仪器仪表的使用实验报告模板.doc

实验2常用仪器仪表的认识实验目的：1、学习万用表的使用方法，了解示波器的工作原理和技术指标。2、熟悉示波器面板上各旋钮的作用3、学会正确使用示波器测量各种电参数的方法4、学会正确使用函数信号发生器、数字交流毫伏表。实验原理：（文字叙述，电路图）测量原理测量中所采用的原理、方法和技术措施。电子测量的对象是材料、元件、器件、整机和系统的特征电磁量。这些电磁量大致包括：基本参量，如电压、功率、频率、阻抗、衰减和相移等;综合参量,如网络参量、信号参量、波形参量和晶体管参量等； 对于某一测量对象，一般有多种测量技术可供选择，而某一种测量技术又往往可用于不同的测量对象。用于同一测量对象，不同测量技术的效果可能大致相同，也可能大不相同。在电子测量中，对于不同参量、不同量程、不同频段以至不同传输线形式，往往要采用不同的测量技术。 直接和间接测量技术按照测量的实测对象，测量技术可分为以下两种。 直接测量技术：在测量中，无需通过与被测量成函数关系的其他量的测量而直接取得被测量值。如用电压表直接测量电压。其测量不确定度主要取决于测量器具的不确定度，在一般测量中普遍采用。 间接测量技术：在测量中, 通过对与被测量成函数关系的其他量的测量而取得被测量值。如通过测量电阻R 两端的电压和流经电阻R的电流I，然后利用R/I 的关系求得电阻值。其测量不确定度分量的数目要多一些，一般在被测量不便于直接测量时采用。 按照测量的进行方式，测量技术可分为以下两种。 直接比较测量技术：在测量中，将被测量与已和其值的同一种量相比较。其测量不确定度主要取决于标准量值的不确定度和比较器的灵敏度和分辨力，它可克服由于测量装置的动态范围不够和频率响应不好所引入的非线性误差。替代法、换位法等属于这一类。 非直接比较测量技术：不是将被测量的全值与标准量值相比较的比较测量。微差法、符合法、补偿法、谐振法、衡消法等属于这一类。 在建立计量标准的测量中，经常采用基本测量技术，即绝对测量技术。这是通过对有关的基本量的测量来确定被测量值。其测量不确定度一般是通过实验、分析和计算得出，精度高，但所需装置复杂。 无源参量和有源参量测量技术 按照测量对象的性质，测量技术可分为以下两种。 无源参量测量技术：无源参量表征材料、元件、无源器件和无源电路的电磁特性，如阻抗、传输特性和反射特性等。它只在适当信号激励下才能显露其固有特性时进行测量。这类测量技术常称为激励与响应测量技术。由于测量时必需使用激励源，它又称为有源测量技术。 有源参量测量技术：有源参量表征电信号的电磁特性，如电压、功率、频率和场强等。它的测量可以采用无源测量技术，即让被测的有源参量以适当方式激励一个特性已知的无源网络，通过后者的响应求得被测参量的量值，如通过回路的谐振测量信号频率。有源参量的测量也可采用有源测量技术，即把作为标准的同类有源参量与它相比较，从而求得其量值。 此外，电子测量技术还可有许多分法，如模拟和数字测量技术;动态和静态测量技术;接触和非接触测量技术；内插和外推测量技术;实时和非实时测量技术;电桥法、Q表法、示波器法和反射计法等测量技术;时域、频域和数据域测量技术；点频、扫频和广频等测量技术等。 测量误差根据测量误差的性质，测量误差可分为随机误差、系统误差、粗大误差三类。随机误差的定义：在同一测量条件下（指在测量环境、测量人员、测量技术和测量仪器都相同的条件下），多次重复测量同一量值时（等精度测量），每次测量误差的绝对值和符号都以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差随机误差的产生原因：对测量值影响微小但却互不相关的大量因素共同造成。这些因素主要是噪声干扰、电磁场微变、零件的摩擦和配合间隙、热起伏、空气扰动、大地微震、测量人员感官的无规律变化等。随机误差的新定义：随机误差（）是测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。即 （） 定义的意义：随机误差是测量值与数学期望之差，它表明了测量结果的分散性随机误差愈小，精密度愈高。系统误差的定义：在同一测量条件下，多次测量重复同一量时，测量误差的绝对值和符号都保持不变，或在测量条件改变时按一定规律变化的误差，称为系统误差。系统误差是由固定不变的或按确定规律变化的因素造成的，这些因素主要有：测量仪器方面的因素：仪器机构设计原理的缺点；仪器零件制造偏差和安装不正确；电路的原理误差和电子元器件性能不稳定等。如把运算放大器当作理想运放，而被忽略的输入阻抗、输出阻抗等引起的误差。环境方面的因素：测量时的实际环境条件（温度、湿度、大气压、电磁场等）对标准环境条件的偏差，测量过程中温度、湿度等按一定规律变化引起的误差。测量方法的因素：采用近似的测量方法或近似的计算公式等引起的误差，测量人员方面的因素：由于测量人员的个人特点，在刻度上估计读数时，习惯偏于某一方向；动态测量时，记录快速变化信号有滞后的倾向。系统误差（）的定量定义：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果，（）的平均值与被测量的真值之差。即在去掉随机因素（即随机误差）的影响后，平均值偏离真值的大小就是系统误差。系统误差差越小，测量就越准确。所以，系统误差经常用来表征测量准确度的高低。在任何一次测量中，系统误差和随机误差一般都是同时存在的，而且两者之间并不存在绝对的界限。实验任务：1、用示波器测量正弦波波形： 设置信号发生器输出电压（峰-峰）：10V 频率：50Hz 示波器的TIME/DIV开关设置为：5ms，调整VOLTS/DIV为适当的两个值 （屏幕上应显示完整波形） 示波器的VOLTS/DIV 开关设置为：2V，调整TIME/DIV为适当值（屏幕上应显示完整波形）2、分别用示波器、毫伏表测量信号发生器输出的正弦交流电压最大值Um=?、有效值u=?。3、用示波器测量方波波形（1）信号源的频率固定，改变信号源输出幅值（2）信号源输出幅值固定，改变信号源的频率实验记录：按实验任务的顺序测取数据，填写数据表格，画出相应的波形图。一、正弦波的测量1、用示波器测量正弦波（1）VOLTS/DIV位置：2V/格信号发生器输出信号波形正弦波电压幅度（峰-峰值）（V）10频率（Hz）50示波器测量电压和频率VOLTS/DIV位置（V/格）2峰-峰值（V）读数（格）/TIME /DIV位置（ms/格）周期（ms）读数（格）/波形图：（2）TIME/DIV位置：5ms/格信号发生器输出信号波形正弦波电压幅度（峰-峰值）（V）10频率（Hz）50示波器测量电压和频率TIME/DIV位置（ms/格）5周期（ms）读数（格）/VOLTS/DIV位置（V/格）峰-峰值（V）读数（格）/波形图：2、 分别用示波器、毫伏表测量信号发生器输出正弦波的电压最大值、电压有效值 Um= u=实验记录：按实验任务的顺序测取数据，填写数据表格，画出相应的波形图。二、方波的测量2、用示波器测量方波（1）设置信号发生器输出频率：50Hz 改变输出电压幅度信号发生器输出信号波形方波频率（Hz）50电压幅度（峰-峰值）（V）示波器测量电压和频率TIME/DIV位置（ms/格）周期（ms）读数（格）/VOLTS/DIV位置（V/格）峰-峰值（V）读数（格）/波形图：（2）设置信号发生器输出电压幅度：10V 改变输出频率信号发生器输出信号波形方波电压幅度（峰-峰值）（V）10频率（Hz）示波器测量电压和频率TIME/DIV位置（ms/格）周期（ms）读数（格）/VOLTS/DIV位置（V/格）峰-峰值（V）读数（格）/波形图：实验记录：按实验任务的顺序测取数据，填写数据表格，画出相应的波形图。1、整流电路电路原理图： us= uo= 整流输出电压波形：2、整流滤波电路 电路原理图：us= uo= 整流滤波输出电压波形：误差计算（相对误差）及分析：