1、電子測量技術實驗指導書第一部分緒 論本指導書是根據電子測量技術課程實驗教學大綱編寫的，適用于電子信息工程專業。一、本課程實驗的作用與任務電子測量技術實驗是電子測量技術課程的重要環節，對更好地學習電子測量技術課程有很大的幫助。通過實驗，使學生具有初步分析、 處理電子測量技術實驗中出現的各種問題的能力，并且鍛煉學生獨立完成電子技術實驗的能力，從而使學生具備初步的工程實踐能力。二、 本課程實驗的基礎知識本課程實驗需要掌握電子測量的內容和特點，誤差的概念、來源以及分類，測量數據的處理方法， 信號發生器的性能指標， 電子示波器的性能， 電子計數法測量頻率、電子計數法測量周期以及電子計數法測量時間間隔的原

2、理，相位差測量、電壓測量以及阻抗測量的原理等基礎知識。- 2 -三、本課程實驗教學項目及其教學要求序學實驗項目名稱教學目標、要求號時掌握電阻電壓的測量方法及其誤差分析方法，掌握數字萬用表、電阻、電壓等精度測量示波器的正確使用方法。2函數信號有效值測量2掌握函數信號發生器、示波器、DVM 的使用方法；理解不同檢波方式表頭測量不同波形時的換算關系。3頻率測量實驗2掌握 EE16XX 系列函數發生器、頻率計的使用方法，理解頻率測量中的閘門概念。掌握波形參數：峰峰值、平均值、脈沖上升時間等參數的測量方4波形信號參數測量2法，掌握示波器、函數信號發生器的使用方法；理解不同波形相應參數的不同含義。合計8-

3、 3 -第二部分基本實驗指導實驗一電阻、電壓等精度測量一、 實驗目的掌握電阻電壓的測量方法及其誤差分析方法，掌握數字萬用表、 示波器的正確使用方法。二、 實驗原理（ 1）示波器通用電子示波器的工作原理，它是一種對電壓敏感的電子儀器。應該說，在示波器熒光屏上進行的所有測量，都歸結為對電壓的測量。 不言而喻，電子示波器則就是測量電壓的顯示儀器。用電子示波器測量電壓， 其原理就是基于被測量的未知電壓使電子束產生正比的偏轉。當只測量電壓數值大小的時候，可以在 X軸上不加入掃描信號。 被測電壓為直流的情況下， 其電子束光點的偏移量正比于待測電壓的大小。當被測電壓為正負半波對稱的正弦電壓或其他各種波形的交

4、變電壓時，其電子束的偏轉高度正比于被測電壓振幅值的兩倍，即雙峰值， 亦稱雙巔值。2) 數字萬用表數字萬用表是在直流數字電壓表的基礎上擴展而成的。為了能測量交流電- 4 -壓、電流、電阻、電容、二極管正向壓降、晶體管放大系數等電量，必須增加相應的轉換器，將被測電量轉換成直流電壓信號，再由A/D 轉換器轉換成數字量，并以數字形式顯示出來。數字萬用表的基本結構如下圖所示。它由功能轉換器、A/D 轉換器、 LCD 顯示器（液晶顯示器）、電源和功能 /量程轉換開關等構成。我們所用的數字萬用表是三位半的，即就是說滿度為2000 ，數字顯示最大值為 1999 。三、 主要儀器及耗材DT890C +型數字萬用

5、表；YB5400 型示波器。四、 實驗內容與步驟- 5 -用 DMM 中的 DVM 對標稱值為 1k ，1.5k 兩種電阻測量 10 次。用 DVM 與示波器對標稱值為 1.5V 的干電池測量 10 次，記錄下各次測量值（ 4 位有效數字）。五、 數據處理與分析對所記錄的等精度測量結果進行數據處理，并填寫下表：測量結果表達式： X= X3X( X :10 次測量結果的平均值； 3X ： X的邊界誤差 )。要求結果保留三位有效數字。A）1K 、1.5K 電阻測量結果次數被測一二三四五六七八九十X電阻1K1.5KB）1.5V 干電池電壓的測量結果次數測量一二三四五六七八九十X儀器DVM示波器- 6

6、 -六、 實驗注意事項使用示波器測直流電壓時，應注意：定量觀測波形時，應盡量在屏幕的中心區域進行，以減少測量誤差；被測信號電壓（直流加交流峰值）的數值不應超過示波器允許的最大輸入電壓；調節各種開關、旋鈕時，不要過分用力，以免損壞；探頭和示波器應配套使用，不用互換，否則可能導致誤差或波形失真。七、 思考題(1） DVM 是幾位表？(2） 測量直流電壓時，用示波器測得的精度高，還是用DVM 測得的精度高？試說明各自的誤差來源。- 7 -實驗二 函數信號有效值測量一、 實驗目的掌握函數信號發生器、示波器、DVM 的使用方法；理解不同檢波方式表頭測量不同波形時的換算關系。二、 實驗原理函數發生器常用電

7、路的組成框圖如下圖所示。它主要由正、 負電流源，電流開關，時基電容，方波形成電路，正弦波形成電路，放大電路等部分組成。它的工作原理是，正電流源、負電流源由電流開關控制，對時基電容C進行恒流充電和恒流放電。當電容恒流充電時， 電容上電壓隨時間線性增長 （ uc Q 0t idt / CCIt ），當電容恒流放電時，其上電壓隨時間線性下降，因此，在電容兩端得到C三角波電壓。三角波電壓經方波形成電路得到方波，三角波經正弦波形成電路轉變為正弦波，最后經放大電路放大后輸出。- 8 -VCF?正電流源+電流方波放大輸出開關形成電路電路調整C放大頻率調節負電正弦波流源形成電路三、 主要儀器及耗材DT890C

8、 +型數字萬用表；YB5400 型示波器；EE1643 型函數發生器。四、 實驗內容與步驟用 EE5111A多功能測試儀中的函數發生器產生峰峰值5V，頻率為1KHZ 的正弦波（用示波器監測），用示波器與 DVM 分別測其有效值，并記錄 10 次數據（ 4 位有效數字） ,將波形換為三角波與方波，重復上述過程。五、 數據處理與分析通過波形換算系統， 分別寫出三角波與方波的有效值，并對所記錄的等精度測量結果進行數據處理，填寫下表：測量結果表達式：X= X3X( X :10 次測量結果的平均值； 3X ：X的邊界誤差 )，要求結果保留三位有效數字。- 9 -A）正弦波有效值的測量結果次數測量一二三四

9、五六七八九十X儀器DVM示波器B）三角波有效值的測量結果次數測量一二三四五六七八九十X儀器DVM示波器次數測量儀器DVM示波器C）方波有效值的測量結果一二三四五六七八九十X六、 實驗注意事項使用示波器測交流電壓時，應注意：顯示波形時，亮度不宜過亮，以延長示波管的壽命。若中途暫時不觀測波形，應將亮度調低；定量觀測波形時，應盡量在屏幕的中心區域進行，以減少測量誤差；-10-被測信號電壓（直流加交流峰值）的數值不應超過示波器允許的最大輸入電壓；探頭和示波器應配套使用，不用互換，否則可能導致誤差或波形失真。七、 思考題所用的 DVM 是什么檢波方式？示波器所測的不同波形的有效值，要不要換算？為什么？-

10、11-12-實驗三頻率測量實驗一、實驗目的掌握 EE16XX系列函數發生器、頻率計的使用方法，理解頻率測量中的閘門概念。二、實驗原理100MHz 頻率計數器的組成框圖如下圖所示。內測頻時，由單片機控制輸入選擇門，選通主函數發生器的信號， 然后打開主控雙穩在選定的1s或0.1s的時間內， 使得“E計數器”累計被測信號個數，“T計數器”累計標準鐘10MHz 信號個數，控制主控雙穩的觸發信號，均由被測信號產生，故“T計數器”的累計個數可保證被測信號的整周期內的個數，再給單片機，計算處理后送顯示器。故此測量方法讖緯整周期測量。而誤差僅為1個脈沖周期（ 0.1us ）這種測量方法可保證低頻測量時誤差較標

11、準閘門時間內測頻方法大大減少（外測頻時，單片機選中外測量信號進入“ E計數器”進行測量）。輸入放大整形器可保證不同的輸入信號，經過此通道后，均可整形為標準的TTL 電平的脈沖信號。輸入衰減器，輸入低通濾波器的設計，使得外測量信號、幅度可達到20Vrms和大大提高低頻測量的準確性，提高抗干擾能力。-13-來自內主函數發生器i1Hz 100MHzfi /1選輸入擇E 計數器放大整形器f i /16門顯示CPUfo閘門10MHT 計數器+5V1s內Q主控D0.1s外雙穩CP三、 主要儀器及耗材EE1643 型函數發生器。四、實驗內容與步驟用 EE1642 函數發生器產生 1KHZ ，10KHZ ，V

12、P-P=5V 的正弦波、三角波、方波。用 EE16543 函數發生器進行測量其頻率。五、數據處理及誤差分析對不同方式下所記錄的數據進行處理，并寫出結果分析（5 位有效數字）測量結果表達式：X= X3X( X :10 次測量結果的平均值； 3X ：X的邊界誤差 )。A）1KHZ 、 10KHZ ，VP-P=5V 正弦波頻率的測量結果次數被測一二三四五六七八九十X頻率1K10K-14-B）1KHZ 、 10KHZ ，VP-P=5V 三角波頻率的測量結果次數被測一二三四五六七八九十X頻率1K10KC）1KHZ 、10KHZ ，VP-P=5V 方波頻率的測量結果次數被測一二三四五六七八九十X頻率1K1

13、0K六、 實驗注意事項使用函數發生器、頻率計時，應注意：a. 使用前，開機預熱5 分鐘，等待自檢，自檢正常后，方可進行測量；b. 本實驗所需信號應從50主函數輸出端口輸出；c. 本實驗應將內計數器或外計數器選擇按鍵按下，此時內置的100MHz 頻率計將測量機內主函數發生器所產生的頻率；d. 將從 50主函數輸出端口的信號輸出到外部計數輸入端。-15-七、思考題（1） 閘門時間為 1 秒時的精度高，還是為0.1 秒時的精度高？（2） 測量頻率時是用示波器精度高，還是用頻率計精度高， 為什么？請分析各自的誤差源。（3） 波形不同，所測的頻率有什么異同，為什么？-16-17-實驗四波形信號參數測量一

14、、實驗目的掌握波形參數：峰峰值、平均值、脈沖上升時間等參數的測量方法，掌握示波器、函數信號發生器的使用方法；理解不同波形相應參數的不同含義。二、 實驗原理（ 1）示波器通用電子示波器的工作原理，它是一種對電壓敏感的電子儀器。應該說，在示波器熒光屏上進行的所有測量，都歸結為對電壓的測量。 不言而喻，電子示波器則就是測量電壓的顯示儀器。用電子示波器測量電壓， 其原理就是基于被測量的未知電壓使電子束產生正比的偏轉。當只測量電壓數值大小的時候，可以在 X軸上不加入掃描信號。 被測電壓為直流的情況下， 其電子束光點的偏移量正比于待測電壓的大小。當被測電壓為正負半波對稱的正弦電壓或其他各種波形的交變電壓時

15、，其電子束的偏轉高度正比于被測電壓振幅值的兩倍，即雙峰值， 亦稱雙巔值。（ 2）函數發生器函數發生器常用電路的組成框圖如下圖所示。它主要由正、 負電流源，電流開關，時基電容，方波形成電路，正弦波形成電路，放大電路等部分組成。它的-18-工作原理是，正電流源、負電流源由電流開關控制，對時基電容C進行恒流充電和恒流放電。當電容恒流充電時， 電容上電壓隨時間線性增長 （ uc Q 0t idt / CCIt ），當電容恒流放電時，其上電壓隨時間線性下降，因此，在電容兩端得到C三角波電壓。三角波電壓經方波形成電路得到方波，三角波經正弦波形成電路轉變為正弦波，最后經放大電路放大后輸出。VCF?正電流源+

16、電流方波放大輸出開關形成電路電路調整C放大頻率調節負電正弦波流源形成電路三、 主要儀器及耗材YB5400 型示波器；EE1643 型函數發生器。四、實驗內容與步驟-19-用 EE1643 函數發生器產生 1KHZ ，10KHZ ，VP-P=5V 的正弦波、三角波、方波，分別測其峰峰值、最大值、最小值、頻率、周期。對方波還需測其上升時間、下降時間、正脈沖寬度、占空比等。記錄10 次（ 4 位有效數字）。五、數據處理與分析對所記錄的等精度測量結果進行數據處理，并寫出測量結果表達式：X=X3X( X :10 次測量結果的平均值；3X ： X 的邊界誤差 )。要求結果保留三位有效數字。A1 ）1KHZ ， VP-P=5V 正弦波頻率的測量結果次數被測一二三四五六七八九十X量峰峰值最大值最小值頻-20-率周期A2 ）10KHZ ，VP-P=5V 正弦波頻率的測量結果次數被測一二三四五六七八九十X量峰峰值最大值最小值頻率周期-21-B1 ）1KHZ ， VP-P=5V 三角波頻率的測量結果次數被測一二三四五六七八九十X量峰峰值最大值最小值頻率周期B2 ）10KHZ ，VP-P=5V 三角波頻率的測量結果-22-次數被測一二三四五六七八九十X量峰峰值最大值最小值頻率周期C1 ）1KHZ ， VP-P=5V 方波頻率的