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版本本核电子学实验讲义
《核电子学与核辐射仪器》
实
验
讲
义
核技术教研室
2010年版
目录
核电子学实验基础·······························································································1
实验注意事项·······································································································7
实验1闪烁探测器·····························································································9
实验2线性放大器···························································································14
实验3单道脉冲幅度分析器·············································································19
实验4峰值保持器·····························································································24
实验5A/D转换电路··························································································30
实验6整机仪器的组装及应用·········································································36
核电子学实验基础
一、数字示波器的使用
1、示波器前面板和用户界面
核电子实验室使用的是RIGOLDS5102CA型数字示波器,该示波器的外形见图1。
图1RIGOLDS5102CA数字示波器
(1)界面认识
示波器面板上包括旋钮和功能按键。
旋钮的功能与其他示波器类似。
显示屏右侧的一列5个灰色按键为菜单操作键(自上而下定义为1号至5号)。
通过它们可以设置当前菜单的不同选项。
其它按键(包括彩色按键)为功能键,通过它们可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。
图2DS5102CA面板操作操作说明
(2)探头补偿
在首次将探头与任一输入通道连接时,需要进行此项调节,使得探头与输入通道相配。
未经补偿或补偿偏差的探头会导致测量误差或错误。
若需调整探头补偿,请按如下步骤:
①将探头菜单中的衰减系数和探头上开关设定为一样的值,都为1X或10X,通常都设为10X,并用探头将通道1和探头补偿器相连。
打开通道1,然后按AUTO键自动设置;
②检查所显示波形的形状;
图3补偿过渡图4正确补偿图5补偿不足
③如必要,用非金属质地的改锥调整探头上的可变电容,直到屏幕显示的波形如图4所示的“补偿正确”。
2、仪器检查
在使用仪器前,通常通过自检信号对仪器做一次快速功能检查,以核实本仪器运行正常。
具体步骤如下:
(1)接通电源,打开示波器开关,仪器执行所有自检项目,并确认自检;
(2)用示波器探头将信号接入通道1(CH1),将探头上的开关设定为10X,并用探头线将通道1与探头补偿器相连;
(3)探头设置与示波器中同比例的衰减系数(默认通常设定10X),从而使得测量结果正确反映被测信号的电平;
(4)按住AUTO按键几秒钟内,可以看到方波显示(1kHz,峰峰值约3V)。
(5)同样的方法检查通道2(CH2),按0FF功能按钮以关闭通道1,按CH2功能按钮以打开通道2,重复步骤2、步骤3步骤4。
3、使用实例
观测电路中一未知信号,迅速显示和测量信号的频率和峰峰值。
(1)迅速显示该信号,请按如下步骤操作:
①将探头菜单衰减系数设定为1X,并将探头上的开关设定为1X;
②将通道1的探头连接到电路被测点;
③按下AUTO(自动设置按钮)。
示波器将自动设置使波形显示达到最佳。
在此基础上,您可以进一步调节垂直、水平档次,直至波形的显示符合您的要求。
(2)进行自动测量
示波器可对大多数显示信号进行自动测量。
欲测量信号频率和峰峰值,请按如下步骤操作:
①测量峰峰值
按下MEASURE按钮以显示自动测量菜单→按下1号菜单操作键以选择信源CH1→按下2号菜单操作键选择测量类型:
电压测量→按下2号菜单操作键选择测量参数:
峰峰值。
此时,您可以再屏幕左下角发现峰峰值的显示。
②测量频率
按下3号菜单操作键选择测量类型:
时间测量→按下2号菜单操作键选择测量参数:
频率。
此时,您可以再屏幕下方发现频率显示。
4、使用要求
(1)熟练使用示波器观察测量点脉冲;
(2)能够使用示波器测出脉冲的幅度、宽度和频率。
二、信号发生器的使用
1、信号发生器前面板和用户界面
核电子实验室使用信号发生器如图6所示。
图6SFG2004信号发生器
(1)界面认识
信号发生器面板上包括旋钮和功能按键。
旋钮的功能主要用于各种输出信号的微调。
显示屏上面的按钮功能是对输出波形进行选择(可选择输出三角波、方波和正弦波)。
显示屏右侧的按钮主要用于调节输出脉冲的频率,灰色的大旋钮用于对输出频率进行微调。
显示器下方的3个旋钮主要用于对输出模拟信号幅度、补偿的调节。
图7SFG2004信号发生器面板操作操作说明
(2)使用步骤
①开机接通电源,预热一段时间,待输出稳定后,即可使用;
②根据需要,按下相应的“波形选择按钮”,选择适当的波形;
③根据所需输出信号的频率,选择对应的“频率单位”,输入适当的输出信号频率;
④根据所需输出信号的幅度,调节输出信号幅度大小,必要时可连接示波器观察。
注意实验中用50Ω负载输出端。
2、使用实例
用示波器观察信号发生器输出波形(三角波、正弦波和方波)。
(1)用信号线将信号发生器的50Ω负载输出端和示波器的CH1输入端连接起来;
(2)打开信号发生器和示波器,并等待一段时间;
(3)调节信号发生器的输出波形选择按钮,使其输出方波;
(4)调节信号发生器的幅度旋钮,是输出信号幅度为1V。
(5)重复(3)和(4),是信号发生器输出1V的三角波和正弦波。
3、使用要求
(1)熟练使用信号发生器输出各种波形;
(2)能够使用信号发生器调节输出脉冲的幅度和频率。
三、稳压电源的使用
1、稳压电源前面板和用户界面
核电子实验室使用的稳压电源如图8所示。
图8LM1719A直流稳压电源
(1)界面认识
在许多电子线路中,要求输入的电压稳定、连续可调,并有较大的工作电流。
直流稳压电源可满足此种要求。
稳压电源为双路输出电流1A、2A、3A;输出电压范围为0~30V,连续可调。
面板设置较为简单(图9),使用时应该根据要求操作。
图9LM1719A型直流稳压电源面板介绍
(2)使用步骤
①开启电源开关,指示灯亮,表示电源接通,应预热10min;
②面板上设有两个电压表和两个电流表,为两路电源分别使用。
还有“电压监视”和“电流监视”的电压表和电流表。
若需监视电压、电流时,调节“电压粗调及细调”旋钮,即可得到所需的电压值;
③若过载或短路,电源保护无输出时,应排除过载或短路故障,按“启动”按钮,电源即可恢复输出;
注意:
实验中使用电压档若发现C.C灯亮了,请立刻关闭电源,查找短路故障,排除故障后才能打开开关!
④输出电压由接线柱“+”、“-”端供给,“地”接线柱仅与机壳相连。
与其他仪器连接时,需注意“共地”问题;
⑤若是需要+5V、-5V电压可以直接接到最右边的5伏电源接线柱上(如图10所示)。
需要单极性电压时,使用左面的两组接线柱中的一组,把GND端和“-”端连在一起(如图11所示)。
如需要双极性电源,则把两组电源的中间四根接线柱连在一起形成共地端(如图12所示)。
注意:
核电子实验一般用的都是双极性电源,所以在接线的时候一定要注意!
图105V电源连接示意图
图110~30V单极性电源连接示意图
图120~30V双极性电源连接示意图
2、使用要求
(1)掌握稳压电源的各种接法,特别是双极性接法;
(2)能够熟练的使用稳压电源为实验电路板提供各种直流电源。
实验注意事项
一、基础仪器使用注意事项
1、示波器使用注意事项
(1)使用前请检查所使用示波器的器件是否完整(整个示波器包括示波器本身、一根探针、一根信号线和一本使用说明书),如发现不完整请上报实验老师;
(2)使用示波器前一定要先进行仪器检查,以便发现问题;
(3)在使用示波器过程中,对示波器的操作界面请温柔对待,不要乱按乱旋;
(4)在使用示波器探针的过程中,一定要轻轻的接触观测点,要做到手不离探针,如发现把探针插入观测点而导致探针弯曲的,后果自负;
(5)实验完后,请把示波器的探针和信号线收回到包里。
2、信号发生器使用注意事项
(1)使用信号发生器前,请先预热10分钟左右;
(2)在使用信号发生器的过程中,请对信号发生器的操作界面温柔点,不要乱按乱旋;
(3)实验过程中,如果信号发生器出现问题,请立刻报告实验课老师。
3、稳压电源使用注意事项
(1)使用稳压电源之前,请认真学习其使用手册和实验电路图,明确实验电路所需电压为多少,这个电源如何通过稳压电源获取;
(2)打开稳压电源之前,一定要检查所连电路是否有短路的地方,在确认没有短路之后再打开电源开关;
(3)使用稳压电源的时候,其电流调节旋钮请不要旋到最大或最小,因为这样容易导致稳压电源短路;
(4)使用稳压电源的过程中,一旦发现指示灯变成绿色,请立刻关闭电源;
(5)实验完成后,请将稳压电源的连线收拾好。
二、单元电路板使用注意事项
(1)实验前,一定要认真仔细的看实验电路板的电路图,明确该电路所需的电源及各个观测点;
(2)拿到实验电路板后,请先检查该电路板是否完好,如发现问题,请报告实验课老师。
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(3)要好好对待实验电路板,轻拿轻放,在不测量的时候,请将电源关掉;
(4)调节电路板的时候,不要太用力,以免损坏元件;
(5)实验完后,请将电路板上的连线拔出,并将其收回到实验箱里,在实验老师检查完电路板之后,才可离开。
三、实验过程注意事项
1、实验前一定要预习,并在上实验课的时候上交实验预习报告;
2、实验课迟到1分钟扣10分,如果开课10分钟不到的就以旷课论处(请假的学生请出示正规请假条);
3、上课过程中一定要注意听课,严格遵守学生手册的规定;
4、实验过程中,在连接好电路之后,一定要让实验课老师检查连线是否合格。
如果私自通电导致实验仪器损坏的,要负责维修直至仪器恢复正常;
5、实验当中,遇到不懂的问题就问,如果电路在老师检查后通电出现问题的,请立刻断掉电源;
6、实验的结束以实验结果检查通过为标准,如果实验无结果就以没参加实验论处(特殊情况另当别论);
7、实验结束后一定要保持实验室的清洁卫生,如果发现有乱丢垃圾的,参与整个实验的学生都要受到扣分处罚;
8、实验结束后,一定要将仪器设备等收拾好,如实验完后发现没收拾的,操作分为0分;
9、实验报告请勿抄袭(一组几个人的,除了实验数据可以一样外,其它请勿抄袭),如发现抄袭按60分/n(n代表实验报告抄袭
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