电子测量课程设计样本.doc

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《电子测量技术》课程实习指导书
课程名称( 中文) : 电子测量技术
课程名称( 英文) : The Technique of Electronic Measure
总周数: 1周 学分数: 1分
一、 实习目的
《电子测量技术》实习是电子测量教学的重要组成部分, 是课堂教学的延续与提高, 除了验证课堂理论外, 还是巩固和深化所学课堂知识的环节, 更是培养学生动手能力、 训练严谨科学态度和作风的手段。经过实习, 能使学生进一步掌握常见的电子测量原理和方法、 常见的典型电子测量仪器的原理、 性能和使用、 电子测量中误差分析和处理的方法以及电子测量仪器的发展动态, 并培养学生分析与解决实际问题的能力, 为深入学习后续课程和今后解决实际工程中有关测量工作的问题打下基础。
经过该项实习应达到以下目的:
( 1) 比较熟练地掌握各种信号发生器、 电子计数器、 各种电压表和常见示波器的使用及检验校正方法; 掌握电压、 周期及频率的测量方法;
( 2) 掌握根据被测对象, 合理选用测量方法及测量仪器的能力;
( 3) 能拟定测量步骤、 处理测量结果, 并编写实习报告。
( 4) 经过对现有电子测量仪器的使用与用途进行了解, 进而对当前的电子测量仪器的发展现状有一个感性知识, 对测量工作的组织、 管理及实施有初步的理解, 为未来更好地利用电子测量技术打下基础。
二、 面对专业
本课程实习指导书适用于入学学生为四年学制电子信息工程专业及相近专业的本科生, 其它学制也可参照热行。
三、 任务和要求
1、 电子测量仪器的检验与校正
通用示波器、 毫伏表、 计数器等电子仪器的检验并在教师指导下进行校正。
2、 信号发生器、 电子计数器原理及应用研究
了解信号发生器的使用方法和电子计数器的工作原理, 熟悉信号发生器、 电子计数器的操作, 并采用不同闸门时间对不同的频率进行测量并分析。
3、 示波器原理及应用研究
了解通用电子示波工器工作原理的基础上, 学会正确使用示波器测量各种电参数的方法。
4、 交流电压测量
了解交流电压测量的基本原理, 分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应, 以及它们之间的换算关系, 并对测量结果做误差分析。
5、 其它仪器的使用
了解频率分析仪、 频谱分析仪、 逻辑分析仪及其它精密仪器的构造、 使用方法及简单的维修、 维护方法。
四、 实习组织和仪器工具
1、 实习组织
实习期间的组织工作应由主讲教师和通信实验室实验员共同负责, 实习工作按小组进行, 每组根据班级人数确定分组, 组长1名, 负责管理本组实习分工和仪器管理。组员在组长的统一安排下, 分工协作, 搞好实习。分配任务时, 应使每项工作都由组员轮流担任, 不能单纯追求进度。
2、 仪器工具
采用常规通用仪器设备在计算机与信息学院通信实验室完成实习内容。下表为实验主要应配套仪器设备及台( 套) 数( 以一个实习教学班15人为标准)

序号
仪器设备名称
数量
备注
1
通用示波器SS-7821/11
13台

2
EE1641B函数信号发生器/计数器
台

3
AS1051S高频信号发生器
台

4
SP10B型多功能计数器
台

5
HFJ-8D超高频毫伏表
台

6
BT3C-B型频率特性测试仪　
台

7
万用表
 台

8
实验箱
套

9
其它

包括各种工具

六、 实习注意事项
1、 仪器使用与爱护
除参照电子测量实习大纲外, 还应注意以下各点:
( 1) 每次实习前、 后均应注意清点仪器和工具;
( 2) 实习中如发现仪器有故障, 应立即报告教师和实验员, 不准自行拆卸;
( 3) 按时领用、 交还仪器, 并遵守仪器领借制度。
2、 实习前要做好准备, 随实习进度阅读实习指导书及教材的有关章节。
3、 每一项测量工作完成后, 要及时计算、 整理成果并要写实习工作日记, 原始数据、 资料、 成果应妥善保管, 不得丢失。
4、 严格遵守实验室的规章制度。
七、 实习报告的编写
要求每个学生在课程实习结束后上交主讲老师课程实习报告一份。课程实习报告应反映学生在实习中所获得的知识, 编写时要认真, 力求完善, 参考格式见福建农林大学计算机与信息学院信息工程类课程实习报告规范( 讨论稿) 附件要求。《电子测量技术》课程实习报告一般含封面、 实习报告结果评定表、 目录和正文五部分。其中课程实习报告正文格式包括: ( 1) 实习的目的和任务; ( 2) 实习要求; ( 3) 实习地点; ( 4) 主要仪器设备( 实验用的软硬件环境) ; ( 5) 实习内容, 主要指实习内容和实习过程等基本情况介绍, 能够介绍实习的项目、 程序、 方法、 精度、 计算成果及示意图等, 能够按实习顺序逐项编写; ( 6) 问题讨论与分析, 能够就某一个或某一类仪器进行如测量方法改进、 误差分析、 仪器功能扩展等方面的讨论, 也能够考虑如何构造一个自动测试系统或虚拟实验等; ( 7) 结束语, 能够谈论自己的实习心得体会及提高, 实习中存在的问题、 解决思路或办法或建议等; ( 8) 参考文献。
八、 上交资料
1、 各种测量记录及计算表。
2、 课程实习报告。
九、 实习成绩评定
1、 考核方式、 方法
本课程实习成绩单独按100分记分, 学分1分。凡实习成绩不及格者, 该门课程必须重修。学生的实习成绩以实习中的实际完成为主, 占最后评定总分的60%, 实习报告占最后评定总分的40%, 其中, 实习中的实际完成成绩又主要以实验实际操作的优劣作为主要考核依据。
2、 实习成绩评定方法
评定课程实习成绩时, 可参考以下标准。
( 1) 90~100分
能正确理解实习的目的要求, 能独立、 顺利而正确地完成各项实验操作, 会分析和处理实验中遇到的问题, 能掌握所学的各项实验技能, 能较好地完成实习报告, 有一定创造精神和能力。有良好的实验工作作风和习惯。实习过程中, 记录规格整洁, 具有很强的动手操作、 计算及绘图能力, 工作积极主动, 组织纪律性强。
( 2) 80~89
能理解实习的目的和要求, 能认真而正确地完成各项实验操作, 能分析和处理实验中遇到的一些问题。能掌握所学实验技能的绝大部分, 对难点较大的操作完成有困难。能一般完成实习报告和其它作业。有较好的实验习惯和工作作风。实习过程中, 作业齐全, 记录规格, 具有动手操作、 计算及绘图能力, 能独立完成工作、 作业, 工作较积极主动, 组织纪律性较强。
( 3) 70~79
能粗浅理解实验目的要求, 能认真努力进行各项实验操作, 但技巧较差。能分析和处理实验中一些较容易的问题, 掌握实验技能的大部分。有30%掌握得不好。能一般完成各项实验作业和报告。处理问题缺乏条理。工作作风较好。能认真遵守各项规章制度, 学习努力。实习过程中, 作业齐全, 记录规格, 有部分缺页或错误, 具有一定的动手操作、 计算及绘图能力, 但独立完成困难, 工作积极主动, 组织纪律性强
( 4) 60~69
只能机械地了解实验内容, 能一般性地按实验步骤完成实验操作, 能完成60%所学的实验技能, 有些虽作但不准确。遇到问题常常缺乏解决的办法, 在别人启发下能作些简单处理, 但效果不理想。能一般完成实验报告, 能认真遵守实验室各项规章制度, 工作中有小的习惯性毛病( 如工作无计划, 处理问题缺乏条理) 。
( 5) 0～59( 很差)
盲目地操作, 只掌握50%的所学实验技能。有些实验虽能作, 但一般效果不好, 操作不正确。工作忙乱无条理。一般能遵守实验室规章制度, 但常有小的错误。实验报告较多的时候有结果, 遇到问题时说不明原因, 在教师指导下也较难完成各项实验作业。或有些小聪明但不努力, 不求上进。实习过程中, 作业不齐全认真, 记录不规格整洁, 动手操作、 计算及绘图能力很差, 工作不积极主动, 不遵守组织实习纪律;
注意: 实习中, 发现严重涂改或伪造数据, 损坏仪器、 工具, 工作懒散, 按降分处理; 如缺席1/3实习天数, 或严重违纪者, 或小组成绩不及格者, 均作不及格处理, 以后同下一届学生补做实习。
十、 实验内容与指导
1、 示波器与信号发生器的使用
1) 示波器工作原理
在时域信号测量中, 电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。它能够精确复现作为时间函数的电压波形( 横轴为时间轴, 纵轴为幅度轴) , 不但能够观察相对于时间的连续信号, 也能够观察某一时刻的瞬间信号, 这是电压表所做不到的。我们不但能够从示波器上观察电压的波形, 也能够读出电压信号的幅度、 频率及相位等参数。
电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的, 如果在示波管的X偏转板( 水平偏转板) 上加一随时间作线性变化的时基信号, 在Y偏转板( 垂直偏转板) 加上要观测的电信号, 示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。
若水平偏转板上无扫描信号, 则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。因此, 只有当X偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开, 看到信号的时间波形。
一般说来, Y偏转板上所加的待观测信号的周期与X偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的, 也不一定是整数倍, 因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定, 则显示波形便会不断向左或向右移动, 波形将一片模糊。这就有一个同步问题, 即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。近代电子示波器一般是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。只要选择不同的触发电平和极性, 扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位点开始, 从而使显示波形稳定、 清晰。
在现代电子示波器中, 为了便于同时观测两个信号( 如比较两个信号的相位关系) , 采用了双踪显示的办法, 即在荧光屏上能够同时有两条光迹出现, 这样, 两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上, 双踪显示时, 有交替、 断续两种工作方式。交替、 断续工作时, 扫描电压均为一种, 只是把显示时间进行了相应的划分而已。
由于双踪显示时两个通道都有信号输入, 因此还能够工作于叠加方式, 这时是将两个信号逐点相加起来后送到Y偏转板的。这种工作方式可模拟谐波叠加, 波形失真等问题。同时, 如果改变其中一个的极性, 也能够实现相减的显示功能。这相当于两个函数的相加减。
示波器除了用于观测信号的时间波形外, 还可将两个相同或不同的信号分别加于垂直和水平系统, 以观测两信号在平面上正交叠加所组成的图形, 如李沙育图形, 它可用于观测两个信号之间的幅度、 相位和频率关系。
2) 实验设备
( 1) 函数信号发生器, 型号YB1634, 指标: 0.2Hz-2MHz, 数量2台;
( 2) 双踪示波器, 型号YB4320A, 指标: 20MHz, 数量1台。)
3) 示波器与信号发生器的使用
( 1) 作好使用示波器前的调亮、 聚焦和校正等准备工作。

将两个通道的耦合方式置为地 调节”聚焦”旋钮
调节CH1的”位移”旋钮将通道1的扫描线调至中心位置
按下”CH2”按钮, 显示通道2的扫描线

调节CH2的”位移”旋钮将通道2的扫描线调至中心位置
调节”扫描微调”旋钮至校准位置

调节”触发电平”旋钮至锁定位置
将校准信号接入通道1, 观测显示是否正确

( 2) 各种波形参数测量
① 方波
( a) 上升时间tr测量

信号源输出方波信号 调节示波器时基旋钮将波形展开

按下扫描因数×5扩展键 调节水平位移旋钮便于读数
上升时间= 上升沿格数×扫描时基刻度÷5
( b) 下降时间tf测量

调节水平位移旋钮并读取下降时间
下降时间= 下降沿格数×扫描时基刻度÷5

( c) 直流偏置电压V0测量

按下信号源的直流偏置按钮并读波形峰值的格数
将CH1置为交流耦合并读波形峰值的格数

直流偏置电压= (-)×垂直幅度刻度
② 正弦波
( a) 测量重复周期及电压峰—峰值。

信号源输出正弦信号 调节CH1的垂直幅度旋钮并读数
电压峰—峰值= 波峰到波谷的格数×垂直幅度刻度
重复周期= 单周期的格数×扫描时基刻度
③ 三角波
( a) 波形对称度测量

信号源输出三角信号并读数
上升时间=上升沿格数×扫描时基刻度
下降时间=下降沿格数×扫描时基刻度
( 3) 显示波形的观测
① 选择不同的触发极性

按下”极性”按钮并观察波形显示
② 选择不同的扫描速度
调节扫描时基选钮并观察不同扫描速度下的波形显示

切换信号源的频率档位

③ 观察交替扫描

两个信号源分别输出不同频率、 不同波形的信号, 按下CH2按钮同时显示这两个信号
按下”交替触发”按钮并观察波形显示

④ 观察波形叠加

两个信号源分别输出相同频率、 不同波形的信号, 按下CH2按钮同时显示这两个信号
按下”叠加”按钮并观察波形显示

⑤ 观察任意两种波形的合成图形

观察方波和正弦波的合成图形 观察两个同频正弦波的合成图形

波峰因数为
用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式, 一般来说, 具有不
将两个正弦波的频率比调整为1 : 3并观察

调节其中一个正弦波的幅度并观察

4) 思考题
( 1) 利用示波器测量各种波形参数时, 如何减小其测量误差?
( 2) 当利用示波器观测某一直流信号时, 示波器的输入耦合方式, 触发耦合方式和扫描方式应如何选择?
( 3) 测量方波的上升和下降时间能够有哪些方法?
( 4) 什么是李沙育图形? 用李沙育图形测频率是基于替代法、 比较法还是微差法? 当偏转板上无扫描信号时, 能在荧光屏上看见什么?
2、 交流电压测量
1) 交流电压测量原理
一个交流电压的大小, 能够用峰值, 平均值, 有效值U, 以及波形因数KF, 波峰因数KP等表征, 若被测电压的瞬时值为, 则
全波平均值为

有效值为

波形因数为