Measurement Technology课程性质：专业选修学分：2.5总学时：45，理论学时：36，实验(上机)学时：9适用专业：电子信息技术先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、微机原理一、教学目的与要求《电子测量技术》是电子信息、自动控制、测量仪器等专业的通用技术基础课程。

包括电子测量的基本原理、测量误差分析和实际应用，主要电子仪器的工作原理，性能指标，电参数的测试方法，该领域的最新发展等。

电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。

通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。

二、教学内容与学时分配三、各章节主要知识点与教学要求第1章序论第一节测量的基本概念一、测量的定义二、测量的意义三、测量技术第二节计量的基本概念一、计量二、单位和单位制三、计量标准四、测量标准的传递第三节电子测量技术的内容，特点和方法一、电子测量二、电子测量的内容和特点三、电子测量的一般方法第四节电子测量的基本技术一、电子测量的变换技术二、电子测量的放大技术三、电子测量的比较技术四、电子测量的处理技术五、电子测量的显示技术第五节本课程的任务重点：测量的基本概念、基本要素；单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。

难点：量值的传递准则教学要求：理解测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法。

理解计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。

理解测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。

理解电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。

第2章测量误差理论与数据处理第一节测量误差的基本概念一、有关误差的基本概念二、测量误差的基本表示方法第二节测量误差的来源与分类一、测量误差的来源二、测量误差的分类第三节测量误差的分析与处理一、随机误差的分析与处理二、系统误差的判断及消除方法三、粗大误差的分析与处理第四节测量误差的合成与分配一、测量误差的合成二、测量测量不确定度及其合成三、误差分配及最佳测量方案第五节测量数据处理一、有效数字处理二、测量结果的处理三、最小二乘法与回归分析重点：测量误差的分类估计和处理，系统误差和粗大误差的判断及处理，不确定度的评定方法。

课程名称： 控制理论乙 指导成绩：实验名称： 频率特性的测量 实验类型：同组学生__ 一、实验目的和要求〔必填〕二、实验内容和原理〔必填〕 三、主要仪器设备〔必填〕四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析〔必填〕 七、讨论、心得 一、实验目的和要求1．掌握用李沙育图形法,测量各典型环节的频率特性；2．根据所测得的频率特性,作出伯德图,据此求得环节的传递函数. 二、实验内容和原理1.实验内容〔1〕R-C 网络的频率特性.图5-2为滞后--超前校正网络的接线图,分别测试其幅频特性和相频特性. 〔2〕闭环频率特性的测试被测的二阶系统如图5-3所示,图5-4为它的模拟电路图. 取参考值051R K =,1R 接470K 的电位器,2510R K =,3200R K =2.实验原理对于稳定的线性定常系统或环节,当其输入端加入一正弦信号()sin m X t X t ω=,它的稳态输出是一与输入信号同频率的正弦信号,但其幅值和相位随着输入信号频率ω的改变而改变.输出信号为其中()mmY G j X ω=,()arg ()G j ϕωω= 只要改变输入信号的频率,就可以测得输出信号与输入信号的幅值比()G j ω和它们的相位差()ϕω.不断改变()x t 的频率,就可测得被测环节〔系统〕的幅频特性和相频特性. 本实验采用李沙育图形法,图5-1为测试的方框图在表〔1〕中列出了超前于滞后时相位的计算公式和光点的转向.表中 02Y 为椭圆与Y 轴交点之间的长度,02X 为椭圆与X 轴交点之间的距离,m X 和m Y 分别为()X t 和()Y t 的幅值.三、主要仪器设备1．控制理论电子模拟实验箱一台； 2．慢扫描示波器一台；3. 任意函数信号发生器一台； 4．万用表一只. 四、操作方法和实验步骤 1.实验一〔1〕根据连接图,将导线连接好〔2〕由于示波器的CH1已经与函数发生器的正极相连,所以接下来就要将CH2接在串联电阻电容上,将函数发生器的正极接入总电路两端,并且示波器和函数发生器的黑表笔连接在一起接地.〔3〕调整适当的扫描时间,将函数发生器的幅值定为5V 不变,然后摁下扫描时间框中的menu,点击从Y-t变为X-Y显示.〔4〕改变函数发生器的频率,记录数据与波形.2.实验二：基本与实验一的实验步骤相同.五、实验数据记录和处理1.实验结果分析〔1〕实验一根据测得的数据,并经过一系列计算之后,得到的实验一幅频相频特性曲线如图所示：实验一幅频特性曲线〔实验〕实验一相频特性曲线〔实验〕通过运用公式理论计算得到的曲线如下图所示：实验一幅频特性曲线〔计算〕实验一相频特性曲线〔计算〕通过matlab仿真所得实验一中的幅频相频特性曲线如下图所示：由此可以看出,所测并计算之后得到的幅频特性曲线与相频特性曲线和公式计算结果所得到的曲线非常相近,并且与通过matlab仿真得到的波特图之间的差距很小,但仍然存在一定误差.（2）实验二根据测得的实验结果,在matlab上绘制幅频特性曲线图如下图所示：实验二幅频特性曲线〔实验〕实验二相频特性曲线〔实验〕根据计算结果,在matlab上绘制幅频曲线如下图所示实验二幅频特性曲线〔计算〕实验二相频特性曲线〔计算〕通过matlab程序仿真得到的幅频与相频曲线如下图所示：由上图分析可以得到,实验所测得到的幅频特性曲线与计算结果得到的曲线几乎一样,并且与matlab仿真的波特图非常相近.但是实验所测得到的相频特性曲线虽然和计算结果得到的曲线较为温和,但是却与matlab 仿真得到的相频曲线有着非常大的差别.这一点的主要原因为：...2.实验误差分析本次实验的误差相对于其他实验的误差而言比较大,主要原因有以下几点：（1）示波器读取幅值的时候,由于是用光标测量,观测到的误差相对来说非常大,尤其是当李萨如图像与x 轴的交点接近于零的时候,示波器的光标测量读数就非常困难了.（2）在调整函数发生器的频率过程中,由于示波器的李萨如图像模型对于横坐标扫描时间的要求,导致当频率增加的时候,可观测的点寥寥无几.只能用display里面的连续记录显示功能来记录波形.这样记录下来的波形,由于本身点走动的时候带有一定厚度,导致记录波形的宽度非常大,并且亮度基本一致,无法判断曲线边界的具体值,造成的误差也是非常大的.（3）在绘制曲线过程中,由于测量数据点有限,而造成绘制曲线与计算值存在一定误差.（4）本次实验的计算量非常繁琐且冗杂,对于实验误差的影响也是非常大的.（5）电阻和电容等非理想元件造成的误差3.思考题（1）在实验中如何选择输入的正弦信号的幅值？解：先将频率调到很大,再是信号幅值应该调节信号发生器的信号增益按钮,令示波器显示方式为信号-时间模式,然后观测输出信号,调节频率,观察在各个频段是否失真.（2）测试频率特性时,示波器Y轴输入开关为什么选择直流？便于读取数据,使测量结果更加准确.（3）测试相频特性时,若把信号发生器的正弦信号送入Y轴,被测系统的输出信号送入X轴,则根据椭圆光点的转动方向,如何确定相位的超前和迟后？若将输入和输出信号所在的坐标轴变换,则判断超前和滞后的办法也要反过来,即顺时针为滞后,逆时针为超前.七、讨论、心得1.在实验过程中,一定要耐心仔细,因为可能会出现李萨如图像与光轴的两个交点非常接近于原点,由于曲线本身的宽度,造成的视觉误差会非常大.所以在用光标测量数据的时候,一定要非常仔细耐心,尽可能让误差降到最小.2.在实验过程中,随着频率的增加,李萨如图像的显示光点也会随之减少,这个时候一定要适当调节扫描时间,尽量往小调,让扫描光点增加,形成比较完整的曲线,以便于测量与观察.3.在做第二个实验的时候,即使扫描时间已经调到了最小,仍然无法看见完整的曲线,这时,需要摁下示波器上display按钮,然后点击是否记录轨迹,然后就可以让点完整清晰地将曲线还原回来,从而减小误差.4.在计算过程中,注意认真仔细.计算量繁杂,容易导致计算错误,可以多设几个变量来解决.5.在绘制曲线过程中,如果直接用角速度w的话,有可能会出现小频率的点比较密集,大频率的点比较疏松,得到的曲线误差比较大,并且并不美观.当数据相差较大时,我采用了将横坐标求对数之后,再将新得到的数据作为横坐标绘制图像,则实验图像变得非常美观和清晰,并且具有说服力.6.通过本次实验,我了解到了频率特性测量的方法以与怎样求幅频特性|G<w>|和相频特性φ<w>的值,并且通过将自己实验所得曲线、实际计算曲线与matlab仿真之间的对比,将理论、实践、仿真融为一体,使我更加加深了频率响应曲线的认识.这样的方法,在以后的学习过程中,会应用的更加广泛,并且具有非常深远的意义.。

电子实验中的误差分析及对策辅相成,通过实验可使学生加深对所学理论知识的理解.在实验教学中,误差及其分析是主要的内容.测量误差是指用测量仪器进行测量时,所测出的示值与被测值的实际值(真值)之间的差值.误差并非都来自测量误差,在理论分析中也常常采用近似理论或工程估算,因而理论计算值本身就带有一定的误差.实验中的测量误差,根据误差的性质及其产生的原因,一般可分为三类:1.系统误差在规定的测试条件下对同一量进行多次测量时,如果误差的数值保持恒定或按某种确定规律变化,则称这种误差为系统误差.例如,电表零点不准,温度,湿度,电源电压等变化造成的误差,便属于系统误差.2.偶然误差(又称随机误差)在规定的测量条件下对同一量进行多次测量时,如果误差的数值发生不规则的变化,则称这种误差为偶然误差.例如.热骚动.外界干扰和测量人员感觉器官无规律的微小变化等引起的误差,便属于偶然误差.3.过失误差(又称粗大误差)’过失误差是指在一定的测量条件下,测量值显着地偏离真值时的误差.例如,读错刻度,记错数字,计算错误及测量方法不对等引起的误差.通过分析,确认是过失误差的测量数据应该予以剔除.因而对实验误差一定要认真分析,确定产生误差的主要原因是什么. 例如在分立元件(RC振荡电路)实验中,实验用李沙育图形法测得振荡电路的频率f=260HZ,而理论l值f=:=225,9HZ两者相差Af=34.IHZ.这一误差主要是由于:(1)f彘是个近似计算公式,而严密推得的计算公式为—赫,式中Ri为放大电路的输入电阻.(2)RC元件的标准值与实际值(真值)之间的差异.而学生们在分析时则认为是李沙育图形不稳定及分布电容,结电容的影响.其实波形稳或不稳至多产生几个赫兹的误差,在低频时,分布电容,结电容对电路影响极其微小.很明显,学生们分析的并不切合要点.又如在&lt;运放参数测量)实验中,要测试运放的开环增益.本实验中用的运放为F007B,由手册查得F007B的直流开环增益Aod≥86分贝,而实际测量值Aod达不到86分贝.其误差:第一,手册中规定的值是许多器件测试的平均统计值;第二,测试条件与测试方法不一样,实验中是采用闭环测量方法,且用交(作者单位:南通职业大学电子系226007)65南通职业大学1999年流信号代替直流信号;第三,把器件看成理想运算放大器.在计算中应用了近似条件.学生们在进行误差分析时一般只提及到第三点.前二点则未加考虑.这主要由于学生对基本知识学得不活.另外对手册中额定值的概念不清.不会使用手册中的数据.搞清了产生误差的原因后.那么如何在实验中减少误差.提高实验数据的准确度呢?可以从下面几个方面着手:一,学生必须遵循实验操作规程实验是手脑并用.理论联系实际,并在理论指导下有所创新的实践过程.所以.学生实验前必须做好预习工作.弄懂实验原理中的有关理论知识.初步了解实验中所测的实验数据及其测试方法.掌握实验中用到的所有仪器的使用方法.1.使用前应阅读技术说明书或关于仪器使用方法的资料.切忌盲目乱用.2.接通电源前应先检查仪器的量程,功能,衰减,增益等旋钮及开关.是否有松脱及滑位错位等现象,然后将上述各旋钮置于需要的位置.通常应把仪器的”增益”,”输出”,”灵敏度”等旋钮置于最小部分.将”衰减”,”量程”等旋钮置于最高部位.3.仪器的预热和调零.电子测量仪器都要有足够的预热时间.工作性能才能稳定.在电子实验中.精度要求一般不高.通常预热1O一3O分钟即可满足要求.电子测量仪器调零的基本原则是:当无任何信号输入时.应调节仪器的读数刚好指零或某规定值.先机械调零.后电气调零.4.要特别注意安全操作.养成单手操作的习惯.弄懂了实验原理.测试方法及仪器的使用,方可进行实验.否则.匆忙进行实验达不到实验应有的效果.且易花费更多的时间.二,学生必须学会灵活用表万用表在电子实验中主要用于测量直流电压,直流电流,交流电压和电阻阻值.如何选择万用表的量程,直接影响测量误差的大小.如要测量8V的直流电压.一般可选择IOV档量程或50V档量程来测量.而两者的测量误差是不同的.如万用表的直流电压档的准确度等级为2.5级(S:2.5).用IOV档产生的最大示值相对误差为:V,n:±s%×r.=±2.5%×,-):±3.125%V o而50V档产生的最大示值相对误差为:V’n:±s%×):±2.5%×eu-)=±15.625%V o这二种测量结果在表头上反映为:第一种IOV档指针偏转角度较大,测量误差少.而第二种50V档指针偏转角度较小.测量误差大.因此.选择合适的量程可以减少实验中的测量误差.用指针式测量被测数据时.被测量的指示值应在仪表的满刻度量程的三分之二以上,这样可以减少测量误差.三,学生必须选择最佳的测试方法如在测某一放大器的输入电阻时.可用两种方法来测试.1.替代法:是用一个可变电阻替代被测放大器的输入电阻.如图一:第4期杨碧石:电子实验中的误差分析及对策V笮放大器Ril2Rs放大器lVslvIOR;l’圈一替代法圈二换算法放大器的输入电阻等效为,当开关置”a”时,测量l,2两端的电压为Vi;而开关K置”b”时,调节电位器Rw,使l,2两端的电压仍为Vi,则Rw的值就等于输入电阻值.2.换算法:是在放大器的输入回路中串入一只标准电阻来测试.如图二:在信号源与被测放大器前串接一个电阻Rs,用毫伏表分别测试Rs两端对地的电压Vs和Vi的值,则‘Ri=Vi×Rs在电子实验中通常采用较为方便的换算法来测试.换算法测试时,Rs 的选择与(输入电阻)用同一数量级.若Rs过大易引起干扰,过小则测量误差较大.再如要测试两级放大器的上,下限频率时,测试中,通常保持输入信号大小不变,用毫伏表(GB一9B型)或示波器(SR8型)监示放大器输出端信号变化情况,然而测出下限频率(几+/-IZ)和上限频率(大于500KI-IZ).测试下限频率时,应选用毫伏表,毫伏表测试的频率范围20HZ～2(DKHZ,如用示波器测下限频率,被测波形闪烁不停,不易读准.而测上限频率,若用毫伏表测试,因上限频率超出毫伏表的测试范围,将带来较大的误差,因而改用示波器测试,因为示波器的可测频率高达15MHZ.四.学生必须学会判断实验数据是否正确要能迅速判断实验数据是否正确,实验前学生必须所有实验数据的概况心中有数,并在实验前进行理论估算.这是评判实验数据正确与否的关键.如某学生测试放大器的电压放大倍数,实验前理论估算为Au=55,实验中在静态工作点正常时,加输入信号Vi=5my,测得输出信号为V o=80my,则Au=15,两者相差太大.经检查发现毫伏表量程旋钮错位,修复后重新测试V o=250a~,即Au=50,与理论估算基本相符.对于粗大误差这种测量值大大偏离实际值的测试数据应及时剔除,并找出问题所在,重新测试.学生做到以上几点,那么在实验中可减少测量误差,提高实验数据的准确度,使实验结果与理论分析更相符.所以,正确引导学生的实验很重要,通过实验可培养学生全面分析问题和解决问题的能力,使学生具备科技人员应有的严谨的科学态度和踏实细致的工作作风.参考文献:1郑家祥.电子测量实验.国防工业出版社,19852杨遇春.电子线路及微机实验.中国科学技术大学出版社,1992 3常健生.检测与转换技术.机械工业出版社(责任编辑:李业农)67。

《电子测量技术》实验指导书（试用版）适用专业：电子信息工程通信工程安徽建筑工业学院电子与信息工程学院2007年09月目录前言 .......................................................................................... 错误！未定义书签。

实验一：误差分析与数据处理 .. (1)实验二：示波器的原理及应用 (5)实验三：电压的测量 (9)实验四：频谱分析仪原理及应用研究 (12)实验一：误差分析与数据处理实验学时：3实验类型：演示实验要求：必修一、实验目的1、学习万用表等测量工具的使用方法2、掌握测量数据的处理方法二、实验内容1、用万用表测量电阻R值及交流电压值，各测量20个数据，然后进行数据处理，分析测量误差。

（1）电阻R的测量先从电阻色环上读取电阻阻值大小，再用万用表的欧姆档测量电阻R值，看与读取数值是否相符。

共测20次，得到20个数据，求出在置信概率95%时被测元件的估计值、方差及测量结果，测量及计算过程如下表所示：表1-1（2）交流电压的测量利用信号发生器产生一个频率为50Hz，振幅为20V以内的低频正弦信号，利用数字万用表交流电压档测量信号电压，测量20次，获得20个数据，求出该信号的估计值，方差及测量结果。

表1-2三、实验原理、方法和手段一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值称作它的真值，而真值必须利用理想的量具或者测量一起进行无误差的测量，因而是无法测到的。

在实际测量中所得到的都是利用各中测量器具所测得的测量值，由于测量器具不准确，测量手段不完善，环境影响等等原因，必然导致产生测量误差，测量误差具有普遍性和必然性，人们只能将误差限制在一定的范围内而不可能消除。

测量的绝对误差定义为：△x =x -A 0 ，其中x 为测得值，A 0为被测量的真值，而A 0一般无法获得，只能利用实际值A 去代替，由在对被测量的多次测量值中，剔除了系统误差及粗大误差后，剩下的随机误差具有抵偿性，因而为获得比较接近A 的测量结果提供了可能。

实验六 FFT 频谱分析实验一、 实验目的1 、通过实验加深对快速傅立叶变换（FFT ）的认识；2 、了解FFT 点数与频谱分辨率的关系；3 、熟悉掌握实验中所需设备及仪器的使用方法；4 、掌握常见波形的频谱特点。

二、实验器材1、信号发生器 1台2、DSO-2902/512K 型测试仪 1台3、实验箱 1台4、单管、多级、负反馈电路实验板 1块三、实验原理对于一个电信号，可以用它随时间的变化情况（即波形）来表示，也可以用信号所含的各种频率分量（即频谱分布）来表示。

用示波器实现的波形测试方法称为时域分析法，用频谱分析仪观察信号频谱的方法称为频域分析法。

频谱是指对信号中各种频率成分的幅度按频率顺序排列起来构成的图形。

对于任意电信号的频谱所进行的研究，称为频谱分析。

一个周期信号，由基波和各次谐波组成。

其频谱如图6-1所示。

图中每一根纵线的长短代表一种正弦分量幅值的大小，并且只取正值。

这些纵线称为“谱线”。

既然上述时域和频域两种分析方法都可表示同一信号的特性，那么它们之间必然是可以转换的。

时域分析是研究信号的瞬时幅度u 与时间t 的关系，而频域分析是研究信号中各频率分量的幅值A 与频率f 的关系，它们分析的角度不同，各有适用场合。

频域分析多用于测量各种信号的电平、频率响应、频谱纯度及谐波失真等。

时域与频域的关系可以用数学方法——付里叶级数和付里叶变换来表征。

例如：一个周期为T 的方波可用下列数学式表达⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+<<+-+≤≤=T n t TnT TnT t nT t f )1()2(121)( （n=0，1，2，…）函数表达式尽管很简单，但不连续。

可以用付里叶级数写成正弦函数表达t k k t f k ωπ)12sin(1214)(0++=∑∞=任何周期函数都可以展开成付里叶级数，级数的每一项在频谱上都可以画成一条直线，代表信号的一种成分。

而且每一项的频率都是信号频率的整数倍，所以频谱图上各个谱线是依次等间距排列的。

弗兰克赫兹实验的误差分析和实验总结弗兰克-赫兹实验是由德国物理学家詹金斯·弗兰克和恩斯特·赫兹于1914年进行的，通过对气态汞原子的实验研究，首次证明了电子的存在。

弗兰克-赫兹实验的误差分析包括测量误差和系统误差两个方面。

测量误差主要由测量仪器的精度以及实验操作的技术水平造成。

首先，我们需要使用高精度的电子流测量仪器来测量电子的运动状态和能量变化。

在实验过程中，仪器的读数误差和仪器的量程限制是会产生测量误差的主要因素。

此外，实验操作的技术水平也会对测量结果产生影响，比如电压的施加和实验参数的调节等。

为了减小测量误差，我们需要选用合适的测量仪器，并进行实验技术的培训和实践。

弗兰克-赫兹实验的实验总结如下：首先，弗兰克-赫兹实验通过对气体放电区域的电压-电流关系进行测量，证实了电子的存在，并验证了电子能量的量子化假设。

实验结果表明，当电子通过气体放电管时，电子受到的电场力会使其具有足够的能量克服原子的束缚能，并激发原子的电子从低能级跃迁到高能级。

其次，根据实验结果可以得出结论，电子经过碰撞后能量的损失是固定的，即电子的能级是离散的。

实验证明，当电压连续增加时，电流也会逐渐增加，但是在其中一特定的电压值上升时，电流突然减小，这是因为在该电压下，电子的能量足够克服原子的束缚能，从而发生电子的跃迁。

最后，弗兰克-赫兹实验的结果为原子物理学的发展提供了直接的证据，也为后来的量子力学奠定了基础。

通过该实验的研究，我们可以更加深入地理解物质的微观结构和性质，也为实际应用如半导体器件的设计和技术提供了理论依据。

总之，弗兰克-赫兹实验是一项具有重要意义的物理实验，通过对气态汞原子进行研究，证实了电子的存在，并验证了电子能量的量子化假设。

实验结果不仅为量子力学的发展提供了指导，也为我们在物理学和工程技术等领域的应用提供了理论依据。

实验报告学生：学院：专业：学号：指导老师：目录一、实验名称： (3)二、实验目的： (3)三、实验任务： (3)四、实验原理： (3)1.分频器： (4)①功能 (4)②实现： (4)2.闸门选择 (5)①功能 (5)②实现 (5)3.门控电路： (6)①功能： (6)②实现 (7)4.计数器： (8)①功能 (8)②实现 (8)5.锁存器： (9)①功能 (9)②实现 (9)6.扫面显示 (9)①功能 (9)②实现 (9)7.top顶层文件 (10)①功能： (10)②实现： (10)8.管脚的配置： (11)六、误差分析： (13)1. 原因 (13)2.减小误差 (13)七、实验结论： (14)八、程序附录： (14)1.分频器： (14)2.闸门选择： (15)3.门控电路： (16)4.计数器： (17)5.锁存器： (19)6.扫面显示： (20)7.top程序： (21)一、实验名称：基于FPGA的数字频率计的设计二、实验目的：学习VHDL语言并使用它完成频率计的设计，使学生不断的加深对VHDL描述语言的掌握，以及不断总结由软件来实现硬件的特点，学会程序与芯片的对接，为以后的工作和更进一步的学习学习打好基础。

三、实验任务：基于FPGA采用硬件描述语言VHDL，在软件开发平台ISE上设计出一个数字频率计，使用ModelSim仿真软件对VHDL程序做仿真并下载到芯片完成实际测量。

要求：其频率测量范围为10Hz～10MHz，测量结果用6只数码管显示。

有三个带锁按键开关(任何时候都只能有一个被按下)被用来选择1S、0.1S和0.01S三个闸门时间中的一个。

有两只LED，一只用来显示闸门的开与闭，另一只当计数器溢出时做溢出指示。

四、实验原理：频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟（本实验采用50MHz的石英振荡器作为基准时钟），对比测量其他信号的频率。

通常情况下计数每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1S，闸门时间也可以大于或小于1S。