電子測量原理實驗指導書(專業版)

　　

【正文】 DAQ 助手快速 vi 是 NI DAQmx 提供了一種更簡單、更方便、基于配置式的程序設計方式。邏輯分析儀選用外時鐘，時鐘觸發，顯示點數 200。33 / 49信號輸入信號外時鐘采樣數據存儲時鐘選擇內時鐘觸發產生顯示控制 CRT數據捕獲 數據顯示圖 91 邏輯分析儀原理結構門限電平設定 圖 92 虛擬邏輯分析儀面板 使用說明：時鐘選擇分為內部時鐘（它又有時鐘頻率選擇25K、50K、100K、250K、500K 、1M 、5M、10M）和外部時鐘；顯示點數范圍為 0—1000；水平位移范圍為 0—100；水平伸縮范圍為 0—1000（步進為 100） ；觸發方式分為：時鐘觸發、內部觸發、外部觸發、字觸發（如圖 93 所示）和手動觸發；A0 —A23 為時序位顯示；1—1000 為對應時序的值（有二進制、十六進制和十進制） 。六、思考和練習題1. 測量電容與哪些因素有關？測量中應該注意什么？2. 分析 R、L、C 測量中誤差產生的原因有哪些？3．本實驗僅對理想元件參數的測量，若對含有虛實部的阻抗（含電阻和電抗分量）測量，上述測量方法則不能實現，此時應如何改進測量方案？4．若需對 L、C 參數的測量進行校準，應如何進行，寫出校準公式，校準公式中是否還含有 ω 參數？32 / 49邏輯分析儀原理及應用一、實驗目的1. 了解邏輯分析儀的基本工作原理。將測量值填入表 5－1 中第三欄。主電路板的短路塊 S102 接到左面，RLC 板的短路塊接下面（AO1） 。2．基于本實驗系統，完成 R、C 參數的測量，記錄測量數據，并對電阻測量進行誤差分析。表 6－1輸入幅度(峰值V)輸入頻率kHz選擇秒/格讀出秒格數估算周期估算頻率示波器頻率讀數選擇伏/格讀出峰峰值伏格數估算峰峰值示波器峰值讀數根據讀數計算有效值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秒/格 信號頻率＝1/ 信號周期信號峰峰值＝波形垂直伏格數伏/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 。而且儀器的體積小、耗電少，方便攜帶，可以在不同的計算機上使用。記錄測量的頻率值，并填入表 21：表 21　　信號頻率閘門時間 25Hz 250Hz 2kHz 20kHz 200kHz 2MHz1ms 不做 不做10ms 不做100ms 13 / 491s 4885 2410s 4885 24 20221提問：本實驗中測頻模式，閘門時間選用 10S 時，測量 2M 信號為什么會溢出？（２） 利用實驗箱上的信號源產生不同頻率的信號，波形可分別為方波、正弦波、三角波，幅度為 1V～5V,由虛擬電子計數器對其進行“測頻” ，選擇不同的閘門時間，對測量結果進行比較和分析。電子計數器的自動測頻/測周功能主要取決于中界頻率。9 / 49電子計數器原理及應用一、實驗目的1. 了解頻率測量的基本原理。 衰減 儀用放大電路 衰減電路 數據存儲器 EP接口 CPLD內 部 電 路 A/D轉換器 地 址 發 生 器 觸 發 方 式 選 擇 EP控 制 電 路 采 集 控 制 邏 輯 觸 發 源 選 擇 晶振 采 樣 頻 率 選 擇 后級放大電路 單通道輸入圖 1－5 數據采集部分一個通道的原理框圖2．系列化實驗板包括 R、L、C 電路實驗板、濾波器電路實驗板、溫度檢測實驗板、 CPLD 實驗板、鍵盤點陣實驗板、電路自裝實驗板（白板）等，如圖 1－6 所示。 S 1 0 2 短路塊 6 2 芯插座 ，實驗電路板A C 9 V溫度板用電源 E P P 插座 ，連接計算機并口鍵盤板接口電位器直流可調電壓S 1 0 1 短路塊 S 7 0 2 短路塊 S 6 0 2 短路塊 采集 1 通道輸入 A i n 1信號源 1 輸出 A o u t 1測頻輸入 F x采集 2 通道輸入 A i n 2信號源 2 輸出 A o u t 2直流電壓輸入 D C i n圖 1－3 電子測量實驗箱主板主板上的短路塊說明：短路塊名 短路位置 連接說明 使用場合2 / 49左邊 7109直流電壓差分輸入端 DC－不接地溫度實驗時使用S101右邊 109直流電壓差分輸入端 DC－接地通常情況下應用左邊 采集兩個通道輸入Ain1和 Ain2不連接通常情況下應用S102右邊 采集兩個通道輸入Ain1和 Ain2短接快速檢查實驗板時使用置于“no” 信號源 1輸出不加濾波一般情況S602置于“filter” 信號源 1輸出加濾波需加濾波置于“no” 信號源 2輸出不加濾波一般情況S702置于“filter” 信號源 2輸出加濾波需加濾波1．電子測量實驗箱實驗箱由五個基本功能模塊組成，即信號源模塊、高速數據采集模塊、測頻模塊、數電子測量字 I/O 模塊、以及直流電壓測量模塊構成。此外，實驗中根據需要可以再配備一些輔助儀器，如通用示波器、信號源等。該采集模塊既可以實現示波器的功能也可以實現交流電壓表等的功能。2）在運行軟件前要先打開實驗箱的電源。 當直接測頻和直接測周的量化誤差相等時，就確定了一個測頻和測周的頻率分界點，這個分界點的頻率值稱為中界頻率。（3）當選擇“自動”按鈕時，測頻/測周按鈕、時標選擇旋鈕和測頻/測周按鈕不使能，將自動根據被測信號與中界頻率的大小關系來確定采用測頻或測周方式，并顯示相關內容。由于采用 RAM 存儲器，可以快寫數慢讀數，或者慢寫數快讀數，這樣即使得即使在觀察緩慢信號或者觀測高速信號時顯示帶寬限制時也不會有閃爍現象。示波器顯示波形窗水平通道和垂直通道均為 10 格（div ） 。24 / 49R、L、C 參數測量一、實驗目的1．熟悉電阻、電感、電容（R、L、C ）元件參數測試的原理。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。（4）點擊“測量”，先根據面板的提示“狀態”來更換量程， “30～300” （單位為Ω）是最小量程，選好量程后，再根據采集得到的波形來更換增益“A1/A2” ，使兩個通道的幅度接近且不失真，如果量程已經選擇為最小量程仍然提示量程偏大或者量程已經選擇為最大量程仍然提示量程偏小，就只能改變增益“A1/A2”了。將測量結果（顯示值）填入表 5－3 中第二欄，并根據公式（5－10）和各90?測量參數計算理論值，填入表中。采樣電路在采樣時鐘控制下對信號進行采樣，采樣獲得的數據流送到觸發產生電路進行觸發識別，根據數據捕獲方式，在數據流中搜索特定的數據字（觸發字） ，當搜索到符合條件的觸發字時，就產生觸發信號。使用邏輯分析儀時，選用外時鐘，時鐘觸發，顯示點數 100~200 點。函數信號發生器計算機數據采集卡圖 1 交流電壓測量系統框圖42 / 49電壓信號通過數據采集卡的模擬輸入通道進入計算機，PCI6251 板卡引腳如圖 2所示。圖 3 DAQ 助手雙擊 DAQ 助手進入設置頁面： 圖 4 DAQ 助手設置一44 / 49 圖 5 DAQ 設置界面二 圖 6 DAQ 設置界面三45 / 49圖 7 DAQ 設置界面四 點擊 OK 完成確認。觀察虛擬邏輯分析儀中對應的輸入輸出的時序邏輯，并在表 94中畫出時序圖。 2）選擇字觸發方式，有可能沒有滿足條件的信號出現，則得不到測量結果。二、實驗內容1. 組合邏輯譯碼器 74138實驗。（7）通過這種單次測量測出電阻的參數后，可以將“循環”開關置于“on” ，來觀察該電阻多次測量的穩定性和重復性。（3）用雙蹤示波器分別監測實驗箱信號源輸出 Aout1 和采集輸入通道 Ain1 及 Ain2 信號（即圖 52 中 UU 2輸出）之一。 為幅度頻率可U調信號源。注意：實驗箱主板上方的 S102 短路塊位置放在左邊。3．SJ8002B 電子測量實驗箱示波器硬件結構（1）測量范圍及指標測量電壓幅度范圍：－20V～＋ 20V（峰峰值）測量頻率范圍：1Hz～1MHz采樣時鐘：20MHz ～數據緩存深度：64KB顯示波形的峰值、平均值、有效值和頻率、周期等參數。記錄測量的周期值，并填入表 24：表 24信號周期周期倍乘　　　 (5Hz) 20ms(50Hz) 2ms(500Hz) (5kHz) 20us(50kHz)2us()110100 不做1000 不做 不做10000 不做 不做 不做（5）利用函數信號發生器產生一個頻率為 60Hz,幅度為 3V左右的方波信號，由虛擬電子計數器對其進行“測周” ，選擇不同的時標頻率，對測量結果進行比較和分析。圖 23 測頻和測周時的誤差曲線5．測量時間和計數值（1）測頻模式測量時間＝閘門時間 T計數值 N= fx*T 閘門時間短，測量低頻信號，N 可能很小，甚至為 0，這種情況應避免。 二、實驗內容1. 頻率測量，并了解測頻方式下：閘門時間與測量分辨率關系。當采集完預置的點數后，微機通過 EPP 接口讀取采集數據，再經分析和處理后，將實驗結果顯示在屏幕上。也可以由用戶自己提供波形的數據，產生用戶所需的任意波形。2．使用本實驗箱內部數字示波器，去觀察外部信號源的信號波形。（2）采集模塊（數字示波器）采集模塊有 CH1 和 CH2 兩個采集數據輸入通道。把波形改為三角波、方波，用虛擬示波器觀測幅度和頻率，并與信號源相應的輸出值進行比較。其原理如圖 22 所示。 25所示。三、實驗器材1．SJ8002B 電子測量實驗箱 1 臺2．雙蹤示波器（60MHz 模擬或數字示波器） 1 臺3．函數信號發生器（0. 1Hz～10MHz ） 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1．數字示波器原理數字存儲示波器是用 A/D 變換器把模擬信號轉換成數字信號，然后把數據存儲在半導體存儲器 RAM 中。（2）先打開實驗箱電源，電源指示燈“亮” 。畫信號波形：（2）調節電子實驗箱，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，調節示波器，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。圖中 為實現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。 表 5－1 校準電阻測試校準電阻（Ω）選擇電阻量程 A1/A2測量值（讀數，Ω）絕對誤差（Ω） 相對誤差3001K3K10K30K100K300K29 / 493．外加電阻測試（1）選擇 5 個待測電阻，并用數字電壓表測量其阻值作為該電阻的實際值，填入表5－1 中第一欄和第二欄。（4）點擊“測量”，先根據面板的提示“狀態”來更換量程， “100u～1u”對應最小量程，選好量程后，再根據采集得到的波形來更換增益“A1/A2”使兩個通道的幅度接近且不失真，如果量程已經選擇為最小量程仍然提示量程偏大，可降低測試信號頻率（如選擇頻率 100Hz） ；如果量程已經選擇為最