【文章內(nèi)容簡介】 務。4． 數(shù)據(jù)處理根據(jù)采集的波形數(shù)據(jù)，計算出被測信號的有效值、均值、峰值、頻率。離散信號的電壓平均值及峰值的數(shù)學表達式如下所示：電壓有效值： 　　 21NKUV??電壓平均值：　 　　 1K?電壓峰－峰值： 　　 。maxin?V?19 / 49五、實驗步驟1．實驗準備（1）按照圖 6－3 連線。 示波器從 Ain1 輸入，在兩種連接方式中選擇一種，①使用外部信號源，②使用內(nèi)部信號源 1 通道。（2）先打開實驗箱電源，電源指示燈“亮” 。然后在 PC機上運行主界面程序，再從主界面進入“電子測量實驗室” ，最后選擇實驗六，軟件則自動打開了信號源和示波器的界面。EPP電子測量實驗箱信號發(fā)生器電源計算機①②Q 9 線示波器監(jiān)測A i n 1A o u t 1圖 6－3 實驗連接框圖2．虛擬數(shù)字存儲示波器面板虛擬數(shù)字存儲示波器面板如圖 6－4 所示，它與實際的儀器有相似的面板，有CH1（綠） 、CH2（黃）兩個通道，面板下部還同時顯示出伏/格、峰值(平均值、有效值)、頻率、秒/格。示波器顯示波形窗水平通道和垂直通道均為 10 格（div ） 。20 / 49圖 6－4 虛擬數(shù)字存儲示波器面板3．測量如下各種波形的參數(shù)操作接在 Ain1 的信號源產(chǎn)生以下信號，用 CH1（綠）通道進行測量，調(diào)整秒/格使信號波形在屏幕上顯示 2～5 個周期，調(diào)整伏/格使信號波形充滿半個屏幕到滿屏。（1）正弦波（Aout1，Ain1）信號源產(chǎn)生一個正弦波如圖 6－5，用虛擬示波器觀察,把顯示面板上的峰值和頻率填在表 6－1 中。表 6－1輸入幅度(峰值V)輸入頻率kHz選擇秒/格讀出秒格數(shù)估算周期估算頻率示波器頻率讀數(shù)選擇伏/格讀出峰峰值伏格數(shù)估算峰峰值示波器峰值讀數(shù)根據(jù)讀數(shù)計算有效值1 1 100us 2 54 506 100圖 6－5 正弦波 t??tv21 / 49信號周期＝一個周期所占秒格數(shù)秒/格 信號頻率＝1/ 信號周期信號峰峰值＝波形垂直伏格數(shù)伏/格 峰值＝峰峰值 1/2（2）三角波波形換成三角波如圖 6－6，觀察波形對稱度 。baT表 6－2輸入幅度（峰值 V）輸入頻率（kHz）選擇秒/格格數(shù)aT格數(shù) ba1 1 500us 1 1 15 5 100us 1 1 15 508 100（3）方波信號源產(chǎn)生一個方波，用虛擬示波器觀察上升時間和下降時間。表 6－3輸入幅度（峰值 V）輸入頻率（kHz）選擇秒/格 rt秒/格讀數(shù)rt（μs）ft秒/格讀數(shù)ft（μs）5 100 2us 5 2005 500（4）調(diào)幅波用 Q9 線把 Aout1 和 Ain1 連接起來，啟動虛擬信號源程序，產(chǎn)生一個調(diào)幅波，用示波器測量調(diào)幅系數(shù) %10????bam aTbTt??tv圖 6－6 三角波 rtft t??tv圖 6－7 方波 t??tv ba圖 6－8 調(diào)幅波22 / 49表 6－4輸入幅度（峰值 V）輸入頻率（kHz）選擇伏/格a 格數(shù) b 格數(shù) mft5 5 3 95 5 204．雙蹤顯示波形的觀測由兩臺函數(shù)信號源分別產(chǎn)生兩路電壓信號，分別輸入給 Ain1 和 Ain2，一個信號幅度為 5V，頻率為 5KHz 的正弦波，另一個信號幅度為 3V，頻率為 5KHz 的三角波，由虛擬數(shù)字存儲示波器進行雙蹤顯示，記錄選擇的伏格和秒格，并畫出波形。注意：實驗箱主板上方的 S102 短路塊位置放在左邊。畫信號一波形：畫信號二波形：5．波形存儲與回放在用示波器測量的過程中，隨時可以把波形數(shù)據(jù)保存。方法是點擊面板上面的“保存”按鈕，就會彈出一個對話框，取一個文件名，再選擇路徑、文件擴展名之后單擊保存就能把波形數(shù)據(jù)保存在計算機的硬盤里。要把計算機硬盤里存儲的波形文件打開，就直接單擊面板上面的“打開”按鈕（注意此時不能啟動采集） ，就能夠實現(xiàn)波形的回放，這時通過調(diào)節(jié)“伏/格”和“ 秒/ 格”能夠改變波形的顯示。把實驗步驟 3 中的波形先保存到硬盤，然后再打開，對比它們有無變化。6．觀察李沙育圖形在雙蹤示波器上選擇 XY 顯示方式，利用示波器 X 和 Y 通道分別輸入被測信號和一個已知信號，調(diào)節(jié)已知信號的頻率使屏幕上出現(xiàn)穩(wěn)定的圖形，這些圖形稱為李沙育圖形。（1）調(diào)節(jié)電子實驗箱輸出通道 Aout1 和 Aout2，輸出相同正弦波信號，幅度為 2V，23 / 49頻率為 1KHz，調(diào)節(jié)示波器，使之工作于 XY 方式，Aout1 輸入示波器 X 通道，Aout2 輸入示波器 Y 通道，觀察李沙育圖形，并畫出波形。畫信號波形：（2）調(diào)節(jié)電子實驗箱，輸出通道 Aout1 輸出幅度為 2V，頻率為 1KHz 的鋸齒波信號，輸出通道 Aout2 輸出幅度為 2V，頻率為 1KHz 的正弦波信號，調(diào)節(jié)示波器，使之工作于XY 方式， Aout1 輸入示波器 X 通道，Aout2 輸入示波器 Y 通道，觀察李沙育圖形，并畫出波形。畫信號波形：（3）調(diào)節(jié)電子實驗箱，使兩個輸出通道 Aout1 和 Aout2 輸出相同幅度，不同頻率比的信號，調(diào)節(jié)示波器，使之工作于 XY 方式，Aout1 輸入示波器 X 通道，Aout2 輸入示波器 Y 通道，觀察李沙育圖形，并分析圖形與頻率比和相位的關系，加深對示波器掃描顯示原理的理解。六、思考和練習題1．能否用一個帶寬為 20MHz 的示波器觀測重復頻率為 15MHz 的正弦波和方波？為什么？2．利用示波器測量各種波形參數(shù)時，你如何減小其測量誤差？3．觀察李沙育圖形時，示波器 X 通道輸入鋸齒波信號，輸出圖形與 Y 通道輸入波形有什么關系，為什么。24 / 49R、L、C 參數(shù)測量一、實驗目的1．熟悉電阻、電感、電容（R、L、C ）元件參數(shù)測試的原理。2．掌握本實驗系統(tǒng)測量 R、 C 的基本方法。二、實驗要求1．實驗前要求預習關于“阻抗參數(shù)的數(shù)字化測量”相關內(nèi)容。2．基于本實驗系統(tǒng)，完成 R、C 參數(shù)的測量，記錄測量數(shù)據(jù)，并對電阻測量進行誤差分析。3．了解 R、L、C 參數(shù)的校準測量原理及方法。三、實驗器材1. SJ8002B 電子測量實驗箱 1 臺2．雙蹤示波器（20MHz 模擬或數(shù)字示波器） 1 臺3．計算機(具有運行 windows2022 和圖形化控件的能力) 1 臺4．SJ7001 RLC 參數(shù)測量實驗板? 1 塊5．數(shù)字電壓表（4 1/2 位） 1 個6．R、C 被測試元件： 各 3～5 個 四、實驗原理1．R、L、C 參數(shù)測試原理如圖 5－1 中 為被測阻抗， 為xZ?rR采樣電阻（標準電阻） 。 為幅度頻率可U調(diào)信號源。由圖知：?（5rxrxxI??????1）令被測阻抗 （52）xjxjXReZ??? 則 （5cosrU?3） xI?xZ?xU? rRxI? rU?圖 5－1 R、L、C 電路原理圖25 / 49 （54）?sinrxRUX??式中 為 和 或 和 的相位差。?x?Irx若被測阻抗 分別為 Rx、L x、C x的理想元件（不考慮 Lx、C x的損耗） ，即 Z ? （55）RZ????0? （56）xxj??9? （57）1Cx?? ??則有： （5xrU8） （59）xrRL?? ? （5rxCU10）根據(jù)式（58） 、 （59） 、 （510） ，即可進行元件參數(shù) Rx、L x、C x的測量，式中 、xU為同頻正弦波的有效值或峰值， 為角頻率。 與 相比，表現(xiàn)為幅度和相位的變rU?r?化（對于純電阻，無相位變化，對于 L、C 元件，相差 ） ，通過改變采樣電阻 的大90? rR小，即可改變 R、L、C 參數(shù)測量的量程。26 / 49圖 52 是根據(jù)上述原理設計的 RLC 參數(shù)測量實驗板（SJ7001） 。圖中，測試信號（正弦波）由實驗箱的第一路信號源（A out1）產(chǎn)生（也可外接信號源） ，信號源峰值為1V（典型頻率值為 1kHz）, 經(jīng) 2 倍放大后，得到 2V 峰值。信號源輸出的匹配電阻，在更換量程時， 與 同步的切換， 的作用減小電壓 、 的變化范rR?0 0Rr0RxU?r圍，增加測量電路工作的穩(wěn)定性。圖中 為實現(xiàn)測量校準的標準電阻，通過模擬開關選s擇被測元件或校準電阻。放大器 AA 2分別取出被測阻抗 （或校準電阻 ）和采樣xZsR電阻 兩端的電壓，并經(jīng)過適當放大，得到 和 ，它們分別連接到rR1U?2rAU實驗箱的高速采集輸入通道 Ain1 和 Ain2，實現(xiàn)信號采集并通過計算得到信號的幅值。根據(jù)、 放大倍數(shù)及式（58 ）~（510） ，得到元件參數(shù) Rx、L x、C x，即1xUA?2x （511）21xrRAU? （512）12xL? ? （5xrC13）101k10k 101k10kVUm2?0A2?10k 301k3k10k30k10k30ksRrR10k0RrUA22?xUA11?2A1ArUxUxZV1 1.， .3， ， 41， 4， 2， .3～圖 5－2 R、L、C 參數(shù)測量原理圖（SJ7001 實驗板）3．校準方法如式（511）~（513） ，為得到元件參數(shù) Rx、L x、C x值，需要根據(jù)采集得到的27 / 49UU 2幅值及 AA 2放大倍數(shù)、信號角頻率 、采樣電阻 進行計算。為提高測量精?rR度，消除 AA 2的增益精度和增益漂移的影響，可采用校準測量方法。以電阻測量為例，接入被測電阻 Rx后，若 U U2分別為 U1x、U 2x（幅值） ，則由式（5－11）可得： （514）12xxrAR??再接入標準電阻 ，若 U U2分別為 U1s、U 2s（幅值） ，則 的測量值 為：r rRs （515）rss12由（514）和（515）可得： （516）21/xssR?通過上述兩次測量過程，所得的測量結果的公式（516）中不含 、 、 ，因1A2rR而可消除 、 、 的影響。1A2rR五、實驗步驟1．實驗準備（1）按照圖 53 把 RLC 參數(shù)測量實驗板（SJ7001）插入實驗箱主板的 62 芯插座，跳線 S602 接“ no”端。主電路板的短路塊 S102 接到左面，RLC 板的短路塊接下面（AO1） 。（2）打開實驗箱電源，電源指示燈“亮” 。在 PC機上運行主界面程序，再從主界面進入“電子測量實驗室” ，選擇實驗五，軟件則自動打開了 R、L、C 參數(shù)測量的界面，如圖 5－4 所示。（3）用雙蹤示波器分別監(jiān)測實驗箱信號源輸出 Aout1 和采集輸入通道 Ain1 及 Ain2 信號（