电子测量技术 教学课件 作者 李延廷 第2章

27309-1a第2章　简单电子测量仪器2.1　数字万用表2.1.1　数字万用表的组成2.1.2　数字万用表的特点及主要技术指标2.1.3　数字万用表实例2.2　电容电感表2.2.1　电容电感表的组成2.2.2　电容电感表实例2.3　晶体管毫伏表2.3.1　晶体管毫伏表的组成2.3.2　晶体管毫伏表实例27309-1a第2章　简单电子测量仪器2.4　超高频毫伏表2.4.1　超高频毫伏表的组成2.4.2　超高频毫伏表实例2.5　数字频率计2.5.1　数字频率计的组成2.5.2　数字频率计的主要测量功能2.5.3　数字频率计实例2.6　实训1：基本电学量的测量2.7　实训2：数字频率计的使用27309-1a2.1　数字万用表2.1.1　数字万用表的组成2.1.2　数字万用表的特点及主要技术指标2.1.3　数字万用表实例27309-1a2.1.1　数字万用表的组成图2-1　数字万用表的组成框图27309-1a2.1.2　数字万用表的特点及主要技术指标1.数字万用表的特点2.数字万用表的主要技术指标27309-1a1.数字万用表的特点(1)功能多　数字万用表既能测量直流信号、较低频率的交流信号，又能测量电阻、电容、二极管的通断、晶体管的hFE等，大大扩展了功能。(2)指标高　直流电压测量输入范围大，最大达1000V(DC)；准确度高，最高可达10-7左右；读数速度快，可达500次/s；分辨率高，可达10-8，即1V输入量程时可分辨10nV；输入阻抗高，典型输入阻抗为10MΩ，输入电容为40pF；数字显示位数多，有的可达到8位半。(3)用途广　数字万用表体积小、价格低、便于携带，无论是在实验室和电子产品生产车间，还是在其他用电场所，它都是不可缺少的基本测量仪器。27309-1a2.数字万用表的主要技术指标(1)显示位数　显示位数是表示数字万用表精密程度的一个基本参数。(2)分辨率　分辨率即灵敏度，是指数字万用表能够反映出的被测电压最小变化值，即显示器末位跳动一个单位数字所需的电压值。(3)测量速度　测量速度是指在单位时间内以的准确度完成的最大测量次数，或一次完整测量所需的时间。(4)输入特性　输入特性主要是指输入阻抗。(5)测量误差　数字万用表的测量误差通常以它的固有误差或工作误差来表示。(6)抗干扰能力　数字万用表的抗干扰能力常用串模干扰抑制比和共模干扰抑制比来表示。27309-1a2.1.3　数字万用表实例1.面板2.主要技术指标3.使用及注意事项27309-1a1.面板图2-2　DT9205型数字万用表的面板27309-1a2.主要技术指标(1)测试功能、量程及准确度　DT9205型数字万用表的测试功能、量程及相应的准确度如表2-1所示。(2)环境温度　环境温度为(23±5)℃。(3)相对湿度　相对湿度＜75%。(4)最大显示　最大显示为1999(三位半)。(5)直流电压测量　输入阻抗为10MΩ；200mV量程的过载保护电压为250V，其他量程的过载保护电压为1000V直流或交流峰值。(6)交流电压测量　输入阻抗为10MΩ；200V、750V量程的频率范围为40～100Hz，其他量程的频率范围为40～400Hz；200mV量程的过载保护电压为250V，其余量程的过载保护电压为1000V直流或交流峰值。27309-1a2.主要技术指标(7)直流电流测量　过载保护为0.2A/250V熔丝(20A量程无熔丝)；最大输入电流为10A(20A最多输入10s)；测量电压降满量程为200mV。(8)交流电流测量　过载保护为0.2A/250V熔丝(20A量程无熔丝)；最大输入电流为10A(20A最多输入10s)；测量电压降满量程为200mV，频率范围为40～400Hz；显示值为平均值(正弦波有效值)。(9)电阻测量　过载保护电压为250V直流或交流峰值；开路电压＜1V(200MΩ档为2.8V)。(10)电容测量　过载保护电压为100V直流或交流峰值；测试频率约为400Hz；测定电压约为40mV。(11)二极管测量　过载保护电压为250V直流或交流峰值。27309-1a表2-1　DT9205型数字万用表的测试功能、量程及相应的准确度27309-1a表2-1　DT9205型数字万用表的测试功能、量程及相应的准确度27309-1a3.使用方法及注意事项1)使用前应认真阅读使用说明，熟悉面板上各开关、按键、插孔、旋钮等的功能及操作方法。2)在开始测量时会出现跳数现象，应等显示值稳定后再读数，否则会有误差。3)使用时要防止出现操作上的失误(如误用电流档去测量电压)，以免损坏仪表。4)不允许在高温(>40℃)或低温(<0℃)、强光、高湿度(相对湿度>80%)等恶劣条件下使用和存放数字万用表，以免损坏液晶显示屏和其他部件。5)测量交流电压时，应当用黑表笔(COM端)接触被测电压零电位端(仪表公共接地点或机壳)，以消除仪表对地分布电容的影响，减少误差。27309-1a3.使用方法及注意事项6)严禁在被测电路带电情况下测量电阻，决不允许测量电源的内阻，以免烧坏仪表。7)严禁在测量高压(220V以上)或大电流(0.5A以上)时拨动量程开关，以免触点产生电弧，烧坏开关触点。8)在用电阻档检测二极管、检查线路通/断时，红表笔接V/Ω插孔，带正电；黑表笔接COM插孔，带负电。9)将电源开关拨至ON位置，若液晶显示屏不显示任何数字，应检查电池是否失效，若电压过低，应及时更换新电池。10)为延长电池的使用寿命，每次使用完仪表应将开关拨至OFF位置。27309-1a2.2　电容电感表2.2.1　电容电感表的组成2.2.2　电容电感表实例27309-1a2.2.1　电容电感表的组成图2-3　电容电感表的组成27309-1a2.2.2　电容电感表实例1.面板2.主要技术指标3.使用方法及注意事项27309-1a1.面板①为电源开关，按下时，接通电源，弹起时，断开电源。②为液晶显示屏，用于显示测量数值和单位。③为功能转换及量程选择旋钮。④为被测元件插孔，两个插孔分别插入被测元器件的两个引脚。⑤为外接表笔插孔，V+、I+接红表笔，V-、I-接黑表笔。27309-1a1.面板图2-4　KT-6243型电容电感表的面板27309-1a2.主要技术指标(1)测量电容(2)测量电感(3)最大显示　最大显示为1999。(4)电源　电源电压为9V。(5)工作条件　标准温度条件为(23±2)℃，工作温度范围为0～50℃，相对湿度＜80%RH。27309-1a3.使用方法及注意事项1)使用前，应熟悉面板上各开关、按键、插孔、旋钮的功能及操作方法。2)在开始测量时会出现跳数现象，应等到显示值稳定后再读数。3)在测量前，必须仔细核对量程开关，检查无误后才能开始测量。4)不允许在高温或低温、高湿度、强光等恶劣条件下使用和存放电容电感表，以免损坏液晶显示屏和其他部件。5)严禁在被测元件带电情况下进行测量，外接测量时红表笔插V+、I+，黑表笔插6)将电源开关拨至ON位置，若液晶显示屏上不显示任何数字，应检查电池是否失效，若电压过低，应及时更换新电池。7)为延长电池的使用寿命，每次使用完仪表应将电源开关拨到OFF位置。27309-1a2.3　晶体管毫伏表2.3.1　晶体管毫伏表的组成2.3.2　晶体管毫伏表实例27309-1a2.3.1　晶体管毫伏表的组成图2-5　放大—检波式晶体管毫伏表组成框图27309-1a2.3.2　晶体管毫伏表实例1.主要技术指标2.使用方法27309-1a1.主要技术指标1)电压测量范围为100μV～300V，分为12档，即1mV、3mV、10mV、30mV、100mV、300mV、1V、3V、10V、30V、100V、300V。2)电平测量范围为-72～32dB(600Ω)。3)工作频率范围为20Hz～1MHz。4)固有误差≤±3%(基准频率为1kHz)。5)频率范围为100Hz～100kHz时，频率响应误差≤±3%；频率范围为20Hz～1MHz时，频率响应误差≤±5%。6)工作误差极限≤±8%。7)工作频率为1kHz时输入阻抗>1MΩ。8)使用的电源：220(1±10%)V，50(1±4%)Hz，功耗为3W。27309-1a图2-6　DA-16型晶体管毫伏表的前面板27309-1a2.使用方法(1)前面板　DA-16型晶体管毫伏表的前面板如图2-6所示。(2)操作方法及注意事项27309-1a2.4　超高频毫伏表2.4.1　超高频毫伏表的组成2.4.2　超高频毫伏表实例27309-1a2.4.1　超高频毫伏表的组成图2-7　超高频毫伏表的组成框图27309-1a2.4.2　超高频毫伏表实例1.面板2.主要技术指标3.使用方法及注意事项27309-1a1.面板①　为显示窗口，刻度为两行，上行0～1.0，下行0～3.0，指针读数根据所选量程为1×10n(或3×10n)来读取上行(或下行)刻度值。②　为机械调零电位器，用于机械调零。③　为量程开关，可选择8个档级的量程。④　为电源开关，按下时电源接通，弹起时电源关断。⑤　为电源指示灯，当电源接通时灯亮，关断时灯灭。⑥　为输入端口，用于连接测试线。⑦　为校准输出端口，接校准探头。⑧　为校准按钮，弹起时，电气调零旋钮起作用，按下时，校准调节旋钮起作用。⑨　为电气调零旋钮，用于进行电气调零。27309-1a1.面板图2-8　DA22B型超高频毫伏表的面板27309-1a2.主要技术指标(1)测量电压范围　交流电压测量范围为1mV～10V，共有8档量程，即3mV、10mV、30mV、100mV、300mV、1V、3V、10V。(2)测量频率范围　被测电压的频率范围为10kHz~500MHz。(3)输入阻抗　工作频率为100kHz时，输入电阻大于50kΩ，工作频率为100MHz时输入电容小于2pF。(4)基本准确度　基本准确度为±2%。(5)基准条件下的频率影响误差　工作频率为100kHz～50MHz时，频率影响误差为±3%；工作频率为10kHz～500MHz时，频率影响误差为±10%。27309-1a3.使用方法及注意事项1)在接通电源前，应先进行机械调零。2)接通电源，预热15min，将测试探头连接到输入端口，将探头的芯线和地线短接，转动调零旋钮进行电气调零，使指针指到零位；然后将探头连接到校准输出端口，转动校准旋钮进行校准，使指针指到满刻度处。3)将被测高频信号从输入端口接入，选择合适的量程，并对应量程读出指示值。4)当被测信号电压高于10V时，应将测试探头插入100∶1分压器进行测量，读出指示值后倍乘100，即可得到被测信号的电压。5)当发现仪器调零正常，但被测信号无法输入时，一般是探头损坏。27309-1a2.5　数字频率计2.5.1　数字频率计的组成2.5.2　数字频率计的主要测量功能2.5.3　数字频率计实例27309-1a2.5.1　数字频率计的组成(1)输入通道　输入通道即输入电路，接受被测信号并对其进行放大整形，然后送入闸门(即主门)。(2)计数显示电路　计数显示电路是一个十进制计数显示电路，用于对通过闸门的计数脉冲进行计数，并以十进制方式显示计数结果。(3)标准时间产生电路　标准时间信号由石英晶体振荡器(即晶振)提供，作为电子计数器的内部时间基准。(4)逻辑控制电路　逻辑控制电路产生各种控制信号，用于控制数字频率计各单元电路的协调工作。27309-1a2.5.1　数字频率计的组成图2-9　数字频率计的基本组成框图27309-1a2.5.2　数字频率计的主要测量功能1.测量频率2.测量周期3.测量频率比4.累加计数5.自检27309-1a1.测量频率图2-10　数字频率计测量频率的原理框图27309-1a2.测量周期图2-11　数字频率计测量周期的原理框图27309-1a3.测量频率比27309-1a4.累加计数累加计数是指在限定时间内，对输入计数脉冲进行累加。其测量原理与测量频率相似，不过此时门控电路由人为控制。当门控电路启动(即闸门开启)时，计数脉冲进入计数器计数；当门控电路停止工作(即闸门关闭)时，终止计数，累加计数结果由显示电路显示。27309-1a5.自检27309-1a2.5.3　数字频率计实例1.面板2.主要技术指标3.使用方法27309-1a1.面板①　为电源开关(POWER)。按下时电源接通，LED显示本机型号两秒钟；弹起时，电源断开。②　为暂停/保持键(HOLD)。按下时，仪器锁定在当前工作状态，显示保持不变；弹起后，进入正常工作状态。③　为复位键(REST)。按下时，计数器复位，可开始新一轮测试。④　为闸门时间选择键(GATETIME)，用于选择不同的闸门时间，闸门时间越长，分辨率越高。⑤　为自校检查键(CHECK)。按下时，8位显示器同时从0~9字符反复显示，检查计数器及显示功能是否正常。27309-1a1.面板⑥　为计数功能键(A.TOT)，用于累加计数测量，只对A通道进行计数。按下时，计数器开始计数，并将计数结果实时显示出来。弹起时，计数显示保持不变。再次按下计数功能键，计数器将清零并从零开始计数。⑦　为周期测量键(A.PERI)。该键按下并用闸门时间选择键选择闸门时间后，可从A通道进行周期测量。⑧　为10Hz~10MHz量程键(A.FREQ10MHz)。被测信号频率在此范围时，需按下此键。⑨　为10~100MHz量程键(A.FREQ100MHz)。被测信号频率在此范围时，需按下此键。27309-1a1.面板图2-12　F1000L型数字频率计的面板27309-1a2.主要技术指标(1)频率测量(A通道输入)(2)频率测量(B通道输入)(3)周期测量(A通道输入)(4)累计测试(A通道输入)(5)自检(6)输入特性(A通道输入)(7)输入特性(B通道输入)(8)时基(9)一般情况27309-1a3.使用方法(1)使用前的准备(2)测量频率(3)测量周期(4)累计计数27309-1a(1)使用前的准备 1)检查电源电压 2)开机自检 3)复零27309-1a(2)测量频率 1)根据所需测量信号的频率大致范围选择A通道或B通道进行测量。 2)A通道测量时，根据输入信号的幅度大小决定衰减键置×1或×20位置。 3)A通道测量时，应根据输入信号频率的高低决定低通滤波器按键是否按下。 4)根据所需的分辨率选择适当的闸门时间。27309-1a(3)测量周期 1)被测信号输入A通道并按下周期测量键A.PERI。 2)根据输入信号的频率高低和幅度大小决定低通滤波键和衰减键是否按下。 3)根据所需的分辨率选择适当的闸门时间。27309-1a(4)累计计数 1)被测信号输入A通道并按下计数功能键A.TOT。 2)根据输入信号频率高低和幅度大小决定低通滤波键和衰减键是否按下。 3)计数功能键A.TOT弹起后，计数控制门关闭，显示停止前的计数结果。 4)当计数值超过99999999后，溢出指示灯自动点亮，显示的数值为计数器的累计尾数。27309-1a2.6　实训1：基本电学量的测量1.实训目的2.实训设备3.实训4.实训要求27309-1a1.实训目的1)熟悉数字万用表的各种标志符号的含义。2)掌握用数字万用表对基本电学量的测量方法。27309-1a2.实训设备1)数字万用表1只。2)直流稳压电源1台。3)电阻、二极管、晶体管、电容、电感若干。27309-1a3.实训内容(1)交流电压的测量　用数字万用表测量室内交流电。(2)直流电压的测量　用数字万用表测量直流稳压电源的输出电压。(3)电流的测量　测量单管共射极放大电路的电源供电电流。(4)电阻的测量　测量给定的若干个色环电阻的阻值。(5)电容的测量　测量200μF以下电容的电容值。27309-1a3.实训内容(6)电感的测量　检测电感线圈的质量。(7)二极管的测量　检测二极管的质量。(8)晶体管的测量　将数字万用表量程转换开关转到二极管符号位置，测量晶体管的好坏，并判断晶体管的管型、引脚名称；将数字万用表量程转换开关转到“hFE”处，根据所判断的管型，将晶体管的三个引脚插入相应管型的E、B、C孔内，测量晶体管的放大倍数。27309-1a表2-2　交流电压的测量27309-1a表2-3　直流电压的测量27309-1a表2-4　电阻的测量27309-1a表2-5　电容的测量27309-1a4.实训报告要求1)写出实训目的、实训设备和实训内容。2)记录并分析各项测试数据。3)为什么数字万用表的直流电压量程最高为1000V，而交流电压量程最高为750V？27309-1a2.7　实训2：数字频率计的使用1.实训目的2.实训设备3.实训内容4.实验报告要求27309-1a1.实训目的1)熟悉数字频率计面板上各开关、按钮的作用。2)掌握数字频率计的基本使用方法。27309-1a2.实训设备1)数字频率计1台。2)低频信号源1台。3)高频信号源1台。27309-1a3.实训内容(1)自校检查　打开电源开关，选择数字频率计的自校功能，改变闸门时间，观察计数器的显示值，检查数字频率计是否正常。(2)频率测量　选择数字频率计的频率测量功能，用信号源输出待测信号。(3)周期测量　选择数字频率计的周期测量功能，用信号源输出待测信号。(4)频率比测量　选择数字频率计的频率比测量功能，利用高频信号源的输出信号作为A通道输入信号，低频信号源的输出信号作为B通道的输入信号。(5)累加计数　选择数字频率计的累加计数功能，利用低频信号源输出的信号作为计数信号，观察计数功能。27309-1a4.实验报告要求1)写出实训目的、实训设备和实训内容。2)记录并整理实验数据。3)在测量频率时，闸门指示灯熄灭前显示的数值是否为本次测量频率值？4)在实训中，为提高频率测量的准确度，应如何选择闸门时间？