电子测量实验三 波形测试及信号相位差测量.doc

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电子测量技术课程验证性实验报告
实验名称
实验三波形测试及信号相位差测量
实验时间
年月日
学生姓名
实验地点
同组人员
专业班级
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
2、实验主要仪器设备和材料:
双踪示波器函数信号发生器
50V-104、50V-103电容器1KΩ、10KΩ电阻各一只
3、实验内容和原理:

接信号源
接示波器
图1低通滤波电路

接信号源
接示波器
图2阻容延迟网络
相位差φ:φ=360∘×ΔT/T
—Y应用和椭圆法测量相位差
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(LissajousPatterns)。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。相位差φ计算公式:φ=sin-1h1/h2
4、实验方法、步骤:

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。
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。

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。
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。
—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(LissajousPatterns)。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-1h1/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?
5、实验现象、实验数据记录:
6、实验现象、实验数据的分析:
7、实验结论:
指导教师评语和成绩评定:
实验报告成绩:
指导教师签字:
年月日