實驗1(基本測量實驗)

1、實驗實驗1 1 基本測量實驗基本測量實驗浙江大學電工電子教學中心2015年年8月月實驗目的實驗目的1、了解電源、測量儀表以及數(shù)字萬用表的使用方法；2、掌握測量電阻、電容、電壓和電流的方法；3、了解測量儀表量程、分辨率、準確度對測量結果的影響；4 、初步介紹MULTISIM仿真軟件。5 、初步了解示波器、信號源。電阻電阻：端電壓與電流有確定函數(shù)關系，體現(xiàn)電能轉化為其它：端電壓與電流有確定函數(shù)關系，體現(xiàn)電能轉化為其它形式能量的二端器件，單位為歐姆形式能量的二端器件，單位為歐姆 。 伏安特性是用圖形曲線來表示電阻端部電壓和電流的伏安特性是用圖形曲線來表示電阻端部電壓和電流的關系，當電壓電流成比例時（

2、特性為直線），稱為關系，當電壓電流成比例時（特性為直線），稱為線性電線性電阻阻，否則稱為，否則稱為非線性電阻非線性電阻。RUIUI表示符號伏安特性U = f ( I )基本電路元件基本電路元件-電阻電阻電阻元件消耗的功率：電阻元件消耗的功率：U2RP=UI=I2R=金屬膜電阻金屬膜電阻排阻電阻排阻電阻大功率電阻大功率電阻水泥電阻水泥電阻基本電路元件基本電路元件常見電阻外形與特性電阻額定功率與最大容許電壓電流關系電阻額定功率與最大容許電壓電流關系基本電路元件基本電路元件-電阻器參數(shù)識別方法電阻器參數(shù)識別方法 直標法直標法 色標法色標法 四色環(huán)四色環(huán) 三條色環(huán)表示此電阻的標稱阻值，最后一條表示它的

3、偏差三條色環(huán)表示此電阻的標稱阻值，最后一條表示它的偏差 1）電容元件是體現(xiàn)電場能量的二端元件，用字母）電容元件是體現(xiàn)電場能量的二端元件，用字母 C 來表示，來表示， 其單位為法拉其單位為法拉 （F）。）。UcCciEQci2）電容上儲存的電荷）電容上儲存的電荷 與端電壓與端電壓 U 之間關系之間關系Cqcuq3）當電壓和電流如圖方向時，有）當電壓和電流如圖方向時，有 ccdqduicdtdt電容電壓與電流具有動態(tài)關系電容電壓與電流具有動態(tài)關系.基本電路元件基本電路元件-電容電容電解電容電解電容獨石電容獨石電容CBB安規(guī)電容安規(guī)電容 電力電容器電力電容器1）電感元件是體現(xiàn)磁場能量的二端元件，用字

4、母）電感元件是體現(xiàn)磁場能量的二端元件，用字母 L 來表示，來表示， 其單位為亨利其單位為亨利 （F）。）。2）電感交鏈的磁通鏈）電感交鏈的磁通鏈 與電流與電流 i 之間有之間有 = L i 3）當電壓和電流如圖方向時，有）當電壓和電流如圖方向時，有 LLddLdtdtuiULLiL i(A)(Wb)LiLU W磁鏈磁鏈基本電路元件基本電路元件-電感電感1）獨立電壓源）獨立電壓源 獨立電壓源兩端提供一個恒定或隨時間按一定規(guī)律變化的獨立電壓源兩端提供一個恒定或隨時間按一定規(guī)律變化的電壓，與流過電壓源的電流無關。電壓，與流過電壓源的電流無關。 實驗時非零電壓源不能直接短路，兩個不等值的電壓源不能實驗

5、時非零電壓源不能直接短路，兩個不等值的電壓源不能并聯(lián)。并聯(lián)。電壓源與電流源電壓源與電流源2）獨立電流源）獨立電流源 獨立電流源端部流出一個恒定或隨時間按一定規(guī)律變化的獨立電流源端部流出一個恒定或隨時間按一定規(guī)律變化的電流，與電流源端部電壓無關。電流，與電流源端部電壓無關。 非零電流源不能開路非零電流源不能開路 ，兩個不等值的電流源不能串聯(lián)。，兩個不等值的電流源不能串聯(lián)。理想電源與實際電源理想電源與實際電源實際電壓源實際電壓源UsuiUsR0ui實驗時電壓源與電流源使用不能超出最大容許功率實驗時電壓源與電流源使用不能超出最大容許功率:電壓源輸出電流小于額定電流電壓源輸出電流小于額定電流;電流源輸

6、出電壓小于額定電壓電流源輸出電壓小于額定電壓.測量儀表測量儀表(模擬表模擬表)磁電系直流電表磁電系直流電表電動系交流電表電動系交流電表儀表測量精度: 0.2級,0.5級,1.5級0.5級-測量誤差0.5%指示式儀表指示式儀表(板式表板式表)測量儀表測量儀表數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表模擬萬用表模擬萬用表萬用表萬用表 數(shù)字電表是將被測對象離散化，數(shù)據(jù)處理后以數(shù)字電表是將被測對象離散化，數(shù)據(jù)處理后以數(shù)字形式顯示的儀表。數(shù)字形式顯示的儀表。 數(shù)字電表在原理、結構、測量方法上完全不同數(shù)字電表在原理、結構、測量方法上完全不同于模擬式儀表。于模擬式儀表。一、數(shù)字萬用表基本特性一、數(shù)字萬用表基本

7、特性 準確度高準確度高電壓可達電壓可達10-6數(shù)量級；數(shù)量級；輸入阻抗高輸入阻抗高能達到能達到100100兆歐；兆歐；測量范圍寬測量范圍寬靈敏度高靈敏度高DVMDVM的分辨率可達的分辨率可達0.010.01 V V；讀數(shù)清晰，直觀方便讀數(shù)清晰，直觀方便測量過程自動化測量過程自動化極性判斷；量限切換；自動校極性判斷；量限切換；自動校零零； 結構復雜；結構復雜； 成本高；成本高； 線路復雜；線路復雜； 專業(yè)維修專業(yè)維修；一、數(shù)字儀表的特點一、數(shù)字儀表的特點 各量程的測量范圍、誤差大??；各量程的測量范圍、誤差大??；(1) 測量范圍和量程測量范圍和量程 多量程的劃分與選擇多量程的劃分與選擇二、數(shù)字電壓

8、表的主要技術參數(shù)二、數(shù)字電壓表的主要技術參數(shù)(2) 分辨力分辨力 指指DVM能夠讀取的被測電壓的最小變化值，或顯示器能夠讀取的被測電壓的最小變化值，或顯示器末位跳一個字所需的輸入電壓值。末位跳一個字所需的輸入電壓值。二、數(shù)字電壓表的主要技術參數(shù)二、數(shù)字電壓表的主要技術參數(shù)(3) 輸入阻抗輸入阻抗 輸入阻抗指輸入阻抗指DVM在工作狀態(tài)下，從輸入端看進去的輸入在工作狀態(tài)下，從輸入端看進去的輸入電路的等效電阻。電路的等效電阻。 DVM在基本量程的輸入電阻可達在基本量程的輸入電阻可達10G ，對于非基本，對于非基本量程，由于使用了分壓器，一般為量程，由于使用了分壓器，一般為10M 。(5) 測量速度測

9、量速度 測量速度指在單位時間內，儀表以規(guī)定的準確度完成的測量速度指在單位時間內，儀表以規(guī)定的準確度完成的最大測量次數(shù)。它主要取決于最大測量次數(shù)。它主要取決于A/D轉換速度和運放響應時間。轉換速度和運放響應時間。二、數(shù)字電壓表的主要技術參數(shù)二、數(shù)字電壓表的主要技術參數(shù)(4) 顯示位數(shù)顯示位數(shù)DVM的顯示位數(shù)是以完整的顯示數(shù)字的多少來確定的。的顯示位數(shù)是以完整的顯示數(shù)字的多少來確定的。000019993 位位;12000099994位位三位半三位半1999顯示位數(shù)顯示位數(shù)(6) 準確度誤差的表示準確度誤差的表示三、數(shù)字表測量誤差計算方法三、數(shù)字表測量誤差計算方法x被測量的指示值被測量的指示值；%x

10、ax 幾個字幾個字 數(shù)字表測量誤差表示方法數(shù)字表測量誤差表示方法 幾幾個字的誤差指個字的誤差指:幾個字最大量程最大顯示字數(shù)三、數(shù)字表測量誤差計算方法三、數(shù)字表測量誤差計算方法例例: 2V量程測量電壓量程測量電壓, 指示值為指示值為1.556V, 該表準確度為該表準確度為:則測量引起的誤差為則測量引起的誤差為:(0.5%讀數(shù)讀數(shù) +3個字)3(0.5% 1.5562)0.01082000 xV 若用若用20V量程測量該電壓量程測量該電壓,則測量引起的誤差為則測量引起的誤差為:3(0.5% 1.55620)0.03782000 xV 用大量程測量小測量值誤差較大用大量程測量小測量值誤差較大.實驗一

11、實驗一 直流電阻的測量直流電阻的測量 DG-X現(xiàn)代電工電子綜合實驗系統(tǒng)現(xiàn)代電工電子綜合實驗系統(tǒng) MS8200G數(shù)字多用表數(shù)字多用表(數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表)一、一、實驗設備實驗設備 DG07實驗模塊實驗模塊 DG08實驗模塊實驗模塊二、二、實驗目的實驗目的1.熟悉熟悉電工電子綜合實驗系統(tǒng)電工電子綜合實驗系統(tǒng);2.熟悉熟悉MS8200G數(shù)字多用表數(shù)字多用表;3.熟悉熟悉基本測量方法基本測量方法;4.熟悉熟悉儀表測量誤差儀表測量誤差;5.熟悉熟悉實驗報告書寫基本格式實驗報告書寫基本格式.實驗一實驗一 直流電阻的測量直流電阻的測量測量電阻的歐姆表（萬用表）法測量電阻的歐姆表（萬用表）法1)選擇合適的量

12、程選擇合適的量程;2)減少接觸電阻誤差減少接觸電阻誤差;(1)萬用表測量電阻萬用表測量電阻三、三、實驗測量實驗測量直流電阻測量的伏安表法直流電阻測量的伏安表法AVRRRRAAVRVAxxxxRRIURAxxxxRRIUR1)伏安法測量時注意電阻功率伏安法測量時注意電阻功率與施加電壓與施加電壓(電流電流)限制限制(2)伏安表法測量電阻伏安表法測量電阻2)電流表內阻影響測量數(shù)值電流表內阻影響測量數(shù)值3)高阻值電阻測量高阻值電阻測量AVRARVVxVxxxxRRRRIUR VxxxRRRR 1AVRRR2. 直流中阻值電阻的間接測量直流中阻值電阻的間接測量 1)伏安法測量時注意電阻功率伏安法測量時注

13、意電阻功率與施加電壓與施加電壓(電流電流)限制限制2)電壓表內阻影響測量數(shù)值電壓表內阻影響測量數(shù)值3)低阻值電阻測量低阻值電阻測量直流電阻測量的伏安表法直流電阻測量的伏安表法3. 直流低阻值電阻的電橋測量直流低阻值電阻的電橋測量 (單臂直流電橋單臂直流電橋)AR1R2RXR3UsIbR1,R2,R3-精密電阻精密電阻Rx-待測電阻待測電阻R3-可調整可調整,當調整當調整R3,使得使得 等于零時等于零時,讀取讀取R3值值,則待測電阻則待測電阻Rx等于等于BI21XXRRRR消除儀表內阻和電源變化引起的誤差消除儀表內阻和電源變化引起的誤差直流電阻的電橋測量法直流電阻的電橋測量法直流高阻直接測量與間

14、接測量直流高阻直接測量與間接測量5. 兆歐表法兆歐表法實驗任務實驗任務n根據(jù)實驗室各儀器儀表的使用手冊，分別填寫實驗所用的數(shù)字萬用表、直流電源、數(shù)字直流電壓/電流表的技術性能。n用數(shù)字萬用表分別測量：l當精密可調電阻的指示值分別為2、10、50、200、1000、9999時的電阻值，測量數(shù)據(jù)填入表6-1-4；lDG08實驗組件上的電阻值，測量數(shù)據(jù)填入表6-1-5；lDG08實驗組件上的電容值，測量數(shù)據(jù)填入表6-1-6n用數(shù)字萬用表和數(shù)字直流電表測量直流電壓按右圖接線，其中Us15V，為直流穩(wěn)壓電源；R1、R2選用精密可調電阻，R1的標稱值為510，R2的標稱值為1K。分別用數(shù)字萬用表和數(shù)字直流

15、電壓表測量US、U1 和U2，測量數(shù)據(jù)填入表6-1-7。 n用數(shù)字萬用表和數(shù)字直流電表測量直流電流。 按右圖接線，其中IS20mA，為直流穩(wěn)流電源，R1、R2選用精密可調電阻。用直流電流表和直流微安表分別測量以下兩種情況下的IS、I1和I2，測量數(shù)據(jù)填入表6-1-8。 R1、R2的標稱值均為10； R1、R2的標稱值均為1K。特別選題 在任務2中選擇一個電阻值，用伏安法測量其電阻：1、設計測量線路以及測量設備的參數(shù)（必須經教師檢查）2、總結測量電阻的方法和注意事項3、比較不同測量電阻方法的誤差n根據(jù)實驗任務完成實驗，并將實驗數(shù)據(jù)填入相應的表格；n分析實驗結果，討論各實驗誤差產生的原因；n計算測

16、量電阻、電容時的儀表誤差。實驗報告要求實驗報告要求注意事項注意事項n進入實驗室，開始實驗之前，需要做哪些準備工作？n在接線之前，實驗臺的電源開關、直流電源的輸出調節(jié)旋鈕分別應該放在什么位置？電表的量程、電阻箱的指示值分別應該取多少？n實驗完畢，應先關閉穩(wěn)壓（穩(wěn)流）電源開關，再關閉實驗臺電源開關，然后再拆線。n在進行測量時，萬用表的轉換開關應置于所需的測量功能及量程。若事先無法估計被測量的大小，應將轉換開關置于最高檔，再逐漸減小到合適位置。5. 為了提高測量精度，減小被測量的測量誤差，應如何選擇萬用表的測量量程？舉例說明。6. 用萬用表測量電容之前，應將電容完全放電。在小量程時，由于表筆等分布電容的影響，表筆開路時會有一個小的讀數(shù)，這是正常的，不會影響測量精度。7. 在實驗任務4中，測量直流電流