交流信号的几种常用参数测量(仪器说明)
交流信号有效值的测量
交流信号有效值的测量交流信号有效值的测量是电子工程中常见的任务之一，它在许多应用中都扮演着重要的角色。
本文将详细介绍交流信号有效值的测量原理、常用的测量方法以及相关的仪器和技术。
一、交流信号有效值的定义和意义交流信号是指在时间上周期性变化的电压或电流。
它们通常用正弦函数来描述，具有振幅、频率和相位等特征。
对于一个周期性变化的信号，其幅值可以随时间变化，因此简单地使用峰值或峰-峰值来表示信号大小并不准确。
为了更好地描述交流信号大小，引入了有效值（RMS）的概念。
有效值是指在相同功率条件下，与直流电压或电流产生相同效果的交流电压或电流大小。
对于正弦波形式的交流信号，其有效值等于其峰值幅度除以√2。
一个正弦波形瞬时幅度为10V，则其有效值为10V/√2 ≈ 7.07V。
测量交流信号有效值对于许多应用至关重要。
在家庭用电中，我们需要测量交流电源输出的有效电压和电流，以确保电器设备的正常工作和安全使用。
在音频领域，测量交流信号有效值可以帮助我们确定音频信号的强度和音质。
准确测量交流信号有效值对于保证系统性能和安全至关重要。
二、交流信号有效值的测量原理测量交流信号有效值的原理基于功率平衡定理。
根据该定理，对于一个周期性变化的电压或电流，其平均功率等于其有效值的平方除以阻抗。
通过将周期性变化的信号通过一个恒定阻抗上的负载，并测量该负载上的平均功率，可以得到信号的有效值。
具体来说，在实际测量中，我们通常采用以下两种方法来测量交流信号有效值：1. 平方平均法：该方法是最常用且最简单的方法之一。
它基于将周期性变化的信号进行采样，并对采样数据进行平方求和后再取算术平均数。
即先对信号进行采样并得到N个采样点x1, x2, ..., xn，然后计算这些采样点的平方之和：x1^2 + x2^2 + ... + xn^2，并除以N再开平方根。
这样得到的结果即为信号的有效值。
2. 峰值检测法：该方法基于测量周期性变化信号的峰值，并用峰值除以√2来估计信号的有效值。
含有直流成分的交流信号的测量
含有直流成分的交流信号的测量一、实验目的1、进一步熟悉示波器、信号发生器的组成原理与应用2、了解含有直流成分的交流信号的测量方法3、观察波形，分析交直流之间的联系，并计算出相关数据二、实验仪器1、 函数信号发生器，型号：YB1602 指标：2Hz~2MHz 数量 1台2、 双踪示波器，型号：YB4320A 指标：20MHz 数量 1台3、 其他实验室常用仪器三、实验原理（1） 测量交流电压测量原理：Um=SHp-p/2 测量方法：垂直偏转灵敏度微调旋钮置于校准位置；接入待测信号；输入耦合开关置于AC 档；调节扫描速度使波形稳定显示；调节垂直灵敏度开关；读出被测交流电压波峰和波谷之间的距离；计算被测交流电压峰峰值。
（2） 测量直流电压测量原理：利用被测电压在屏幕上显示的直线偏离零电平线的高度与被测电压成正比的关系进行的。
（3） 测量交直流成分电压测量原理：U=U ’+Umsint ωt含有直流成分的交流信号的波形0 U(tA BT四、实验步骤（1）先将示波器和信号发生器电源开关打开，再拿出两个探头，一个探头接信号发生器输出（50Ω）接口，另一个接示波器CH1接口，然后将两探头红黑探头分别接在一起。
（2）调节信号发生器频率和Vp-p，调节示波器辉度、微调（VOLTS/DIV）、时基因素（TIME/DIV）、位移等旋钮，使示波器上显示一个波形大小适中，亮度适中的正弦波波形。
（3）按照交流电压的测量方法进行测量，记录出示波器偏转灵敏度S，波形峰峰点间距离Hp-p，求出Up-p，所以交流电压的大小（振幅值）Um=Up-p/2.（4）按下信号发生器中的电平开关，将其向左旋转至示波器显示一个大小与屏幕比例适当的波形，开始时将微调旁边的按钮调至AC档，读出波形参数。
（5）选正弦波的正峰点（或负峰点）作为零电平的假定位置，然后保持偏转灵敏度S及其微调旋钮不变，将按钮打到GND档，调上下位移，让荧光屏中直线到正峰点的位置。
电工电子学实验报告 常用电子仪器的使用
电工电子学实验报告04常用电子仪器的使用实验报告课程名称：电工电子学实验指导老师：实验名称：常用电子仪器的使用一、实验目的1.了解常用电子仪器的主要技术指标、主要性能以及面板上各种旋钮的功能。
2.掌握实验室常用电子仪器的使用方法。
二、主要仪器设备1.XJ4318 型双踪示波器。
2.DF2172B 型交流电压表。
3.XJ1631 数字函数信号发生器。
4.HY3003D-3 型可调式直流稳压稳流电源。
5.10kΩ 电阻和0.01μ F 电容各一个。
三、实验内容1.用示波器检测机内“校正信号”波形首先将示波器的“显示方式开关(VERTCAL MODE)”置于单踪显示，即Y 1 (CH1)或Y 2 (CH2)，“触发方式开关(TRIGGER)”置于“自动(AUTO)”即自激状态。
开启电源开关后，调节“辉度(INTEN)”、“聚焦(FOCUS)”“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。
将示波器的“校正信号”引入上面选定的Y 通道(CH1 或CH2)，将Y 轴“输入耦合方式开关” 置于“AC”或“DC”，调节X 轴“扫描速率选择开关”(t/div 或t/cm)和Y 轴“轴入灵敏度开关(V/div 或V/cm)”，并且将各自的“微调”旋钮置于校正位置，使示波器显示屏上显示出约两个周期，垂直方向约4~8div(cm)的校正信号波形。
从示波器显示屏的坐标刻度上读得X 轴(水平)方向和Y 轴(与X 轴垂直)方向的原始数据(即从示波器刻度上读取的刻度数值和所选的刻度单位值)，填入表4-1，并计算出对应的实测值。
校正信号标称值示波器测得的原始数据测量值幅度U P-P 0.2V 4div 0.05V/div 0.2V 频率f 1000Hz 5div 0.2ms/div 1000Hz 表4-1 观察“Y 轴输入灵敏度微调开关”和“X 轴扫描速率微调开关”出在顺时针到底和逆时针到底两个极端位置时，屏幕读数与信号标称值的差异(标称值指的信号源输出所表示的数值)。
交流信号的几种常用参数测量(仪器说明)
主菜单-光标测量-手动方式
④．移位旋钮移动光标定位在待测波形待测位置 ⑤．获得测量数值：（时间以屏幕水平中心位置为 基准，电压以通道接地点为基准） 显示光标 1或2 位置的电压或时间值 显示光标 1、2 的水平间距（△X）：即两光标间 的时间值。显示光标 1、2 水平间距的倒数 （1/△X）。 显示光标 1、2 的垂直间距（△Y）：即两光标间 的电压值。 注：当光标功能菜单隐藏或显示其它功能菜单时， 测量数值自动显示于屏幕右上角。 45
18
水平控制区（HORIZONTAL）
转动水平 SCALE 旋钮改变 “S/div（秒/格）”水平档位， 状态栏对应通道的档位显示发 生了相应的变化。以 1－2－5 的形式步进。 Delayed（延迟扫描）快捷键： 按下水平 SCALE 旋钮可以切 换到延迟扫描状态，在延迟扫 描状态可达到 10ps/div * 。
主菜单-光标测量-追踪方式
光标追踪测量方式是在被测波形上显示十 字光标，通过移动光标的水平位置，光标 自动在波形上定位，并显示当前定位点的 水平、垂直坐标和两光标间水平、垂直的 增量。 其中，水平坐标以时间值显示，垂直坐标 以电压值显示。
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主菜单-光标测量-追踪方式
操作步骤如下： ①．选择光标追踪测量模式，按键操作顺序为： CURSOR → 光标模式 →追踪 。 ②．选择光标 A、B 的信源：根据被测信号的输入 通道不同，选择 CH1 或 CH2 。若不希望显示此 光标，则选择 无光标 。 ③．移动光标在波形上的水平位置 • 注意：只有光标追踪菜单显示时，才能水平移动 光标。在其它菜单状态下，十字光标在当前窗口 的水平位置不会改变，垂直光标可能因为波形的 瞬时变化而上下摆动。
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主菜单-光标测量
交流信号的几种常用参数测量
交流信号的几种常用参数测量一、引言本文将介绍几种常用的交流信号参数测量仪器，包括示波器、频谱仪和信号发生器。
二、示波器示波器是测量交流信号常用的仪器之一、示波器通过显示电压随时间变化的波形来分析其特性。
示波器通常包括一个探头用于连接被测信号源，一个显示屏用于显示波形，以及一些控制按钮用于调整测量参数。
1.幅度测量：示波器能够准确地测量交流信号的幅度。
通过调整示波器的垂直量程和增益等参数，可以将信号的幅度显示在屏幕上。
2.频率测量：示波器也能够测量交流信号的频率。
通过调整示波器的水平量程和观察屏幕上的周期数，可以计算信号的频率。
3.相位测量：示波器可以通过测量不同信号的相位差来计算交流信号的相位。
通过在示波器上同时显示两个信号源的波形，可以直观地比较它们的相位差。
三、频谱仪频谱仪是另一种常用的交流信号参数测量仪器。
频谱仪可以将信号分解成它们的频谱成分，并显示在频谱图上。
频谱仪通常包括一个输入端口用于连接被测信号源，一个显示屏用于显示频谱图，以及一些控制按钮用于调整测量参数。
1.频谱分析：频谱仪可以将复杂的交流信号分解成它们的频谱成分。
通过调整频谱仪的分辨率和带宽等参数，可以得到更准确的频谱图。
2.噪声测量：频谱仪可以测量交流信号中的噪声水平。
通过分析频谱图上的噪声特征，可以评估信号的噪声水平和噪声分布。
3.杂散分析：频谱仪可以分析交流信号中的杂散成分。
通过分析频谱图上的杂散特征，可以评估信号品质和杂散水平。
四、信号发生器信号发生器是一种用于产生标准信号的仪器。
它能够产生稳定、精确的交流信号，并且可以调整信号的幅度、频率和相位等参数。
信号发生器通常包括一个输出端口用于连接被测设备，一个显示屏用于显示信号参数，以及一些控制按钮用于调整信号参数。
1.幅度设置：信号发生器可以准确地设置交流信号的幅度。
通过调整信号发生器的幅度参数，可以产生所需的信号幅度。
2.频率设置：信号发生器可以准确地设置交流信号的频率。
典型电信号的观察与测量
通过选择幅度和扫描速度灵敏度，在荧光屏上显示出标准信号的幅值与频率，并与标称值（2V±3%，1KHz）作比较，如相差较大， 说明示波器需要校准。
方波脉冲信号的波形参数是幅值Um、周期T 及脉宽tk。
说明示波器需要校准。
表3 方波信号频率实验数据 (1) 通过电缆线，将信号发生器的正弦波输出口与示波器的CH1或CH2相连。 1、 双踪示波器的自检
三、实验内容 再使输出幅值分别为峰峰值，1V， 5V。
整理实验中显示的各种波形，绘制有代表性的波形。
将示波器专用电缆插入Y轴输入插口CH1或CH2端，然后开启示波器电源，待指示灯亮后，将示波器面板上的标准信号接至YA或YB端， 通过选择幅度和扫描速度灵敏度，在荧光屏上显示出标准信号的幅值与频率，并与标称值（2V±3%，1KHz）作比较，如相差较大， 说明示波器需要校准。
(2) 调节方波的输出幅度为峰峰值3V ，分别观测300Hz，3KHz和30KHz方波信号的波形参数。
尺并结合其量程分档（时间扫描速度t/div分档）选 1、 双踪示波器的自检
(3) 使信号频率保持在3KHz，选择不同的幅度及脉宽，观测波形参数的变化。
择开关，读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。 通过相应调节，使输出频率分别为100Hz，和20KHz（由频率计读出）；
2.示波器是一种信号波形测量仪器，可定量测 本实验室的函数信号发生器可产生正弦交流信号、方波信号和三角波信号。
出电信号的波形参数。从荧光屏的Y轴刻度尺并结合 再使输出幅值分别为峰峰值，1V， 5V。
(3) 使信号频率保持在3KHz，选择不同的幅度及脉宽，观测波形参数的变化。 调节示波器Y轴和X轴的偏转灵敏度至合适的位置，从荧光屏上读得幅值及周期 ，数据填入表1和表2中。
常用电子仪器的使用实验
常用电子仪器的使用实验一、实验目的1．熟悉示波器的工作原理及面板功能，掌握使用示波器测量信号幅值、频率及相位的基本方法；2．掌握电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、交流毫伏表等正确使用方法。
二、实验类型验证性实验三、预习要求1．阅读第一章有关函数信号发生器、毫伏表和示波器部分内容，并回答下列问题。
（1）测量毫伏级正弦交流电压信号的有效值时，应当使用数字万用表的交流电压挡还是使用交流毫伏表？为什么？答：（2）交流毫伏表可以用来测量非正弦波电压吗？交流毫伏表的读数是被测信号的什么值？答：（3）当示波器显示屏上的波形高度超出显示屏时应如何调整哪个旋钮？当显示屏上的波形不在屏幕中央时应如何调节？答：（4）如何调节函数信号发生器得到频率为1kHz、有效值为10mV的正弦信号？答：2．如图4.3所示RC移相电路，试分别用理论计算和Multisim软件仿真分析的方法求解阻抗角θ，已知C＝0.01μF，R＝10kΩ。
（1）理论分析：（2）仿真分析：○1建立仿真电路（2）利用仿真结果测量相位差由图可知R u 和i u 两波形在X 轴方向的时间差21T T T ∆=-= ，则相位差为 。
四、实验原理在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等。
它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。
实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图4.1所示。
接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应接在一起，称为共地。
信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。
图4.1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图1．示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。
交流信号有效值的测量
交流信号有效值的测量在现代通信领域中，交流信号的有效值是一个非常重要的参数。
有效值可以用来描述交流信号的振幅大小，从而评估信号的强弱或是稳定性。
本文将介绍交流信号有效值的测量方法和相关概念，以帮助读者更好地理解和应用有效值测量。
我们需要了解什么是交流信号。
交流信号是指在一定时间内，信号的电压或电流大小呈现周期性变化的情况。
例如，交流电压的波形通常为正弦波或方波。
而直流信号则是一种恒定电压或电流大小的信号。
交流信号与直流信号的主要区别在于交流信号具有周期性变化的特点。
在测量交流信号有效值时，我们通常使用均方根值来表示。
均方根值是指信号的平方平均值再开根号。
它可以反映交流信号的振幅大小，不受信号波形的影响。
例如，对于一个正弦波信号，其均方根值等于其峰值的一半。
均方根值的单位与信号的单位相同，通常为伏特（V）或安培（A）。
测量交流信号有效值的方法有多种，下面我们将介绍两种常用的方法。
第一种方法是使用示波器进行测量。
示波器是一种用于观察和测量电信号的仪器。
通过连接示波器的探头到信号源上，我们可以在示波器的屏幕上观察到信号的波形。
示波器通常可以直接测量信号的有效值，并显示在屏幕上。
这种方法简单直观，适用于频率较低的信号测量。
第二种方法是使用电压表或电流表进行测量。
这种方法适用于频率较高的信号测量，例如无线电频率或高速数字信号。
我们可以将电压表或电流表连接到信号源上，通过选择交流测量模式，仪器会自动测量信号的有效值并显示出来。
这种方法比较灵活方便，适用于各种交流信号的测量。
除了示波器和电压表、电流表，还有其他一些专用的仪器可以用于交流信号有效值的测量，例如频谱分析仪、多用途测试仪等。
这些仪器在不同的应用场景下具有不同的优势和适用性。
在实际应用中，交流信号有效值的测量非常重要。
它可以用于评估信号的强弱、稳定性和质量。
例如，在电力系统中，有效值的测量可以用于评估电压或电流的稳定性，以保证电力系统的正常运行。
在通信系统中，有效值的测量可以用于评估信号的强度和质量，以保证通信的可靠性和稳定性。
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三、DS5022数字存储示波器
➢ 示波器的作用是将不可见的电信号以图形的方式 显现出来并可测量、读取相关的电压和时间参数。
➢ 常用的示波器有两类： ✓模拟（阴极射线管）示波器：实时跟随被测信 号的变化，由电子束在荧光屏上运动，描绘出 被测信号波形。
• TTL输出插座连接测试电缆，输出TTL脉冲 信号；
• 信号幅度为标准TTL电平不可调。频率、占 空比可调，操作均与函数输出信号一致。
TTL输出
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使用注意事项
✓输出端不可长时间短路。 ✓读取频率、幅度参数时请注意单位指示灯。 ✓本仪器电压幅度参数为开路输出峰峰值
（R内=50Ω），带负载时输出插口实际输 出电压小于开路输出峰峰值（受R内=50Ω 的影响），且随负载阻抗值的变化而变 （负载阻抗值越接近R内=50Ω受到的影响 越大 ）。
频 率 调 节
频段选择
幅度调节
波形选择 幅度衰减
50Ω输出
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函数信号输出（50Ω输出）
✓ 需要时由直流偏移钮调节信号所携带的直流电平， 否则应置“关”的位置；
✓ 波形对称调节器改变输出信号占空比。输出波形 为三角波时可使三角波调变为锯齿波。正弦波输 出时应置“关”的位置。
占空比调节
直流 偏置 9
TTL脉冲信号输出
《电工电子实验(1)》第三次课
周期信号的参数 EE1641B1信号发生器 DS5022数字存储示波器 SX2172型交流毫伏表 电平的基本概念 实验内容修改
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一、周期信号的参数
➢时间参数
✓周期T
τ
✓频率f =1/ T ✓占空比θ =τ/(T- τ)
t T- τ
= τ/T ×100%
T
通常将占空比为50%的矩形波称为方波。
✓有效值U
U Um U P U PP 2 2 22
Um=UP
t
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周期信号的参数
➢直流偏置
✓将一个周期信号叠加 一个直流电压的过程 称为直流偏置。
✓直流偏置的结果是使 周期信号在坐标系中 上移或下移。
✓直流偏置的结果改变 了周期信号的平均值
V 1V
-1V V
0.8V
V 1.8V
-0.2V
t
+
t
将占空比小于50%的矩形波称为脉冲波。
2
周期信号的参数
➢电压参数
V
✓正峰值UP
✓负峰值U-P
✓峰峰值UPP
UP UPP
✓平均值U
U-P
t
U 1
T
f (t)dt
T0
T
平均值亦称作直流分
量
3
周期信号的参数
➢对称于横坐标的正弦波
✓最大值Um=UP
V
✓瞬时值u(t)
u(t) Um sin(t )
t
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二、EE1641B1信号发生器
➢ 主要功能 ✓输出信号波形：正弦波，三角波，方波，TTL 输出。 ✓输出信号频率：0.2Hz~2M Hz 。 ✓输出阻抗：函数输出50Ω, TTL输出600Ω。 ✓输出信号幅度（开路）：10mV～20Vpp可调。 ✓直流电平调节范围：关或-5V~+5V。 ✓占空比(SYM)调节范围：关或25%~75%。 ✓内扫描方式：线性/对数扫描方式。 ✓幅度显示：三位，（Vpp或mVpp） ✓频率显示：0.200Hz~ 20MHz（Hz或kHz ）
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垂直控制区（VERTICAL）
✓垂直移位旋钮 ✓垂直 POSITION 旋钮控制 信号的垂直显示位置。 ✓当转动垂直 POSITION 旋 钮时，指示通道地 （GROUND）的标识跟随 波形而上下移动。 ✓使用垂直 POSITION 旋钮 在波形窗口居中显示信号。
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“Volt/div（伏/格）”垂直档位
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水平移位旋钮
使用水平 POSITION 旋钮 调整信号在波形窗口的水 平位置。 转动水平 POSITION 旋钮 时，可以观察到波形随旋 钮而水平移动。
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水平MENU 按钮
按 MENU 按钮，显示 TIME 菜单。 在此菜单下，可以开启/关闭延迟扫 描或切换Y－T、X－Y 显示模式。此 外，还可以设置水平 POSITION 旋 钮的触发位移或触发释抑模式。 触发位移：指实际触发点相对于存储 器中点的位置。转动水平 POSITION 旋钮，可水平移动触发点。 触发释抑：指重新启动触发电路的时 间间隔。转动水平 POSITION 旋钮， 可设置触发释抑时间。
✓数字式存储示波器：对被测信号进行采样，变 成数字信号后在液晶屏上以点（离散的采样点） 或矢量（采样点间有连线）方式描绘出被测信 号波形。
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面板操作键分布图
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显示界面说明图
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波形显示的自动设置
➢使用自动设置： ✓1．将被测信号连接到信号输入通道。 ✓2．按下 AUTO 按钮。
➢示波器将自动设置垂直，水平和触发 控制。如需要，可手工调整这些控制 使波形显示达到最佳。
✓转动垂直 SCALE 旋钮 改变“Volt/div（伏/格）” 垂直档位，波形窗口下方 的状态栏中对应通道的档 位显示发生了相应的变化。 ✓通过按下垂直 SCALE 旋钮作为设置输入通道的 粗调/细调状态的快捷键。
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通道切换键
✓按 CH1 、 CH2 、 MATH 、 REF ，屏幕显示对应通道的 操作菜单、标志、波形和档 位状态信息。按 OFF 按键关 闭当前选择的通道。 ✓OFF 按键具备关闭菜单的 功能。当菜单未隐藏时，按 OFF 按键可快速关闭菜单。 如果在按 CH1、CH2后立即 按 OFF ，则同时关闭菜单和 相应通道。
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水平控ห้องสมุดไป่ตู้区（HORIZONTAL）
✓转动水平 SCALE 旋钮改变 “S/div（秒/格）”水平档位， 状态栏对应通道的档位显示发 生了相应的变化。以 1－2－5 的形式步进。 ✓Delayed（延迟扫描）快捷键： 按下水平 SCALE 旋钮可以切 换到延迟扫描状态，在延迟扫 描状态可达到 10ps/div * 。
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EE1641B1信号发生器面板图
显示 频率
频 率 调 电节源 开关
频段 选择
显示 幅度
扫描／ 计数
扫描速率/ 扫频范围 / 外测低通 外测衰减
外输入 插座
TTL输出
50Ω输出
波 占空比 幅度 直流 形 调节 衰减 偏置 选 择
幅 度 调 节7
函数信号输出（50Ω输出）
√50Ω输出插座连接测试电缆； √由波形选择按钮选定所需的输出波形； √由频率选择按钮选定输出信号的频段，由频率调 √节旋钮调整输出信号频率到所需的工作频率值； √由幅度衰减和幅度调节钮调节输出信号的幅度；