仪器仪表实训实习报告.docx
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仪器仪表实训实习报告
《电气自动化相关实验室
认识实习》项目
仪器仪表实训实习报告
专业:
电气工程及其自动化
班级:
电气一班
姓名:
指导教师:
二○一五年十二月二十一日
目录
1便携式万用表(V9807A)1
2台式万用表(CDM-8045A)5
3示波器(YB4328)6
4便携式电感电容表17
5三用校表仪(D030-A)17
6摇表(绝缘测试表)20
7函数信号发生器(EE1642B型函数信号发生器/计数器)21
8LCR数字电桥23
9钳表25
1.便携式万用表(V9807A)
现在,数字式测量仪表已成为主流,有取代模拟式仪表的趋势。
与模拟式仪表相比,数字式仪表灵敏度高,准确度高,显示清晰,过载能力强,便于携带,使用更简单。
1.1便携式万用表具有测量交直流电压,交直流电流、频率、三极管放大倍数、电阻,三极管,电容等多项功能。
该表为四位半万用表,用DC9V电源驱动,最大显示19999,每秒采样3次。
下图是V9807A万用表的图示,根据图示作简单介绍。
结构介绍:
①液晶显示器:
显示仪表测量的数值。
②电源开关:
启动及关闭电源;当仪表使用约20±10分钟后,仪表便自动断电进入休眠状态;若要重新启电源,再按两次“POWER”键,就可重新接通电源。
关电前屏幕会闪烁。
③保持开关:
按下此功能,仪表当前所测数值保持在液晶显示器上并出现“H”符号,再次按下,“H”符号消失,退出保持功能状态。
④背光开关:
启动及关闭背光源;但是注意背光灯亮时,工作电流增大,会造成电池使用寿命缩短及个别功能测量时误差变大。
⑤三极管hFE测试插座:
用于测量晶体三极管的hFE数值大小。
⑥旋钮开关:
用于改变测量功能及量程。
⑦电容测试插座:
用于测试电容量的插孔。
⑧电压、电阻及频率测试插座。
⑨公共地。
⑩小于200mA电流测试插座。
⑾20A电流测试插座。
⑿万用表表笔。
携带式万用表(VC9807A+)示意图
1.2使用方法
1.2.1使用原则
先选档,再测量。
测量前先确定测量的对象(电阻?
电压?
直流电流……),同时估算出量程(不清楚量程的首先置最大档),选取合适档位。
选档时注意,要求不带电换档;测电阻时,不带电测量;测电容时先放电。
1.2.2电阻测量
1)将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“V/Ω/Hz”插孔。
2)将量程开关转至相应的电阻量程上,将两表笔跨接在被测电阻上。
3)注意事项:
A如果电阻值超过所选的量程值,则屏幕会显“1”,这时应将开关转至相应档位上;当测量电阻值超过1MΩ以上时,读数需几秒时间才能稳定,这在测量高电阻时是正常的。
B当输入端开路时,则显示过载情形。
C测量在线电阻时,必须确认被测电路所有电源已关断而所有电容都已完全放电时,才可进行。
同时测试时应将电阻的一端从回路断开,否则测到的将是回路的阻值。
D请勿在电阻量程档位输入电压,这是绝对禁止的,虽然仪表在该档位上有电压防护功能,但是还有可能损害仪表。
1.2.3二极管及通断测试
1)将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“V/Ω/Hz”插孔(注意红表笔极性为“+”)。
2)将量程开关置于“
”档,并将表笔连接到待测试二极管,读数为二极管正向压降的近似值,其单位为“mV”。
3)将表笔连接到待测线路的两点,如果内置蜂鸣器发声,则两点之间电阻值低于约(70±20)Ω。
4)注意:
禁止在“
”档输入电压,以免损坏仪表。
1.2.4电压测量
1)黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“V/Ω/Hz”插孔。
2)将量程开关转至相应的交直流电压量程上,然后将测试表笔并接在待测回路上。
红表笔所接的该点电压与极性显示在屏幕上(直流电有极性而言)。
3)注意事项
A如果事先对被测电压范围没有概念,应将量程开关转到最高的档位;然后根据显示值转至相应档位上,如屏幕显“1”,表明已超过量程范围,须将量程开关转至相应档位上。
B测试前各量程存在一些残留数字,但不影响测量准确度。
C输入电压切勿超过额定值(直流1000V、交流700V),如超过,则有损坏仪表电路的危险。
D当测量高电压电路时,千万注意避免触及高压电路。
E直流电压阻抗10MΩ,交流电压为2M阻抗;交流电压,被测信号200V以下,量程频率响应为40~400Hz,700V量程频率响应为40~200Hz,交流显示为正弦波有效值。
1.2.5电流测量
1)将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“mA”插孔中(最大为200mA),或红笔表插入“20A”中(最大为20A)。
2)将量程开关转至相应DC(或AC)A档位上,然后将仪表串入被测电路中,被测电流值及红色表笔点的电流极性将同时显示在屏幕上(直流电有极性而言)。
3)注意事项
A如果事先对被测电流范围没有概念,应将量程开关转到最高的档位,然后根据显示值转至相应档上;如屏幕显示“1”,表明已超过量程范围,须将量程开关转至相应档位上。
B200mA档万用表内装有保险丝,超量程会将保险丝熔断。
20A档无保护,大电流使用时不允许使用时间超过10秒,千万要注意,过大的电流将使电路发热,将导致仪表损坏。
C测试前各量程存在一些残留数字,但不影响测量准确度。
D交流电流频率响应40~200Hz,显示为正弦波有效值。
E我们不推荐使用便携式万用表电流档测电流。
1.2.6电容测量
1)将量程开关转至电容档位上,被测电容插入电容测试插座,电容值将显示在屏幕上。
2)注意事项:
A如果事先对被测电容范围没有概念,应将量程开关转到最高的档位;然后根据显示值转至相应档位上;如屏幕显“1”,表明已超过量程范围,须将量程开关转至相应档位上。
B在将电容插入测试插座前,屏幕显示值可能尚未回到零,残留读数会逐渐减小,但可以不予以理会,它不会影响测量的准确度。
C大电容档测量严重漏电或击穿电容时,将显示一些数值且不稳定。
D请在测试电容容量之前,必须对电容应充分地放电,以防止损坏仪表。
E对有极性的电容器,要注意正负极。
F单位:
1F=
mF=
uF=
nF=
pF
1.2.7三极管hFE测量
1)将量程开关置于“hFE”档。
2)确定所测晶体管为NPN型或PNP型,将发射极、基极、集电极分别插入相应的插孔。
三极管的放大倍数hFE显示在屏幕上。
1.2.8频率测量
1)将表笔或屏蔽电缆插入“COM”和“V/Ω/Hz”插孔。
2)将量程开关转到频率档上,将表笔或电缆跨接在信号源或被测负载上。
3)注意事项:
A输入超过10Vrms时,可以读数,但可能超差。
B在噪声环境下,测量小信号时最好使用屏蔽电缆。
C在测量高电压电路时,千万不要触及高压电路。
D禁止输入超过250V直流或交流峰值的电压值,以免损坏仪表。
1.2.9电导测量(仅VC9807A+)
1)将黑表笔插入“mA”插孔,红表笔直插入“V/Ω/Hz”插孔中。
2)将量程开关转到“nS”档上,将测试表笔连接到绝缘电阻上。
3)注意事项:
A当仪表无输入时,如开路情况屏幕显示“000.0”。
B如果电导的读数大于100nS,请将量程开关转至“Ω”量程,测量其电阻值,但必须将黑表笔插入“COM”插孔。
C禁止输入电压值,以免损坏仪表。
D单位:
1nS=10-9S,S=
1.3仪表使用注意事项
1)档位标志不清楚可以通过看液晶屏幕上的小数点的位置来判断是处于哪一档。
2)各量程测量时,禁止输入超过量程的极限值。
3)36V以下的电压为安全电压,在测高于36V直流、25V交流电压时,要检查表笔是否可靠接触,是否正确连接、是否绝缘良好等,以避免电击。
4)切换功能和量程时,表笔应离开测试点。
5)选择正确的功能和量程,谨防误操作,切不可用电流档去测电压。
该系列仪表虽然有超量程保护功能,但为了安全起见,多加注意。
6)注意防水、防尘、防摔;不宜在高温高湿、易烯易爆和强磁场的环境下存放、使用仪表。
7)使用湿布和温和的清洁剂清洁仪表外表,不要使用研磨剂及酒精等烈性溶剂。
8)当屏幕显示出“
”符号时,应更换DC9V电池;在更换电池或保险丝前,请将测试表笔从测试点移开,并关闭电源开关。
9)测量完毕,应将量程开关拨到最高电压挡,并关闭电源。
10)如果长时间不使用,应取出电池,防止电池漏液腐蚀仪表。
11)安全符号说明:
2台式万用表(CDM-8045A)
2.1前面板及功能介绍
台式万用表作用大致同便携式万用表,但测量速度更快、精度更高、可靠性更好。
下图是台式万用表(CDM-8045A)的结构图:
结构说明:
1)“POWER”红色按钮:
电源开启/关闭按钮。
2)“V-Ω”插孔:
它对“COM”端插孔为电压、电阻测量接线柱。
3)“mA”插孔:
它对“COM”端插孔为2A以下电流测试接线柱,此接线柱内有一根2A的保险丝,旋开接线柱可以进行更换。
4)“20A”插孔:
它对“COM”端插孔为2A-20A电流测试接线柱;mA、20A和COM三个接线柱两两间相当于短路。
5)“TRUERMS”自锁按钮用于选择测试时是否考虑测试信号中的直流分量;这一点在测试带有直流分量的小信号(mV)时可以明显观察到这个开关置于不同位置时测量值的变化。
6)量程20MΩ(20A)是电阻20MΩ、电流20A量程的专用键。
7)下部的其他按钮主要用于对测量对象及量程的选择。
2.2使用方法
1)台式万用表的使用方法大致和便携式万用表测量类似。
测试前选择合适的测量插孔,再根据要求按下对象及量程按钮。
量程按钮上方有对应的交/直流电压、电流、电阻量程标记,测试前选择合适的量程。
先选档、再测试。
(对应的交、直流电流测试,“mA”接线柱对应前五个档位,20A接线柱对应最后一个档位。
)
2)测试交流显示为真有效值,频率响应范围为10KHz。
2.3使用注意事项
1)在预先不知道被测信号幅度的情况下,应先把量程键放在最高档。
2)当显示出现闪“0000”(过载)时,应立即将量程键切换致最高档,否则应立即拔出输入线,检查被选择的功能键是否出现错误或有其它故障(如输入信号过大或有内部故障等)。
3)测量电压时不应超过最大输入电压(直流1200V,交流1000V)。
4)测量电流时,输入线不要插错,不将大于2A输入线插在2A端子上,不将大于20A插在20A端子上。
面板2A输入端超量程会烧断保险丝,同时注意必须在断开电路才能更换保险丝。
5)仪器不经常使用,应定期通电,时间一般为三个月。
6)接线柱容易松动损坏,使用时小心爱护。
3示波器(YB4328)
3.1功能介绍说明
我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表,是电子测量中一种最常用的仪器,它能够直接观测和真实显示被测信号。
比如可以直接观测一个脉冲信号的前后沿、脉宽、上升时间、下降时间等参数,这是其它仪器很难做到。
普通的电压表是在其刻度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。
而示波器则与其不同。
示波器具有屏幕,它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化,即波形。
示波器和电压表之间的主要区别是:
1)电压表可以给出被测信号的数值,这通常是有效值即RMS值。
但是电压表不能给出有关信号形状的信息。
有的电压表也能测量信号的峰值电压和频率。
然而,示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。
2)电压表通常只能对一个信号进行测量,而示波器则能同时显示两个或多个信号。
3.2示波器的分类
3.3示波器的主要性能指标
1)频带宽度
一般我们用频带宽度来看示波器的性能的优劣。
在模拟示波器中,带宽指的是可以在示波器上观测到的最高频率信号。
普通示波器一般在20MHz左右。
在数字示波器中,带宽指模拟带宽和数字实时带宽两种,示波器所标示的为模拟带宽,它指的是测量重复周期信号能力,而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。
厂家声称示波器的带宽能达到多少兆,实际上指的是模拟带宽,数字实时带宽是要低于这个值的。
当然了,带宽不是越宽越好,带宽越宽则示波器的价格越贵。
选用示波器要合适,如果要测量一个几百K的信号,则需一个普通的示波器就可以完全可以了。
2)通道数
通道数是指示波器可同时观测的波形数量,有单路、双路及多路之分。
一般示波器是双路的。
3)余辉时间
在模拟示波器的屏幕上,内壁涂有一层荧光粉,在电子的轰击下发光。
当电子移去后,光点仍然能在屏幕上保持一定的时间,所延迟的时间称为余辉时间,不同的荧光材料其余辉时间不同。
最常用的荧光物质是P31,其余辉时间小于一毫秒(ms)。
而荧光物质P7的余辉时间则较长,约为300mS,这对于观察较慢的信号非常有用
一般我们把小于10us的称极短余辉,10us~1ms称短余辉,1ms~0.1s称中余辉,0.1s~1s称长余辉,大于1s称极长余辉。
一般应用中余辉就可以了,但在观测控制理论、电机控制等波形时,由于信号的频率比较低,如用中余辉的示波器进行观测时,看不清波形的变化,所以要用长余辉的示波器。
3.4模拟示波器控制件的作用
结合示波器的面板结构图,叙述简单使用。
例图3.3-1:
1)电源开关(POWER):
按入此开关,仪器电源接通,指示灯亮。
2)亮度(INTENSITY):
光迹亮度调节,顺时针旋转光迹增亮。
3)聚焦(FOCOUS):
用以调节示波管电子束的焦点,使显示的光点成为细而清晰的圆点。
4)光迹旋转(TRACEROTATION):
调节光迹与水平线平行。
5)探极校准信号(PROBEADJUST):
此端口输出幅度为0.5V,频率为1kHz的方波信号,用以校准Y轴偏转系数和扫描时间系数。
6)耦合方式(ACGNDDC):
垂直通道1的输入耦合方式选择。
AAC:
信号中的直流分量被隔开,用以观察信号的交流成份。
BDC:
信号与仪器通道直接耦合,当需要观察信号的直流分量或被测信号的频率较低时应选用此方式。
CGND输入端处于接地状态,用以确定输入端为零电位时光迹所在位置。
7)通道1输入插座CH1(X):
双功能端口,在常规使用时,此端口作为垂直通道1的输入口,当仪器工作在X-Y方式时此端口作为水平轴信号输入口。
8)通道1灵敏度选择开关(VOLTS/DIV):
选择垂直轴的偏转系数,从5mV/div~10V/div分11个档级调整,可根据被测信号的电压幅度选择合适的档级。
9)微调(VARIABLE):
用以连续调节垂直轴的偏转系数,调节范围≥2.5倍,该旋钮顺时针旋足时为校准位置,此时可根据“VOLTS/DIV”开关度盘位置和屏幕显示幅度读取该信号的电压值。
10)通道扩展开关(PULL×5):
按入此开关,增益扩展5倍。
11)垂直位移(POSITION):
用以调节光迹在垂直方向的位置。
12)垂直方式(MODE):
选择垂直系统的工作方式;CH1:
只显示CH1通道的信号;CH2:
只显示CH2通道的信号;交替:
用于同时观察两路信号,此时两路信号交替显示,该方式适合于在扫描速率较快时使用;断续:
两路信号断续工作,适合于在扫描速率较慢时同时观察两路信号;叠加:
用于显示两路信号相加的结果,当CH2极性开关被按入时,则两信号相减;CH2反相:
此按键未按入时,CH2的信号为常态显示,按入此键时,CH2的信号被反相。
13)耦合方式(ACGNDDC):
作用于CH2,功能同控制件(6)。
14)通道2输入插座:
垂直通道的输入端口,在X-Y方式时,作为Y轴输入口。
15)垂直位移(POSITION):
用以调节光迹在垂直方向的位置。
16)通道2灵敏度选择开关:
功能同(8)。
17)微调:
功能同(9)。
18)通道2扩展(×5):
功能同(10)。
19)水平位移(POSITION):
用以调节光迹在水平方向的位置。
20)极性(SLOPE):
用以选择被测信号在上升沿或下降沿触发扫描。
21)电平(LEVEL):
用以调节被测信号在变化至某一电平时触发扫描。
22)扫描方式(SWEEPMODE):
选择产生扫描的方式。
自动(AUTO):
当无触发信号输入时,屏幕上显示扫描光迹,一旦有触发信号输入,电路自动转换为触发扫描状态,调节电平可使波形稳定的显示在屏幕上,此方式适合观察频率在50Hz以上的信号。
常态(MORM):
无信号输入时,屏幕上无光迹显示,有信号输入时,且触发电平旋钮在合适位置上,电路被触发扫描,当被测信号频率低于50Hz时,必须选择该方式。
锁定:
仪器工作在锁定状态后,无需调节电平即可使波形稳定的显示在屏幕上。
单次:
用于产生单次扫描,进入单次状态后,按动复位键,电路工作在单次扫描方式,扫描电路处于等待状态,当触发信号输入时,扫描只产生一次,下次扫描需再次按动复位按钮。
23)触发指示(TRIG‘DREADY):
该指示灯具有两种功能指示,当仪器工作在非单次扫描方式时,该灯亮表示扫描电路工作在被触发状态,当仪器工作在单次扫描方式时,该灯亮表示扫描电路在准备状态,此时若有信号输入将产生一次扫描,指示灯随之熄灭。
24)扫描速率(SEC/DIV):
根据被测信号的频率高低,选择合适的档级。
当扫速“微调”置校准位置时,可根据度盘的位置和波形在水平轴的距离读出被测信号的时间参数;
25)微调(VARIABLE):
用于连续调节扫描速率,调节范围≥2.5倍。
顺时针旋足为校准位置。
26)扫描扩展开关(×5):
按入此按键,水平速率扩展5倍。
27)慢扫描开关:
用于观察低频脉冲信号;
28)触发源(TRIGGERSOURCE):
用于选择不同的触发源。
CH1:
在双踪显示时,触发信号来自CH1通道,单踪显示时,触发信号则来自被显示的通道。
CH2:
在双踪显示时,触发信号来自CH2通道,单踪显示时,触发信号则来自被显示的通道。
交替:
在双踪交替显示时,触发信号交替来自于两个Y通道,此方式用于同时观察两路不相关的信号。
电源:
触发信号来自于市电。
外接:
触发信号来自于触发输入端口。
29)
:
机壳接地端;
30)AC/DC:
外触发信号的耦合方式,当选择外触发源,且信号频率很低时,应将开关置DC位置。
31)常态/TV(NORM/TV):
一般测量时此开关置常态位置,当需观察电视信号时,应将此开关置TV位置。
32)外触发输入(EXTINPUT):
当选择外触发方式时,触发信号由此端口输入。
33)Z轴输入:
亮度调制信号输入端口。
34)触发输出(TRIGGERSIGNALOUTPUT):
随触发选择输出约100mV/div的CH1和CH2通道输出信号,方便于外加频率计等。
35)带保险丝电源插座:
仪器电源进线插口。
3.5使用说明
3.5.1主机的检查:
仪器经常使用或因故障检修后,为使仪器工作在最佳状态和保持较高的测量精度,应对仪器进行全面或有关项目的检查和调整,调整元件的位置见下图:
把各有关控制件置于下表所列作用位置。
控制件名称
作用位置
控制件名称
作用位置
亮度
INTENSITY
居中
输入耦合
DC
聚焦
FOCUS
居中
扫描方式
SWEEPMODE
自动
位移(三只)
POSITION
居中
极性
SLOPE
垂直方式
MODE
CH1
SEC/DIV(扫描速率)
0.5ms
VOLTS/DIV(灵敏度开关)
0.1V
触发源
TRIGGERSOURCE
CH1
微调(三只)
VARIABLE
顺时针旋足
耦合方式
COUPLING
AC常态
接通电源,电源指示灯亮,稍等预热,屏幕中出现光迹,分别调节亮度和聚焦旋钮,使光迹的亮度适中、清晰。
通过探头将本机探极校准信号输入至Y1通道,调节电平旋钮使波形稳定,分别调节Y轴和X轴的移位,使波形为标准波形,用同样的方法分别检查Y2通道。
3.5.2探头的校正
探头的主要目的是匹配探头和示波器的输入通道。
在实际使用探头时会发现波形和正确的有所不同,这就是探头的校正没有做好。
可以用示波器提供的标准信号源检测探头的补偿情况,标准正确与补偿不对的波形如下图,如果波形不正确,可以通过示波器探头上的一个小的电位器进行调节,使波形最佳。
图3.3-2
做完以上两项工作,证明本机工作状态基本正常,可以进行测试。
3.5.3示波器的测量
在测量时一般把“VOLTS/DIV”(或“SEC/DIV”)开关的微调装置以顺时针方向旋至满度的校准位置,这样可以按“VOLTS/DIV”(或“SEC/DIV”)的指示值直接计算被测信号的电压幅值(或时间)。
由于被测信号,一般都含有交流和直流二种成份,因此在测试时应根据下述方法操作。
1)交流电压的测量:
当只需测量被测信号的交流成份时,应将Y轴输入耦合方式开关置“AC”位置,调节“VOLTS/DIV”开关,使波形在屏幕中的显示幅度适中,调节“电平”旋钮使波形稳定,分别调节Y轴和X轴位移,使波形显示值方便读取,如图3.3-3所示。
根据“VOLTS/DIV”的指示值和波形在垂直方向显示的座标(DIV)。
按下式读取:
Vp-p=V/DIV×H(DIV)
V有效值=
如果使用的探头置10:
1位置,应将该值乘以10。
2)直流电压的测量
当需测量被测信号的直流或含直流成份的电压时,应先将Y轴耦合方式开关置“GND”位置,调节Y轴移位使扫描基线在一个合适的位置上,再将耦合方式开关转换到“DC”位置,调节“电平”使波形同步。
根据波形偏移原扫描基线的垂直距离,用上述方法读取该信号的各个电压值。
见图4-6。
3)时间测量
对某信号的周期或该信号任意两点时间参数的测量,可首先按上述操作方法,使波形获得稳定同步后,根据该信号周期或需测量的两点间在水平方向的距离乘以“SECDIV”开关的指示值获得,当需要观察该信号的某一细节(如快跳变信号的上升或下降时间)时,如图3.3-5,可将“SEC/DIV”开关的扩展旋钮拉出,使显示的距离在水平方向得到5倍的扩展,调节X轴位移,使波形处于方便观察的位置,此时测得的时间值应除以5。
测量两点间的水平距离,按下式计算出时间间隔。
时间间隔(S)=
例1:
在图3.3-5中,测得AB两点的水平距离为8格,扫描时间系数设置为2ms/格,水平扩展为×1,则:
时间间隔=
=16ms
例2:
在图3.3-6中,波形上升沿的10%处(A点)至90%处(B点)的水平距离为1.8格,扫速时间置1μs/格,扫描扩展系数为×5,根据公式计算出:
上升时间=
=0.36μs
4)频率测量:
对于重复信号的频率测量,可先测出该信号的周期,再根据公式:
f(Hz)=
计算频率值,若被测信号的频率较密,即使将“SEC/DIV”开关已调至最快档,屏幕中显示的波形仍然较密,为了提高测量精度,可根据X轴方向10DIV内显示
的周期数用下式计算:
f(Hz)=
5)二个相关信号的时间差或相位差的测量:
根据二个相关信号频率,选择合适的扫描速度,并将垂直方式开关根据扫描速度分别置“交替”或“断续”位置,将“触发源”选择开关置被设定作为测量基准的通道,调节电平使波形稳定同步,根据两个波形在水平方向
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