实验一 常用仪器的使用和基本电参量的测量(2012～2013(2))

5.1实验一 常用仪器的使用和基本电参量的测量

1．实验目的

（1）了解常用电子仪器的基本工作原理； （2）掌握常用电子仪器的正确使用方法； （3）掌握基于PC的虚拟仪器的基本使用方法。 （4）初步认识电信号的特点和测量方法；

（5）了解各种仪器的主要技术指标，能合理地选择仪器和测试方法。 2．实验说明

（1）仪器的工作原理和使用说明请参阅第2章有关内容。 （2）基本测量理论与测量技术的介绍请参阅第3章。

（3）由两种或两种以上仪器构成的测量系统，接线时要注意“共地”。

（4）每种仪器有专用的附件：信号源和交流毫伏表通常用开路BNC电缆线，示波器使用示波器探头，直流稳压电源使用两头带插头的普通导线。

3．实验设备

示波器 1台 ；函数信号发生器 1台；直流稳压电源 1台；交流毫伏表 1台；失真度测试仪 1台；模拟万用表、数字万用表 各1台；DSO500型虚拟仪器 1套。 4．实验内容 （1）直流电压的测量

1）开启稳压电源开关，调节稳压电源，使两路电压输出分别为+5V和-5V，分别用数字（指针）式万用表DC、AC挡，数字示波器和数字交流毫伏表测量其输出电压，将测量值填在表5-1中。体会和掌握直流电压测量中的仪器和测量方法的选用。

表5-1 直流电压的测量

稳压电源输出电压 万用表DC挡测量值 万用表AC挡测量值 数字示波器测量值 数字交流毫伏表测量值 +5V -5V 分析表中测试结果，并回答问题：

上述哪几种仪器可用于直流电压测量？测量准确度有何不同？ （2）用数字示波器和数字交流毫伏表测量信号参数

1）从函数信号发生器取出频率为5kHz ，峰峰值为5V的正弦信号，送到示波器的CH2

通道，调节示波器的相关旋钮，使示波器显示屏显示出一个幅度约5格、有2～3个周期的稳定波形。

2）用数字示波器测量其峰峰值Vp-p、周期T、频率f和有效值，填在表5-2中。 3）用数字交流毫伏表测量其峰峰值Vp-p和有效值V，填在表5-2中。

表5-2 交流电压的测量

函数信号发生器 数字示波器 数字交流毫伏表 峰峰值 4V 周期 —— 频率 5kHz —— 有效值 4）（选做）从函数信号发生器取出频率为5kHz ，幅值为5V的方波或三角波信号。分别用万用表AC挡、数字示波器和数字交流毫伏表列表测量其电压。

分析上述测试结果，并回答问题：上述哪种仪器可用于脉冲信号的测量？应怎样测量？ 5）（选做）用示波器观测交、直流叠加的信号

从函数信号发生器取出频率为5kHz ，峰峰值为5V，并叠加1V直流电压的正弦信号，用示波器观测该信号波形，并在表7-3中分别画出输入耦合开关分别置于AC和DC时的波形。

表5-3 交、直流叠加的信号波形

AC耦合 输入波形 （做必要标注） DC耦合 输入波形 （做必要标注） 0 （3）用示波器测量同频信号的相位差

0 用1kΩ的电阻和0.01μF的电容组成一个RC移相网络（按图5-1所示在面包板上搭建电路，注意仪器之间的地线需相连），输入f＝1kHZ，VPP＝1V的正弦波信号，用示波器测量电阻上输出的信号与电路输入信号的相位差。在同一坐标中画出所观测到的输出、输入信号波形，并标注波形的周期T、及。

图5-1 RC移相网络相位差测量电路

（4）电子测量仪器频率响应特性的测量

1）请查阅第2章，将表5-4中所列仪器的频率范围指标记录下来。

表5-4 仪器频率测量范围

仪 器 频率测量范围 示波器 毫伏表 数字万用表 模拟万用表

2）（选做）用表5-4所列出的测试仪器分别测量10V直流电压和峰峰值为10V、频率按表中所示的正弦信号电压，将结果填入表5-5中。

表5-5 电子测量仪器频率响应特性的测量

信号源 测试电压 频率 示波器 稳压电源 函数信号 发生器 直流电压10V 10VPP 10VPP 10VPP 10VPP 10VPP —— 50Hz 1KHz 10KHz 100KHz 10MHz 测试仪器 毫伏表 数字万用表 模拟万用表 分析表5-4数据并参考表5-5各仪器实际频率测量范围值，说明仪器设备的使用频率范围对测量准确度的影响。

（5）研究测量仪表的内阻对测量值的影响

图5-2所示为单级放大电路，当电路正常工作时，用MF47型模拟万用表和数字万用表分别采用直接测量法和间接测量法测量电压VBEQ，将测量结果填入表5-6中。

图5-2 PNP管单级放大电路

表5-6 直接测量法和间接测量法测量数据 测试仪器 模拟万用表 数字万用表 VBEQ= 直接测量法 VBEQ= 间接测量法 VBQ＝ VEQ＝ 则VBEQ＝VBQ－VEQ＝ VBQ＝ VEQ＝ 则VBEQ＝VBQ－VEQ＝ 分析表5-6的数据，并回答问题：

1）用MF47 型模拟万用表分别采用直接和间接测量法测量电压VBEQ，哪种方法较准确？

2）用模拟万用表分别采用两种测量法测量VBEQ时有很大的差别，而用数字万用表测量并无多大差别，结合电路试分析万用表的内阻如何影响测量结果？

从测量数据可看出，仪表的内阻对测量值的影响是比较大的。所以，在进行测量前，应根据被测量的特点、所需要的测量准确度和所具有的测量设备等进行综合考虑，确定采用哪种测量方法及选用哪种测量设备，这样，才能减小测量误差。 （6）研究不同负载对信号源输出电压的影响

将函数信号发生器和交流毫伏表接入如图5-3所示的负载的两端，当负载为∞（即空载）时，调节信号源使其输出一个f=1kHz，Vi=1V（用

毫伏表观测）的正弦波。改变负载的大小（见表 图5-3 用毫伏表测量负载上信号 5-7所示），记录对应毫伏表的读数。将测量值与空载时的值比较，分析产生差异的原因。

表5-7 测量不同负载时输出电压

负载电阻 ∞(不接负载) 51 10K 毫伏表测量值 1V 5．实验报告及要求

（1）明确实验目的，了解实验内容。

（2）按照附录的预习报告的格式写出预习报告，列出所需表格，每个实验项目（表格）后预留空位，便于实验后进行数据分析和回答问题。

（3）实验中，将测量数据填入课本表格内，作为原始实验数据。

（4）整理实验数据，按照实验报告的书写要求，在预习报告的基础上完成实验报告并回答思考题。 6．思考题

（1）通常测量信号幅度的仪器有那些？测量直流、50HZ市电、正弦波和脉冲波等不同的信号时可各选用那些仪表？那种最方便准确？为什么？

（2）用示波器或毫伏表测量信号发生器输出电压时，测试线上的红夹子和黑夹子应怎样连接？如果互换使用，会有什么现象？