電子測量原理實驗指導書-免費閱讀

　　

【正文】 DAQ 助手設置完成后，下面進入 LabVIEW 編程工作。三、實驗器材1．雙蹤示波器（20MHz 模擬或數字示波器） 1 臺2．函數信號發生器（1Hz～1MHz ） 1 臺3．NI 公司數據采集卡 PCI 6251 1 臺4．計算機(具有運行 windows2022 和圖形化控件的能力) 1 臺5．導線、連接線若干四、實驗原理交流電壓測量系統硬件由三部分組成：； 數據采集卡；（含配套的實驗軟件） ，如圖 1 所示。比較字觸發與時鐘觸發的區別。　　　　　　　　　　　　　　　表 92（1） 按如圖 97所示將 CPLD板插入主板 62芯插座， 用虛擬邏輯分析儀分析三－八譯碼器的輸入輸出電平邏輯，觀察虛擬邏輯分析儀中對應的輸入輸出位的邏輯電平，分析其正確性。 圖 93 字觸發設置面板3. SJ7002 CPLD實驗板硬件原理圖如圖 94 　 　　說明：CPLD 實驗板提供了 8 個 ON~OFF(K1~K8)開關，作為數字輸入；8 個 LED 燈(LED1~LED8)作為輸出電平指示；還有 3 個 LED 7 段數碼管作為輸出顯示，采用動態掃A L T E R AM A XC P L D晶振外部時鐘L E D 1 ~ L E D 8低電平有效L 1 L 2 L 3ABGD PJ T A G下載接口用戶自定義引腳插卡接口小板單獨使用時外接+ 5 V 電源K 1 ~ K 8“ O N ” 為高電平圖 94 CPLD 實驗板原理圖35 / 49描方式，LLL3 為位選信號，低有效，A 、B……G 為 7 段碼，DP 為小數點，低有效。外部被測信號送到信號輸入電路，與門限電平進行比較，通過比較器整形為符合邏輯分析儀內部邏輯電平的信號（如 TTL電平信號） 。2. 時序邏輯電路十進制計數器 74190及數碼顯示實驗。同時，觀察示波器上顯示的波形，注意對于電容測量，兩個波形相位差為 。表 5－2 外加電阻測試標稱值（Ω）數字萬用表測量值（Ω）選擇電阻量程 A1/A2測量值（讀數，Ω）絕對誤差（Ω） 相對誤差4．電阻 R的校準測量。（3）接入一個待測電阻，在測試程序的主界面上，先選擇“電阻” ，然后選量程（用默認設置，30~300Ω） ，把增益比值 “A1/A2”放在“ 1”處（默認位置為“1” ）,“循環”放在“off ”處（不循環，即只進行單次測量） ， “秒/格” 、 “伏/格”都采用默認設置(即秒/格置 “2”，伏/格置“1V ”)。EP電 子 測 量 實 驗 箱電 源 計 算 機62芯 插 座R、 L、 C電 路 實 驗 板SJ701 Ain1out1S60228 / 49圖 5－3 實驗連接框圖2．校準電阻測量（1）選擇實驗五，進入 RLC 參數測量界面，如圖 5－4。根據、 放大倍數及式（58 ）~（510） ，得到元件參數 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 Rx、L x、C x值，需要根據采集得到的27 / 49UU 2幅值及 AA 2放大倍數、信號角頻率 、采樣電阻 進行計算。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。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。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，隨時可以把波形數據保存。EPP電子測量實驗箱信號發生器電源計算機①②Q 9 線示波器監測A i n 1A o u t 1圖 6－3 實驗連接框圖2．虛擬數字存儲示波器面板虛擬數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。通道數： 2垂直偏轉因素(V/div)Div序號div 3 4 5 6 7 8 9垂直偏轉因素(V/div)50mv/divdivdivdiv1v/div2v/div5v/div量程(V) 1 2 5 10 20 50通道總增益 2 1 水平時基因素（秒/格）序號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9秒/格 1u 2u 5u 10u 20u 50u 100u18 / 49采樣頻率Hz20M 20M 20M 20M 20M 20M 20M 20M 20M 20M序號 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19秒/格 200u 500u 1m 2m 5m 10m 20m 50m 采樣頻率Hz10M 5M 1M 500K 250K 100K 50K 25K （2）硬件原理圖 高速 A / D轉換器A D 9 2 8 8A I 1 信號通道輸入A I 2 信號通道輸入 放大整型電路放大整型電路C P L D 內部電路 地址發生器E P P 控制電路采集控制邏輯觸發方式選擇采樣頻率選擇 時鐘數據存儲器S R A M數據存儲器S R A M計算機EPP接口 圖 6－2 SJ8002B 示波器硬件原理圖圖 6－2 為示波器模塊的原理框圖。在這種示波器中信號采集和信號顯示功能是分開的，它的功能和性能主要取決于進行信號采集與處理的 A/D、RAM 和微處理器的性能。記錄測量的周期值和頻率值，并填入表 25：時標選擇 10MHz 1MHz 100KHz 10KHz 1KHz頻率 58周期 17（6）利用函數信號發生器產生不同頻率的信號，幅度為 2V，由虛擬電子計數器對其進行測量，選擇“自動方式” ，觀察儀器自動選擇的“測頻或測周”模式，記錄測量的頻率值和周期值，對測量結果進行比較和分析，并填入表 26：表 26信號頻率 20Hz 200Hz 3kHz 4kHz 50kHz 測頻/測周模式 2 2 2 2 2 2實測頻率 1999 1999 50004 1999實測周期 15 / 49六、思考和練習分析以上測量數據，在電子計數器測頻過程中，閘門時間對測量分辨力有何影響？時標選擇對電子計數器測周分辨力有何影響？16 / 49示波器原理及應用一、實驗目的1．了解數字示波器測量的基本原理。時標選擇旋鈕可選10MHz,1MHz,100KHz,10KHz,1KHz。由于我們使用 24位計數器，計數值 N224（16777216） ，否則溢出（OVER） 。若選擇時基頻率為 fo = 10MHz，時基 To＝ ，周期倍乘選 1，則計數器計得的脈沖個數為 = 202200 個，OXT?如以 ms 為單位，則計數器可讀得 (ms) ，此時，測周分辨力為 。2. 周期測量，并了解測周方式下：時標、周期倍增與測量分辨率關系。六、思考和練習題1．虛擬儀器和傳統儀器的組成和操作使用有什么不同？注意：1) 實驗前不通電，先接線和插卡。5 / 49五、實驗步驟1．實驗準備（1）按照圖 17所示的方法連線，S602 接“no”端。圖 1－5 所示為實驗平臺中數據采集模塊的原理框圖。信號源的頻率和幅度均可由用戶編程控制。三、實驗器材1．SJ8002B 電子測量實驗箱 1 臺2．雙蹤示波器（20MHz 模擬或數字示波器） 1 臺3．函數信號發生器（1Hz～1MHz ） 1 臺4．計算機(具有運行 windows2022 和圖形化控件的能力) 1 臺四、實驗原理SJ8002B 電子測量實驗系統由三大部分組成：a 電子測量實驗箱；b 系列化的實驗板；c 微型計算機（含配套的實驗軟件） ，如圖 1－1 所示。二、實驗內容1．操作本系統的實驗箱內部 DDS 信號源，產生出多種信號波形，并用外接示波器觀察。這里先介紹兩個模塊，其他模塊在相應實驗中介紹。3 / 49DDS 信號源有如下優點：（1） 信號頻率穩定，分辨率高，輸出頻點多（可達到 2N1個頻點，N 為相位累加器的位數） ；（2）頻率切換速度快，可達 us 級；（3）頻率切換時相位連續；（4）可以產生任意波形信號，其主要性能指標為：分辨力： 輸出頻率小于 1MHz 時分辨力為 1Hz ；輸出頻率范圍：正弦波：1Hz ～ 2MHz ，其它波形： 1Hz ～ 200KHz； 輸出信號幅度范圍： ～ 16V 峰–峰值；幅度分辨率：1％； 通道數：2（2 個獨立的 DDS 信號源） 。4 / 49圖 1－6 系列化實驗板實驗平臺上安裝有一 62 芯的雙排插座，系列化實驗板插入此插座，實現實驗板和平臺之間的信號線的可靠連接，從而可進行不同的實驗。表 1－1______波 ______波 ______波 ______波______波 ______波 ______波 ______波3．示波器功能操作(1)虛擬數字存儲示波器的面板如圖 1－11 所示：圖 1－11 數字存儲示波器8 / 49（2）設置信號源使它產生一個幅度（峰–峰值）為 5V，頻率為 5kHz的正弦波信號，點擊數字存儲示波器界面上的“開始” ，選擇合適的“秒/格”和“伏/格”,其它選用默認值（耦合選“直流” ，觸發源選“時鐘 CLK1”，測量方式選“循環” ） ，觀察波形并記錄于表 12。2. 了解電子計數器測頻/測周的基本功能。圖 21 測頻原理框圖和時間波形10 / 49由于周期和頻率互為倒數，因此在測頻的原理中對換一下待測信號和時基信號的輸入通道就能完成周期的測量。假定選擇閘門時間為 1s 和測周/頻時標信號頻率為 10MHz，則中界頻率為 MHz(=3162Hz)。然后按照電子計數器測頻/測周實驗運行電子計數器程序進行測量。記錄測量的頻率值，并填入表 22：表 22 信號頻率閘門時間 25Hz 250Hz 2kHz 20kHz 200kHz 2MHz1ms 不做 不做10ms 不做1s10s（３） 利用函數信號發生器產生不同頻率的信號，由虛擬電子計數器對其進行“測周” ，時標選擇為 10MHz，幅度為 2V，改變不同的周期倍乘，對