电子测量实验指导书

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1、电子测量实验主编：倪树范李健明物理与电子信息工程系127目录实验一频率的测量1实验二示波测量的研究6实验三模拟式电子电压表测量交流电压研究11实验四频率特性的扫频测量16实验五　示波测量技术研究（综合实验）20─温度监测及控制电路─20127实验一频率的测量一、实验目的1．理解多种频率测量方法的原理。2．掌握多种频率测量的方法。二、实验原理频率是表征电磁振荡特性的基本参数，频率的测量是电子测量的基本任务之一。目前，广泛采用的频率测量方法主要有：示波器测量法，计数器（频率计）测量法，拍频和差频测量法。1、示波器法测量频率（1）信号周期测量法示波器的“X轴扫描”开关具有时间标度t/div,表示

2、荧光屏上水平方向每一格长度对应的时间。因而，测量荧光屏上一个信号周期对应的水平刻度数，乘以时间标度得到信号周期，其倒数即为信号频率。如果测量多个信号周期的时间求平均，可提高测量精度。（2）李萨育图形法示波器置于X-Y工作方式。将被测信号fx接入示波器的Y轴输入端，将频率可调的已知信号fc接于示波器的X轴输入端，荧光屏上将呈现李沙育图形。如果Y轴输入端和X轴输入端的信号频率相同，则李沙图形呈现为一个圆或者椭圆。如果Y轴输入端和X轴输入端的信号频率不相同，李沙育图形会是一个较复杂的图形。图1—1不同频率的李沙育图形但是，如果接入Y轴输入端和X轴输入端的信号频率之间为一个特定的关系（例如比值较小

3、的倍数关系或分数关系），则可以得用这个图形求出被测频率。127不同频率但有一定倍数关系的李沙育图形参见图1-1.李沙育图形法测量信号频率可用切点法（或截点法）求得。缓慢在地调整已知频率fc，当两个信号频率成2倍或者1/2关系时，荧光屏上显示出稳定的李萨育图形，参见图1-2。截点法切点法图1—2用切点法或截点法在李沙育图形上求被测频率在图形的水平和竖直方向各做一条与图形相切的直线，如果水平方向的切点数为M，垂直方向的切点数为N，同样由即可求得被测频率。也可以在图形的水平和竖直方向各做一条与图形相割的直线，如果水平方向的交点数为P，垂直方向的交点数为Q，同样由即可求得被测频率。为了测量的简便，

4、通常尽量调节已知信号频率使荧光屏上显示图形为椭圆（或圆形），此时。用李萨育图形法测量频率，测量精度主要决定于已知信号频率的精度。2、电子计数器法测量频率随着电子技术的进步，现已广泛采用电子计数器（数字频率计）测量频率。127根据频率的定义，直接测量单位时间内信号的周期来确定信号频率，这种方法可以达到很能高的测量准确度，原理电路参见图1-3。图1—3电子计数器测频原理图被测信号经过脉冲形成电路变换成一个脉冲序列，每一个周期信号对应一个脉冲。时基电路通过门控电路产生门控脉冲信号，控制闸门的开启和关闭。在闸门的开启的时间间隔内，被测信号脉冲经由闸门进入电子计数器计数，即可得到信号的频率值。3、拍

5、频和差频法测量频率在不具备示波器和计数器的情况下，可经采用拍频或差频测量法，又称为比较示测频。（1）拍频测量法拍频是将两个频率(fl和f2)接近的信号直接叠加在线性元器件(例如电阻或耳机)两端，合成信号的拍频f:图1—4拍频法测量频率声f=

6、f1一f2

7、拍频的“包络幅度”在

8、U1+U2

9、到

10、U1+U2

11、的限度内变化。当信号频率(f1≈f2)处于音频范围内时，在耳机中可以听到信号声，并且声音的响度按拍频f=

12、f1一f2

13、周期性地起伏变化。f1越接近f2，耳机中声音响度的起伏(若用直流电压表观察，为表针的摆动)次数越少。因此，只设法用秒表测出频拍f（或t秒钟内的拍频次数N），即可求得被测频率f

14、1：127f1=f2±f=f2±如果信号频率本身的起伏过大时就无法观测到拍频现象。因此拍频方法不适于直接测量高频。(2)差频测量法差频是将两个频率(f1和f2)接近的信号输入非线性元件或混频器，输出的信号将含有多种成分，例如基频、各种借频，和频(fl+f2)、差频f=

15、fl—f2

16、。采用差频法测量时，通常f1和f2的频率高于音频，人耳不能直接听到。但当差频f=

17、fl—f2

18、处于音频范围时，可从耳机中听到声音。图1—5差频法测量频率由于人耳可以听到的最低音频为10～20Hz，所以差频法用耳机测量频率的绝对误差为10～20Hz。这个数值虽然不小，但对于被测信号的高频率，其相对误差还是很小的。为

19、了进一步提高测量的准确度，实现“零差”测量，可以用表针时间常数足够小的电表做进一步的精确指示。“外差式频率计”的测量原理就是“差频法”，是测量高频信号频率的一种高精度测频仪器，三、实验仪器1．函数信号发生举2．低频信号发生罪3．电子计数器4．双踪示波器5．秒表6．耳机7．二极管、电阻、电容等四、实验内容1．用示波器的“x轴扫描”功能测量信号周期换算成频率。(该内容可以不做)2．用拍频法和计数器测量频率(1)按图1—4连接