电子测量技术实验三 波形测试及信号相位差测量
电子测量实验报告
福建农林大学计算机与信息学院课程名称：姓名：系：专业：年级：学号：指导教师：职称：信息工程类实验报告电子测量技术电子信息工程系电子信息工程年月日实验项目列表福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：电子信息工程系专业：电子信息工程年级：姓名：学号：实验课程：电子测量技术基础实验室号：_田406 实验设备号：10 实验时间：指导教师签字：成绩：实验一：示波器、信号发生器的使用1．实验目的和要求1）了解示波器的结构。
2）掌握波形显示的基本原理、扫描及同步的概念。
3）了解电子示波器的分类及主要技术性能指标。
4）掌握通用示波器的基本组成及各部分的作用。
5）了解各种信号发生器如正弦信号发生器、低频信号发生器、超低频信号发生器、函数信号发生器等的工作原理和性能指标以及信号选择。
2．实验原理在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。
它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。
我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。
电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的，如果在示波管的x偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。
若水平偏转板上无扫描信号，则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。
因此，只有当x偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开，看到信号的时间波形。
一般说来，y偏转板上所加的待观测信号的周期与x偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的，也不一定是整数倍，因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定，则显示波形便会不断向左或向右移动，波形将一片模糊。
这就有一个同步问题，即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。
《电子测量实验指导书》
《电子测量》实验指导书电子测量实验室编写目录实验一示波器性能研究及使用实验二交流电压的测量实验三时间的测量实验四相位差和频率的测量实验五测量放大器参数测试实验六函数信号发生器的设计与调测实验七扫频仪的使用及有源滤波器性能测试实验八简易数显频率计的设计前言《电子测量》是一门理论与实践并重的课程。
它主要介绍电学中常见物理量（如电压、电流、电阻、电感、频谱、频率特性等）的测量方法、测量时使用的测量仪器以及基本的测量误差理论。
学生通过本课程的学习，应该在理解原理的基础上，掌握各物理量的测量方法，会使用相关的测量仪器。
《电子测量》课程实验开设目的：首先是加深理解在课堂上获得的理论知识，将理论知识形象化；同时学习仪器设备的实际操作，加强动手能力，积累实践经验；另外通过一些综合性实验达到对已学过的其它课程知识融会贯通的效果。
实验一示波器性能研究及使用一实验目的熟悉示波器的工作原理；掌握正确使用示波器测量各种参数的方法。
二实验原理我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。
普通的电压表是在其刻度盘移动的指针或数字显示来给出信号电压的测量度数。
而示波器则不同，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的随时间的变化，即波形。
示波器能把非常抽象的，眼睛看不到的电过程，变换成具体的看得见的图像。
因此，使用示波器测量电压和电流时，可在显示被测电压或电流幅值的同时，还可显示波形、频率、相位。
这是其它电压测量仪表，如电压表等无法做到的。
一般电压表的读数与被测电压波形有关，而用示波器测量时，其精度可不受被测电压和电流波形形状的影响。
另外，示波器的响应速度极快，也没有指针式仪表所具有的惯性。
但是，示波器作定量测试时，测试值是以屏面上波形幅值所占的垂直刻度值乘Y 轴偏转灵敏度得出的，而屏面上波形幅值所占的垂直刻度值将受到光迹宽度、视差及示波器固有误差和工作误差等因素的影响，往往不易精确读出测试值，这就决定了示波器的测试精度不可能太高。
《电子测量技术》课程标准
《电子测量技术》课程标准一、课程性质与教学目的《电子测量技术》课程是机电、电子仪器与测量、检测技术与仪器仪表、电子工程等专业的必修课。
电子测量技术，是以电子技术为基本手段的一种测量技术。
它是测量学和电子学相互结合的产物。
电子测量除运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元器件的特性和参数进行测量外，还可以通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量。
开设《电子测量技术》课程的主要目的是培养学生掌握现代化的分析、测量方法，使之具有电子测量方面的基础知识和应用能力。
无论学生将来从事何种专业技术工作，都能为之奠定坚实的、重要的基础。
二、基本要求通过本课程的教学，应使学生了解和掌握现电子测量的基本思想、理论、和方法，提高测量电路的设计能力和应用能力。
具体要求如下：1、掌握电子测量的基本组成原理；2、能够运用误差理论进行分析测量误差、处理测量结果；3、了解电子示波器和信号发生器的基本原理和使用方法；4、掌握测量频率、时间、相位等数字量的基本方法；5、掌握测量电压、电流、电阻等模拟量的基本方法；6、了解频域测量和数据域测量的基本知识；7、了解自动测量系统及通信技术。
三、教学内容（一）、概述（2学时）1、电子测量的基础知识2、电子测量系统的组成3、现代电子测量技术及发展（二）、测量误差理论与数据处理（4学时）1、误差及其来源2、误差的分类3、随机误差分析4、系统误差分析5、系统误差的合成6、测量数据的处理（三）、电子示波技术（4学时）1、示波器基本原理2、模拟示波技术3、数字存储示波技术4、示波器的应用（四）、信号发生器（4学时）1、信号发生器概述2、函数发生器3、频率合成器（五）、频率和时间的测量（6学时）1、计数器2、频率计（转速仪）3、定时器（周期仪）4、相位差的测量5、频率-电压转换器（六）、电压的测量（6学时）1、模拟量的测量及其标准表头2、各种电参数的测量方法3、数字万用表（七）、频域测量（2学时）1、频谱分析基础2、频谱分析仪（八）、数据域测量（2学时）1、数据域测量基础2、逻辑分析仪（九）、自动测量系统及通信技术（2学时）1、自动测量系统概述2、通信协议四、学分及学时分配本课程2学分，授课32个学时。
信号相位差
信号相位差引言信号相位差是指两个信号之间在时间上的差异。
在电子通信领域中，对信号的相位差进行研究对于实现高质量的数据传输和通信效果至关重要。
相位差的大小和变化对信号的传输速率、误码率以及通信的稳定性都有重要影响。
本文将从信号相位差的基本概念、影响因素以及应用角度进行深入探讨。
信号相位差的定义信号相位差是指两个信号在相位上的差异。
相位是指信号在一个周期内相对于某一参考点的位置，通常用角度或时间表示。
相位差即表示两个信号的相对初始位置的差异。
影响信号相位差的因素1.信号源：–不同信号源产生的信号相位差可能会存在固有的差异，这与信号源的精度和稳定性有关。
–多个信号源同时作用在同一系统中时，由于信号源的不同特性，可能会引起信号相位差的变化。
2.传输介质：–在信号传输的过程中，传输介质的特性会对信号的相位进行改变，导致相位差的产生。
例如，光纤传输中由于光的折射会引起相位差的变化。
3.传输距离：–信号在传输过程中的距离会导致相位差的产生。
当信号传输的距离较远时，由于传输介质的不均匀性、延时等因素，信号的相位差会逐渐增大。
4.传输带宽：–信号的传输带宽影响了信号传输过程中的频率特性，从而对相位差产生影响。
较大的传输带宽能够更好地保持信号的相位一致性。
信号相位差的测量方法1.示波器法：–示波器是一种能够显示信号波形的测量仪器，可以通过测量两个信号的波形并对比波形的相位差来计算信号的相位差。
2.相位测量仪法：–相位测量仪是一种专门用于测量信号相位差的设备。
它通常通过取样信号并计算相位差来实现对信号相位的测量。
3.干涉法：–干涉法利用干涉现象来测量信号的相位差。
通过观察干涉条纹的变化，并根据干涉现象的原理计算信号相位差。
信号相位差的应用1.通信系统：–在通信系统中，信号相位差的控制对于实现高速、高质量的数据传输至关重要。
通过减小信号相位差，并保持在规定范围内，可以提高通信系统的性能。
2.光学测量：–在光学测量领域，信号相位差的测量可以用于测量物体的形状、表面粗糙度、折射率等参数。
电流和电压的相量测量实验中相角的测量方法及误差分析
电流和电压的相量测量实验中相角的测量方法及误差分析在电力系统和电子电路的研究和应用过程中，我们常常需要测量电流和电压的相位差，即相角。
相角是描述电流和电压之间的相对相位关系的重要参数，它对于电力系统的稳定性和电路的正确工作具有关键作用。
本文将介绍相角的测量方法，以及相角测量中的误差分析。
一、相角测量方法1. 位相差测量法位相差测量法是相角测量的基本方法之一。
它通过测量电流和电压之间的时间差来计算相角。
设电流i(t)和电压u(t)可以表示为：i(t) = I * sin(ωt + φi)u(t) = U * sin(ωt)其中，ω为角频率，φi为电流相角。
我们可以通过以下步骤来测量相角：（1）将电压和电流信号输入示波器，设置示波器的触发功能；（2）调整示波器的水平和垂直扫描速度，使电压和电流的波形图完整显示；（3）触发示波器，记录电压和电流波形图上相同点的时间差Δt；（4）根据相位差的定义，计算相角φi = (Δt / T) * 2π，其中T为电压和电流的周期。
2. 包络检波法包络检波法是另一种常用的相角测量方法。
它利用包络检波器检测电流和电压的包络信号，并通过比较两个包络信号的时间差来测量相角。
具体步骤如下：（1）将电压和电流信号输入示波器，设置示波器的水平和垂直扫描速度；（2）调整示波器的触发功能，使其稳定显示包络信号；（3）记录电压和电流包络信号上相同点的时间差Δt；（4）根据相位差的定义，计算相角φi = (Δt / T) * 2π，其中T为电压和电流的周期。
二、误差分析在相角测量实验中，存在着一些误差源，这些误差对相角测量结果的准确性会产生一定的影响。
以下是主要的误差来源和分析：1. 示波器的系统误差示波器作为相角测量的重要工具，在测量过程中可能会引入一定的系统误差。
这些误差来自示波器的内部电路和采样性能等因素。
为了减小示波器的系统误差，可以选择精度更高的示波器或进行校准和补偿。
2. 人为误差测量人员在操作示波器和记录数据时可能存在一定的误差。
北京交通大学电测实验报告
电气工程学院电子测量技术实验报告姓名：张梦婷学号： 12292054指导教师：姜学东实验日期： 11月21日示波器波形参数实验报告姓名：张梦婷学号 12292054 指导教师：姜学东一、实验目的通过实验预习与实验操作，熟悉示波器的每个旋钮功能与用法，巩固在课堂上所学到的知识，能对示波器进行简单的操作，主要目的为以下三个：1.熟练掌握使用用示波器测量电压信号峰峰值和直流分量。
2.熟练掌握使用示波器测量电压信号周期及频率。
3.熟练掌握使用示波器，通过单踪方式与双踪方式测量两个波形相位差。
二、实验预习1.首先复习教材和ppt第三章示波测试和测量技术的相关内容，复习示波测试的基本原理。
2.阅读SS—7802A/7804示波器操作手册A.首先查看示波器操作手册中的注意事项，以免操作不慎造成仪器损坏。
B.了解示波器的控制部分、连接器和指示灯，掌握示波器的操作区域与显示屏区域的划分，知道示波器操作区域每个旋钮与按键的具体功能。
C.仔细阅读操作手册中基本操作章节，熟悉各个功能的操作方法，由其与实验直接相关的操作，对实验做好准备。
3.由于实验需要将三角波通过RC网络变化成正弦波，因此设计如下电路图：三、实验仪器与设备1.示波器SS—7802A（20MHZ）20MHz的双通道示波器，具备光标读出、频率测量功能。
●包括如下五个操作♦水平控制区POSITION：调节屏幕上信号水平方向位移。
TIME/DIV：选择扫描速度。
左右旋转时，调节选择扫描速度，其数值在屏幕显示。
当按压此旋钮，再左右旋转，可作扫描微调。
MAG³10：扫描放大。
按下“MAG³10”键，扫描速度提高10倍，波形将基于中心位置被放大。
SWEEP MODE：扫描方式选择。
“AUTO”为自动扫描方式。
“NORM”为正常扫描方式。
“SGL/RST”为单次扫描，每按一次此按键，选择一次单次触发。
♦垂直控制区CH1、CH2 ：通道1（CHl）和通道2 （CH2）的垂直输入端，当连接测试线后，红色夹子为信号输入端，黑色夹子为地端。
电测实验报告
《电子测量技术》实验报告电气工程学院姓名：李晓峰学号：12281035班级：电气1307班实验一示波器波形参数测量一、实验目的通过示波器的波形参数测量，进一步巩固加强示波器的波形显示原理的掌握，熟悉示波器的使用技巧。
1.熟练掌握用示波器测量电压信号峰峰值，有效值及其直流分量。
2.熟练掌握用示波器测量电压信号周期及频率。
3.熟练掌握用示波器在单踪方式和双踪方式下测量两信号的相位差。
二、实验设备1.信号发生器,示波器。
示波器——SS7802Aa、主要参数：SS-7802模拟示波器·具有能够选择场方式、线路的TV/视频同步功能·附有光标和读出功能·5位数计数器规格及性能·显像管：6英寸、方型8*10p(1p=10mm)约16kV·垂直灵敏度：2mV/p~5V/p（1-2-5档）（通道1、通道2）精度：±2%·频率范围：20MHz·时间轴扫描A·100ns/p~500ms/p·TV/视频同步：能够选择场方式、能够选择ODD、EVEN、BOTH、扫描线路b、主要功能描述示波器操作板如图所示：包括如下五个操作控制区域：水平控制区【◄POSITION►】：将【◄POSITION►】向右旋转，波形右移。
FINE 指示灯亮时，旋转【◄POSITION►】可作微调。
MAG×10 ：扫描速率提高10倍，波形将基于中心位置向左右放大。
ALTCHOP ：选择ALT（交替，两个或多个信号交替扫描）或CHOP （断续，两个或多个信号交替扫描）。
垂直控制区INPUT：输入连接器（CH1、CH2）,连接输入信号。
EXTINPUT ：用外触发信号做触发源。
外信号通过前面板的EXTINPUT接入。
【VOLTS/DIV】：调节【VOLTS/DIV】选择偏转因数。
按下【VOLTS/DIV】；偏转因数显示“ ”符号。
在该屏幕下，可执行微调程序。
测量相位差的实验方法
测量相位差的实验方法标题：测量相位差的实验方法导言：相位差是物理学中一个重要的概念，它描述了两个波之间的时间差或相位延迟。
准确地测量相位差对于许多领域的研究与应用至关重要，如信号处理、光学、电子工程等。
本文将介绍一种实验方法来测量相位差，帮助读者更好地理解这一概念。
一、仪器准备1. 示波器：用于显示波形，测量波的幅度和相位。
2. 信号发生器：产生待测的两个信号。
3. 两个探头：用于将信号连接到示波器和信号发生器上。
二、实验步骤1. 连接示波器和信号发生器：(1) 将信号发生器的输出连接到示波器的通道一，用探头连接信号发生器和示波器。
(2) 将信号发生器的输出连接到示波器的通道二，用探头连接信号发生器和示波器。
2. 设置信号发生器：(1) 调节信号发生器的频率和振幅，使其适合实验需求。
(2) 分别设置两个信号发生器的相位差。
可以选择从0到360度的任意相位差。
3. 设置示波器：(1) 调节示波器的时间和电压刻度，使波形清晰可见。
(2) 将示波器设置为XY模式，以便观察相位差。
4. 观察示波器的显示：(1) 分别观察示波器的通道一和通道二的波形显示。
(2) 如果两个信号的相位差为0度，它们的波形将完全重合。
(3) 如果相位差不为0度，波形将出现相对位移。
5. 测量相位差：(1) 使用示波器的测量功能，测量两个波形之间的时间差或相位延迟。
(2) 示波器通常提供测量功能，如峰值差、周期差等。
(3) 根据实验需求选择合适的测量方法。
6. 记录测量结果：(1) 将测量得到的相位差记录下来。
(2) 可以尝试不同相位差下的测量，以获得更多数据。
三、实验结果与讨论1. 实验结果：(1) 在不同相位差下，测量得到的相位差值可以用图表或数据表格表示。
(2) 可以观察到相位差随着设置相位差的增加而改变。
2. 实验讨论：(1) 这个实验方法可以帮助我们直观地观察和测量相位差。
(2) 实验结果可以验证相位差的概念，并可用于进一步的研究和应用。
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电子测量技术实验三 波形测试及信号相位差测量
一． 实验目的
1．巩固通用示波器的使用方法
2．掌握双踪示波器的使用方法
3．学会测量矩形波上升时间和下降时间的方法
4．了解示波器的X —Y 法应用
5．掌握测量相位差的二种方法
6．了解示波器的校正方法
二． 实验仪器和器材
1．双踪示波器
2．函数信号发生器
3． 50V-104、50V-103电容器；1K Ω、 10K Ω电阻各一只
三． 实验内容及步骤
1．用示波器测量脉冲信号的上升时间和下降时间。
1）用函数信号发生器产生频率为20KHz 的矩形波脉冲信号。
2）按图5-1 连接电阻和电容，组成一个低通网络。
图1 低通滤波电路
3）调节示波器X 轴的偏转因素选择开关，尽量使屏幕上突出显示脉冲的上升沿部分或下降沿部分。
并配合使用X 轴位移旋钮，使对应上升沿10% （或下降沿90%）高度处的测量点对齐X 轴的某个刻度线，然后读出对应上升沿90% （或下降沿10%）高度处另一测量点到上一测量点的相对时间值。
该相对时间值便是所测脉冲的上升时间（或下降时间）。
读数等于刻度个数乘上X 轴偏转因数。
2．用双踪法测量两个信号的相位差
1）先用信号发生器产生一个频率为20KHz 的幅度为1V
的正弦
信号。
2）再按图5-2连接电阻和电容，组成一个阻容延迟网络。
信号发生器输出信号一路直接作为信号1送入示波器CH1通道，另一路通过阻容延迟网络后作为信号2 送入示波器CH2通道。
由于信号2 通过延迟网络，所以信号2比信号1在时间上要延迟，两个信号之间存在着相位差。
图2 阻容延迟网络
3）用示波器测量频率相同的两个信号之间的相位差
示波器置交替工作状态，调节X轴偏转因数选择开关（也称X 轴扫描速度选择开关），对20KHz的信号频率，可置于10µS/Div档，调节触发电平（Trigger）旋钮，使显示的两个波形稳定。
分别调节CH1和CH2两个Y轴位移旋钮，使两个波形的扫描时基线重合，在屏幕上可看到一前一后两个正弦波。
测量信号周期T，并测量两个信号之间的时间延迟量ΔT。
按下式计算两个信号的相位差φ。
φ = 360∘×ΔT/T
4）把屏幕显示的波形和测量结果画成图。
3．示波器的X—Y应用和椭圆法测量相位差
1）示波器的X—Y应用，是指两个信号分别从X通道和Y通道送入示波器，示波器内部X振荡器不用，靠外接被测量信号之一来驱动电子束作水平方向的扫描。
所以此时光迹在水平方向的扫描反映了接在X通道的被测量信号的规律。
而屏幕上显示的光迹图形和两个被测信号的参数都有关。
示波器的X—Y法可用来测量未知信号的频率，其测量依据是李沙育图形（Lissajous Patterns）。
示波器的X —Y法也可应用于相位差的测量，这就是椭圆法测量相位差。
2）先把辉度旋钮调小，使得刚能看到光迹，然后把X偏转因数选择开关（X扫速开关）置于X-Y档。
此时屏幕上只有一个亮点。
注意此时不能把辉度开大，以免能量集中灼伤荧光屏。
调节Y轴位移和X轴位移旋钮，使光点在屏幕中央刻度线原点。
3）按照上述步骤2产生同频率的两个信号，分别送到X输入插口和Y输入插口（选CH1或CH2都可）。
示波器Y轴工作模式开关从交替工作模式改为相应的CH1或CH2。
3）分别调节Y轴增益旋钮（Variable）和X轴细调旋钮（Variable），使两个信号的幅度相同，此时屏幕上将显示一个斜椭圆。
4）测量椭圆交Y轴的交点高度h1和椭圆最高点的高度h2。
两个信号的相位差φ按照下式计算：
φ = sin- 1 h1/h2
5）把屏幕显示的图形和测量结果画成图，比较一下两种方法的测量结果是否相同？如有误差，则分析误差原因，你认为哪种测量方法准度（Accuracy）较高？哪种方法精度（Prisition) 较高？
实验报告要求
1．写明试验目的
2．写明试验用仪器的名称和型号
3．写明试验内容和步骤以及实验结果
4．对实验数据进行分析，按要求填写数据和画图表。