第章常用電子測(cè)量?jī)x器

主編肖曉萍《電子測(cè)量實(shí)訓(xùn)教程》第3版

電子教案普通高等教育”十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材全國(guó)高等職業(yè)教育規(guī)劃教材機(jī)械工業(yè)出版社第1章電子測(cè)量的基本知識(shí)第2章常用電子測(cè)量?jī)x器第3章示波器第4章電路元器件參數(shù)的測(cè)量第5章線性系統(tǒng)頻率特性測(cè)量和網(wǎng)絡(luò)分析儀第6章信號(hào)分析和頻域測(cè)量?jī)x器第7章數(shù)據(jù)域測(cè)量第8章虛擬儀器與LabVIEW編程基礎(chǔ)目錄第2章常用電子測(cè)量?jī)x器

本章重點(diǎn)2.1電壓測(cè)量?jī)x器

2.1.1概述

2.1.2模擬電壓表

2.1.3數(shù)字電壓表

2.1.4數(shù)字萬(wàn)用表2.2信號(hào)發(fā)生器

2.2.1概述

2.2.2AS1053射頻信號(hào)發(fā)生器

2.2.3任意波形信號(hào)發(fā)生器2.3頻率和時(shí)間測(cè)量?jī)x器

2.3.1概述

2.3.2數(shù)字頻率計(jì)

2.3.3通用電子計(jì)數(shù)器2.4實(shí)訓(xùn)

2.4.1直流穩(wěn)壓電源的輸出指示準(zhǔn)確度和紋波系數(shù)的測(cè)量

2.4.2交流信號(hào)基本參數(shù)的測(cè)量2.5習(xí)題本章重點(diǎn)電壓測(cè)量?jī)x器（模擬電壓表、數(shù)字電壓表、數(shù)字萬(wàn)用表）信號(hào)發(fā)生器頻率測(cè)量?jī)x器（數(shù)字頻率計(jì)、通用電子計(jì)數(shù)器）

2.1電壓測(cè)量?jī)x器

2.1.1概述電壓——表征電信號(hào)能量的三個(gè)基本參數(shù)（電壓、電流、功率）之一。1．電壓測(cè)量對(duì)儀表的基本要求2．電壓測(cè)量?jī)x器的分類3．交流電壓的基本參數(shù)（1）峰值（圖2-1）（2）平均值（圖2-2）（3）有效值

（4）波形因數(shù)和波峰因數(shù)表2-12.1.2模擬式電壓表1．分類按電壓表工作頻段分類按測(cè)量電壓的量級(jí)分類按刻度特性分類按電路組成不同分類按檢波原理分類2．模擬式電壓表的結(jié)構(gòu)原理普通直流電壓表圖2-3

直流電子電壓表模擬式流電壓表按檢波原理不同可以構(gòu)成：平均值電壓表、有效值電壓表和峰值電壓表(1)平均值電壓表

平均值電壓表的讀數(shù)與被測(cè)電壓的平均值成正比。如果被測(cè)信號(hào)是正弦波，示值Uα為有效值。如果被測(cè)信號(hào)是非正弦波，則必須進(jìn)行“波形換算”。被測(cè)電壓的有效值如果被測(cè)信號(hào)是非正弦波，直接將電壓表的示值作為被測(cè)電壓的有效值帶來的誤差稱為“波形誤差”或“示值誤差”。［例2-1］用全波均值型電壓表測(cè)量正弦波、方波、三角波，電表指示都為1V，問被測(cè)電壓的有效值分別為多少？波形誤差為多少？解：根據(jù)式(2-10)，正弦波、方波、三角波的平均值為：

查表2-1，KF~=1.11，KFΔ=1.15，KF=1

正弦波有效值：方波有效值:U=KF

=1×0.9=0.9V

三角波有效值:根據(jù)(2-12)計(jì)算波形誤差，測(cè)量正弦波時(shí)測(cè)三游角波貪時(shí)測(cè)方楚波時(shí)被測(cè)日電壓讀的有英效值如果域被測(cè)育信號(hào)畢是非爹正弦命波，孫直接址將電游壓表屬的示背值作番為被沾測(cè)電華壓的數(shù)有效笛值帶噴來的愿誤差頃稱為喉“波業(yè)形誤炭差”洲或“罷示值螞誤差虎”。如果駝被測(cè)濕信號(hào)暢是正屠弦波興，示枝值Uα為有碎效值屬。如果發(fā)被測(cè)兩信號(hào)棚是非綱正弦漠波，斬則必鼠須進(jìn)著行“甲波形轟換算憤”。(2桃)峰值店電壓估表采用西峰值擴(kuò)檢波奧器的搬電壓重表稱芬為峰為值電年壓表嚷。［例2-遼2］用屯峰值翅電壓欣表測(cè)殖量正撕弦波伯、方址波、餅三角臺(tái)波，斥電表捐指示篩都為1V，問賴被測(cè)孤電壓壇的峰沾值、袖有效尋值各教為多歲少？吐示值相相對(duì)榆誤差違為多浪少？查表2-島1得，，KP=1解：靠由式(2消-1直3)計(jì)算革方波與、三創(chuàng)角波唱的峰權(quán)值為方波抹的有扣效值給為三角途波的澡有效壟值為由式(2膜-1額5)計(jì)算僅示值遮相對(duì)扶誤差測(cè)量主三角保波時(shí)賽的示牌值相哪對(duì)誤萌差為測(cè)量券方波聚時(shí)的鳥示值稍相對(duì)注誤差雅為有效克值電廳壓表膝測(cè)量姻交流省電壓扣時(shí)，爐示值斯就是發(fā)被測(cè)監(jiān)交流疲信號(hào)閃的有景效值爽。（3）有漿效值滔電壓私表3．YB死21芳73交流幅毫伏事表技術(shù)燥性能棵指標(biāo)①篇電壓攏測(cè)量印量程30壩0μＶ～10汽0Ｖ（在分貝剩范圍-7伙0d乓B～+4必0d僅B）②學(xué)工作嘆頻率庭范圍讀：5H議z～2M標(biāo)Hz（雙笛路）③膛電壓麥誤差廳：≤±3雅%（基鋤準(zhǔn)頻燥率1K曉Hz）④潤(rùn)頻率丸響應(yīng)千誤差串：在20脊Hz～20顧0K狡Hz擋≤±3向%，在5H各z～20去Hz，20低0K脆Hz～2M鮮Hz擋≤±1第0%（以確上誤宇差均具為滿蹈度值華之比綠值）⑤傘輸入傻阻抗1M師Ω；輸害入電仰容50查PF⑥最大豎輸入壘電壓揀：30飯0μＶ～1Ｖ量奏程時(shí)30形0Ｖ；3Ｖ～10映0Ｖ量誼程時(shí)50兼0Ｖ⑦株刻度麗值：校正弦躁波有掃效值1Ｖ=0劉d命B值，1m浸W=鄰0d秩Bm⑧電源撕電壓犧：額蒸定電散壓22萄0Ｖ（50擋H贊z）模擬測(cè)式電炕壓表浩的使必用方盼法YB妥21炎73前面謝板配敵置圖稈及說猜明圖2-雙4操作堡方法1．分灶類按用侍途分局：直嬌流數(shù)彎字電擾壓表淹、交總流數(shù)頁(yè)字電拴壓表視和數(shù)釋字萬(wàn)吵用表少。按A/膏D轉(zhuǎn)換敵器的莖原理仆分：燒比較謎式、允積分皺式和竟復(fù)合掌式。2．DV背M的主勞要技咬術(shù)指輸標(biāo)測(cè)量啞范圍分辨熟力測(cè)量丹速度輸入吊阻抗固有梁誤差破和工午作誤比差抗干捉擾能斃力輸入丑零電釣流2.包1.誼3數(shù)字矮電壓米表（1）測(cè)量束范圍包括務(wù)顯示供位數(shù)逃、量結(jié)程和元超量荒程能咳力。①提量程公是以鼠基本癢量程亦為基弓礎(chǔ)，胸常為1V或10匯V，也奪有2V或5V。②福顯示御位數(shù)掀指能卸顯示0～9共十消個(gè)數(shù)淺碼的糞位數(shù)膜。?位指邁最高溫位只母能取舉“1”或“0”。?位和銀基本長(zhǎng)量程醉結(jié)合股起來翁，能丙說明DV臥M有無艷超量錘程能屑力。支例如憶某3?位DV瓶M基本互量程岡為1V，該DV順M具有起超量注程能嚼力。最高那位只快能取0~屠5的位希稱為?位。5?位DV劫M(fèi)指數(shù)梅字電紡壓表普的最壟大顯沃示為59醒9攪99貸9。（2）分辨自力指DV夢(mèng)M能夠熟顯示訴被測(cè)邀電壓厲的最移小變帳化值駛，即應(yīng)最小顆量程酬時(shí)顯粉示器盲末位做跳一膠個(gè)字井所需桐的最凈小輸私入電腎壓。埋例如SX捷18州42北DV陪M最小佩量程20貴mV，最掌大顯柳示數(shù)住為19止99鋸9V，其單分辨皂力為20陣mV平/響19貌99工9，即1V。Ux——測(cè)量穴示值忠；Um—脫—滿量梅程值亡；a%Ux——讀數(shù)抖誤差瀉；b%Um—斷—滿度導(dǎo)誤差瀉。［例2-偷3］用4?位數(shù)那字電列壓表1.嘗5V電壓會(huì)，分別計(jì)用2V檔和20眉0V檔測(cè)寬量，旨已知2V檔和20料0V檔固貴有誤路差分唱?jiǎng)e為±0搏.0互25劉%Ux±1個(gè)字和±0脈.0減3%Ux±1個(gè)字廢。問吼：兩生種情幸況下由固糧有誤程差引貓起的城測(cè)量生誤差瞧分別置為多液少？固有席誤差DV風(fēng)M的固擊有誤忌差通廢常用煤絕對(duì)性誤差尾表示凱：3．結(jié)墊構(gòu)原僅理圖2-粥5直流扛數(shù)字滋電壓母表是啟許多層數(shù)字闊式電勉測(cè)儀返表的醒核心啟部件薦。交流核電壓有的測(cè)召量需敗附加源一個(gè)更交流街（AC）/直流想（DC）變以換器勾。直流籃數(shù)字蠶電壓駝表根蜘據(jù)A/板D轉(zhuǎn)換敗器的榆轉(zhuǎn)換債方式滋分：比較箭型DV鋤M積分皮型DV月M復(fù)合毛型DV披M4．DS啦-2奸6A型雙爬積分緩式數(shù)素字電客壓表（1）主置要技蘿術(shù)性糞能測(cè)量銀電壓摘范圍靈敏山度準(zhǔn)確加度固有爹誤差工作替誤差校準(zhǔn)緩周期穩(wěn)定到性輸入搏阻抗抗干跳擾能枕力測(cè)量閑速率輸出仙方式（2）使公用方寫法圖2-乎6前面稍板配炕置圖調(diào)零校準(zhǔn)測(cè)量2.乘1.峽4數(shù)字宏萬(wàn)用發(fā)表數(shù)字姨萬(wàn)用梳表又舞稱數(shù)保字式鍋多用嘆表（DM峽M），濟(jì)在數(shù)牙字電管壓表惹的基符礎(chǔ)上臥再增厭加一絹些參英量變獨(dú)換器膊，把播被測(cè)瓶量轉(zhuǎn)歌換為移直流投電壓丸信號(hào)佩就構(gòu)特成了DM骨M。1．電婆路的千基本推組成數(shù)字踢多用館表的限原理手框圖圖2-鐮72.申DT糞89艦0B處+數(shù)字沾萬(wàn)用趨表特點(diǎn)主要亂技術(shù)咸指標(biāo)表2-誦2面板梁構(gòu)造圖2-堤8使用冊(cè)方法直流友（DC餅)和交發(fā)流（AC）電頌壓測(cè)條量直流肯（DC隱)和交給流（AC）電病流測(cè)呢量電阻替測(cè)量電容話測(cè)量晶體星管測(cè)爺量二極傅管和迫通斷傻測(cè)量注意鼓事項(xiàng)2.賭2信號(hào)揮發(fā)生荒器2.寫2.科1概述1．信著號(hào)發(fā)餐生器欣的基貪本概哀念在測(cè)完試、切研究告或調(diào)石整電足子電票路及隆設(shè)備周、測(cè)鏡定電狠路的絕電參章量時(shí)獎(jiǎng)，用炸于產(chǎn)參生不僚同頻通率，泥不同輩波形政的電友壓、料電流遺信號(hào)屑的裝輛置，風(fēng)統(tǒng)稱賞為信號(hào)陽(yáng)發(fā)生慎器，也助稱為信號(hào)煤源。信號(hào)擺發(fā)生灑器的竭分類朝：按頻蚊率范院圍分暗類按輸緊出波殊形分座類按信苦號(hào)發(fā)平生器蹄的性照能指座標(biāo)分雀類2．信夫號(hào)發(fā)捎生器律的基倒本組觀成圖2-稀9振蕩收器變換躬器輸出塘電路輸出創(chuàng)指示餓電路電源3．正鳥弦信株號(hào)發(fā)重生器氧的性可能指書標(biāo)頻率橡特性輸出憶特性調(diào)制觸特性2.末2.吊2AS挪10濁53射頻市信號(hào)呢發(fā)生耗器（1）主任要技副術(shù)性聯(lián)能信號(hào)鋸發(fā)生臨器輸階出頻燈率音頻拔內(nèi)調(diào)銅制信寶號(hào)射頻箭信號(hào)工作丙頻率營(yíng)、信蘿號(hào)方稼式存喉儲(chǔ)（2）面板綱結(jié)構(gòu)圖2-龜10（3）操疏作說壁明2.巴2.默3任意黎波形搏信號(hào)確發(fā)生轟器任意全波形酷信號(hào)淹發(fā)生須器也模稱為淋函數(shù)蠶發(fā)生忌器。基本味工作約原理圖2-民12YB謝16孝36函數(shù)絞信號(hào)覺發(fā)生象器主要醋技術(shù)宗性能使用送方法1)面板尼圖圖2-尸132)準(zhǔn)備補(bǔ)工作3)正弦補(bǔ)波、罪方波賀、三伴角波另的產(chǎn)會(huì)生【例2-筆4】利用YB徐16引36函數(shù)盾發(fā)生廣器輸?shù)?5救0K賢Hz、10淚VP暫-P正弦加波信懼號(hào)。第一耗步，WA況VE修FO贈(zèng)RM開關(guān)屑置“艙正弦壇波”爸。第二夸步，RA透NG揉E—恰Hz開關(guān)馳選擇刊置10咬0K價(jià)Hz擋，輩調(diào)節(jié)FR暴EQ糾UE仍NC期Y旋鈕準(zhǔn)使顯霜示窗潔口顯笨示頻哥率為25少0杜KH民z。第三鋪步，澡調(diào)節(jié)AM匹PL勺IT靠UD匠E旋鈕剃，改煙變輸答出信如號(hào)幅隸度，追使示脫波器辭顯示期的波掃形如圖2-之14所示綿。此腰時(shí)示乘波器擴(kuò)的垂源直偏釘轉(zhuǎn)因籌數(shù)開冤關(guān)置2V嶼/d匆iv，掃克描因曬數(shù)開號(hào)關(guān)置1μ光s/朋di桿v。4）斜慕波的死產(chǎn)生5）TT質(zhì)L輸出6）調(diào)搏頻信魄號(hào)輸榮出2.葬3頻率盾和時(shí)笑間測(cè)糟量?jī)x貓器2.鑰3.國(guó)1概述周期滋性過擇程重旋復(fù)出剩現(xiàn)一堂次所辟需要失的時(shí)酬間稱禽為“蛙周期獄”晚。周期雙性過庭程在放單位蓬時(shí)間喂內(nèi)出恒現(xiàn)的頓次數(shù)輸稱為寺“頻債率”謙。頻率抹和時(shí)聾間測(cè)薦量技叔術(shù)按塞工作宗原理勵(lì)可分巧為：直接么法比較縮慧法測(cè)部頻示波桂法測(cè)征量頻惜率2.潮3.虜2數(shù)字連頻率慘計(jì)主要匯用于蒙測(cè)量允頻率練和計(jì)生數(shù)的營(yíng)電子斃計(jì)數(shù)性器稱哀為頻哀率計(jì)討數(shù)器潑或數(shù)耍字式渣頻率蝦計(jì)。計(jì)數(shù)孔法測(cè)氏量頻棗率的怪原理圖2-15FC采-1旺00己0數(shù)字校頻率典計(jì)主要砍技術(shù)亞性能面板伯配置揪圖圖2-預(yù)16使用京方法2.免3.逮3通用伯電子邁計(jì)數(shù)吃器具有國(guó)多種尚測(cè)量扒功能免的電婆子計(jì)衫數(shù)器文稱為群通用稻電子佳計(jì)數(shù)酒器或泛頻率——時(shí)間摘計(jì)數(shù)冤器。1．通剖用電基子計(jì)虎數(shù)器霸的基忘本測(cè)院量功依能頻率云測(cè)量累加端計(jì)數(shù)圖2-田17頻率煉比測(cè)滾量圖2-魯18周期嘩測(cè)量圖2-蘭19時(shí)間墳間隔籃測(cè)量圖2-居20自校返準(zhǔn)圖2-欄212．E-土31揪2A型通炊用電壘子計(jì)輛數(shù)器通用斤電子肅計(jì)數(shù)惰器組效成原鎮(zhèn)理圖2-肉22主要安技術(shù)歪指標(biāo)面板甩布置圖2-革23圖2-放24測(cè)量撓使用董方法應(yīng)用葉實(shí)例2.菜4實(shí)訓(xùn)2.拋4.老1直流這穩(wěn)壓?jiǎn)屉娫瓷畹妮斃纬鲋笇檬緶?zhǔn)懼確度說和恰紋慚波系蔥數(shù)的懇測(cè)量一、醫(yī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)目的二、印實(shí)驗(yàn)下儀器三、滔預(yù)習(xí)爐要求四、戚實(shí)驗(yàn)卡內(nèi)容相和步權(quán)驟（一范）直鞠流穩(wěn)休壓電窄源的刪輸出場(chǎng)指示央準(zhǔn)確鼻度的鄙測(cè)量測(cè)量脫原理實(shí)驗(yàn)姐步驟圖2-拐26（二國(guó)）直應(yīng)流穩(wěn)彼壓電株源紋欣波系恭數(shù)的繁測(cè)量測(cè)量莊原理實(shí)驗(yàn)習(xí)步驟圖2-黨27五.實(shí)驗(yàn)圖報(bào)告愉要求六.思考浙題交流求信號(hào)噴基本弄參數(shù)句的測(cè)幅量一、椒實(shí)驗(yàn)沈目的二、豪實(shí)驗(yàn)缸儀器三、疤預(yù)習(xí)椅要求四、衫實(shí)驗(yàn)?zāi)鎯?nèi)容況和步防驟正弦視信號(hào)糞頻率耗和頻腫率準(zhǔn)浸確度觀的測(cè)來量直流棚電壓賢的測(cè)踏量正弦狐信號(hào)墾幅度君和輸在出電頸平的招頻響長(zhǎng)測(cè)量五.實(shí)驗(yàn)位報(bào)告貨要求六.思考恢題2.綿5習(xí)題作業(yè)繳：1、6、15、161交流綁電壓謎的平狠均值違，峰腐值，待有效德值是怕如何頁(yè)定義澡的？聚均值挨電壓域表和鉤峰值透電壓游表的禽刻度關(guān)一般衣是按宋什么曠定度西的(無特腥殊說駕明)？2用均渾值型泥電壓嗽表分簽別測(cè)仆量正譯弦波塵、方庸波和搭三角應(yīng)波電魚壓，社示值拒都為塔１V，問踩：（１洗）對(duì)休每個(gè)東波形仰來說遠(yuǎn)，讀號(hào)數(shù)代哭表何儀意義糠？（２狠）它蝕們的臣峰值茄、平灶均值散、有筍效值討各為疤多少刺？3用峰他值型熱電壓蒙表測(cè)在量正閑弦波良、方漏波和覆三角捎波三差種電凱壓，拜示值搖都為善１V，回民答上亦題相凡同的俗問題頸？4用有垃效值棒型電極壓表吊測(cè)量母正弦擴(kuò)波、宿方波炸和三債角波掉三種差電壓跑，示街值都興為１V，回收答上敏題相零同的堅(jiān)問題廉？5已知礎(chǔ)某電霉壓表丸采用赴有效艘值定昨度，鄉(xiāng)豐如何尤用實(shí)糞驗(yàn)方確法確身定其繁檢波激的方舉式？虧舉例鋼說明陵之。6用一臥種4?位DV暮M嫌2V量程故測(cè)量1.馳2V電壓軌，已桶知該倚儀器女的固昆有誤慣差為±0評(píng).0捎5%醫(yī)×讀數(shù)±0鑰.0幻玉1%竿×滿度害，求扣由于任固有應(yīng)誤差肝產(chǎn)生典的測(cè)碼量誤右差，紙它的賴誤差貢相當(dāng)少于幾孩個(gè)字愧？7數(shù)字稈電壓增表的卵固有匹誤差嫩為±（0.云00您1%輪×讀數(shù)恥＋0.欲00皂2%扛×滿度世），峰求在2V量程攜測(cè)量1.西8V和0.正18親V時(shí)產(chǎn)遭生的紛絕對(duì)候誤差惰和相肌對(duì)誤弟差。8下面鎖四種DV膚M最大貼讀數(shù)衫為(１)9泛9虹99；(２)1微9健99位9；(３)5念9甲99暖9；(４)1蒙9稈99。它臘們各煉屬于膀幾位珍表？桐求第廢二種悅電壓無表在0.鄭2V量程鍵時(shí)的島分辨拌力？9如需片測(cè)量圖2-急28電路勿的基岡極靜冶態(tài)電址壓，府為使怨測(cè)量倘準(zhǔn)確逮度較感高，引對(duì)電忽壓表揪有何穴要求蜂？如退果使鄙用50亂0型萬(wàn)各用表撞（20扭kΩ／V）2.城5奸V量程舅來測(cè)僑量是瞞否恰櫻當(dāng)？唉測(cè)量敢發(fā)射窗極電驕壓可及以嗎禍？10模擬季式萬(wàn)卷用表齡和數(shù)閱字式娃萬(wàn)用鐵表都淺有紅嬌、黑年表筆預(yù)，在潤(rùn)使用蹲時(shí)須設(shè)注意嶺什么借？11簡(jiǎn)述箭信號(hào)鐵發(fā)生崖器的收基本槳組成臉和各姻部分膠的功健能。12正弦糠信號(hào)士發(fā)生踩器的憲主要李性能營(yíng)指標(biāo)稅有哪腥些？賢各自陜具有著什么滴含義怖？13函數(shù)泡信號(hào)寶發(fā)生陜器的眨設(shè)計(jì)章方案嶼有哪晝幾種憂？14時(shí)間瓶和頻色率的碧測(cè)量惑方法枝有哪毀些？15簡(jiǎn)述季數(shù)字勒頻率御計(jì)的旁測(cè)頻掉原理啞，并摩畫出零其原即理方姨框圖誘。16簡(jiǎn)述溪電子暗計(jì)數(shù)踏器測(cè)欣量周庫(kù)期的睛基本杜原理柔，并伸畫出渴其原饞理方駐框圖醬。17用計(jì)鄉(xiāng)豐數(shù)器農(nóng)測(cè)頻炕率，鍬已知銅閘門濫時(shí)間美和計(jì)輝數(shù)值N如表2-熔9所列練，求步各情木況下余的fx=?表2-藏9T10s1s0.1s10ms1msN1000000100000100001000100fx時(shí)標(biāo)閘門時(shí)間1ms10ms0.1s1s10s0.1μs0010000010000.010000.000000.000000.00001μs10μs0.1ms1ms001.0000表2-誦10自校究時(shí)讀炭數(shù)N18用某7位電貪子計(jì)令數(shù)器彎進(jìn)行盈自校矛。選急用不琴同的透時(shí)標(biāo)疤和不杏同的品閘門資時(shí)間拔，其芬讀數(shù)N為多如少？卡請(qǐng)?zhí)罹o完表2-猛10。表2-應(yīng)1交流嚇電壓壯的波襪形與依參數(shù)圖2-洋1交流悅電壓裂的峰遼值和和幅值圖2-遺2交流星電壓焰半波絞整流獵和全蚊波整逃流后駱的波嗚形圖2-開3普通駱直流腸電壓溉表電畏路圖2-協(xié)4YB斤21照73交流答毫伏專表的厚前面叔板配品置圖圖2-吐5直流植數(shù)字溜電壓啊表框逮圖圖2-套6DS忍-2輛6A型數(shù)緣瑞字電朗壓表席的前刷面板