实验1指导书 常用仪器仪表的使用(电工)

常用仪器仪表的使用

一、实验目的

1．了解常用电工测量仪表的分类、用途。

2．掌握电源、信号源、测量仪表的正确使用方法，掌握用示波器测量交流信号的电压幅值、周期、频率等参数。

3．熟悉NEEL-II型电工电子实验装置。

二、实验预习

1．打印实验指导书，预习实验的内容，了解本实验的目的、原理和方法。

2．计算各表中要求的电压、电流理论值，写出计算过程。

三、实验设备与仪器

NEEL-II型电工电子实验装置：含直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、功率与功率因数组合表、交流毫伏表、直流电压源、直流电流源、交流电源、函数信号源及实验电路。

双踪示波器。

四、实验原理

1．电压表、电流表、交流功率表的使用方法。

电压测量电流测量功率测量

图1 电压表、电流表、功率表的使用方法

2．交流毫伏表：用于测量电路中的交流信号电压有效值。

3．函数信号源：用于产生幅值和频率可调的交流信号（正弦波、方波、三角波）。

信号源输出信号的调节：调节“波形选择”开关可选择输出信号波形（正弦波、方波、三角波）。调节“频率选择”开关，配合“频率粗调”、“频率细调”旋钮可调出信号发生器输出频率范围内任意一种频率，LED显示窗口将显示出相应频率值。调节“输出衰减”开关和“幅值调节”旋钮可得到所需要的输出电压。

4．电源：包括直流可调稳压电源（0～30V），直流可调稳流电源（0～500mA），三相四线制的交流电源，单相交流电源（0～250V）。

图2 三相交流可调电源与单相交流可调电源

5．数字万用表：测量直流和交流电压、电流、电阻等。某些万用表还可以测量三极管、二极管、电容和频率等。

① 型号栏；

② 液晶显示屏：显示测量数值； ③ 发光二极管：通断检测报警；

④ 档位开关：改变测量功能、量程及开关机； ⑤ 20A 电流测试正极插座； ⑥ 200mA 电流测试正极插座； ⑦ 电容、温度、及公共负极插座； ⑧ 电压、电阻及二极管正极插座； ⑨ 三极管测试插座； ⑩ 背光灯/自动关机开关。

图3 数字万用表

6．双踪示波器：可以同时测量和观察两路信号的波形，测量电路信号波形的幅值、周期等参数。

图4 双踪示波器

用示波器测量交流信号波形的幅值、周期、频率

（1）交流信号波形的幅值测量：在图5中，如果“VOLTS/div ”为1V/div ，峰-峰之间高度为6div ，计算方法为：U=1V/div ×6div=6P P V -，如果探头为10：1，实际值为U=60P P V -。此时“VOLTS/div ”的“微调”旋钮应置于“校准”位置。

（2）交流信号波形的周期、频率测量：在图6中，在屏幕上一个周期为4div 。如果“扫描时间”为1ms/div ，周期T =1ms/div ×4div=4ms 。由此可得频率f =1/4ms=250Hz 。此时扫描时间的“微调”旋钮应置于“校准”位置。

图5 电压测量 图6 周期和频率测量

7．使用电工测量仪表时，为保证仪表安全，首先应选择较大量程进行测试，然后再根据读数调整到合适的量程，以增加显示数据位数，提高测量精度。如果产生告警保护，调整安全量程后按“复位”键。

8．电缆

电源电缆：三相交流电源，单相交流电源：高压电路电缆（有护套）。

直流稳压电源，直流稳流电源：低压电路电缆。

仪表电缆：直流电压表：低压电路电缆。

直流电流表：低压电路电流电缆。

交流电压表，功率与功率因数组合表：高压电路电缆（有护套）。 交流电流表：高压电路电流电缆（有护套）。

函数信号源，毫伏表，双踪示波器：同轴电缆，低压电路电缆。

9．各种实验仪器与实验电路之间的连接关系见图7：

图7 实验仪器与实验电路之间的连接关系

五、实验内容

1．电压源与电流源的等效转换

将直流稳压电源看作理想电压源，将电压S U 调至20V ，串联一个200Ω的固定电阻S R ，从而构成一个实际电压源，再外接一个电阻箱L R ，如图8所示，改变电阻箱的阻值（见表1），即可测出电压源的外特性（即伏安特性）。

将直流稳流电源看作理想电流源，根据等效转换的条件，将输出电流I S 调至100mA ，并联一个200Ω的固定电阻，构成一个实际电流源，再外接一个电阻箱L R ，如图9所示，改变电阻箱的阻值（见表1），即可测出电流源的外特性。

比较两种电源的外特性是否相同。

图8 电压源伏安特性图9 电流源伏安特性表1 电压源与电流源的等效转换

2．交流电压、电流及功率的测量

将单相交流可调的输出电压电源（调压器）调至200V，然后接三相组合负载中的一相负载，如图10所示，将交流电压表、交流电流表、功率表按仪表的接线要求接好线，按表2内容测量。

图10 交流电压、电流及功率的测量

表2 交流电压、电流及功率的测量

3．示波器、毫伏表和信号源的使用

调节信号源使其输出信号（有效值，用毫伏表测量）分别为：V U 21=、Hz f 10001=的方波；

V U 42=、Hz f 20002=的正弦波。用示波器测量各信号电压幅度及频率值。测试数据填入表3。

表3 仪器使用中的测量数据

六、实验注意事项

严格按照电路图接线，不能随意改变元件和仪表的连接顺序和位置。 七、思考题

1．能否用万用表测量方波、三角波的电压值？

2．示波器测量信号周期、幅度时，如何才能保证其测量精度？使用万用表时如何保证测量精度？ 3．示波器观察波形时，下列要求，应调节哪些旋钮？

移动波形位置；稳定波形；改变周期个数；改变显示幅度；测量直流电压。 八、实验报告（本部分请在下面的空白页中手写完成）

1．回答思考题。

2．根据实验记录进行数据分析，将计算结果填入各表格。 3．误差原因分析：实验中产生的误差是由哪些原因造成的？

4．总结万用表、示波器、信号发生器等仪器设备的使用方法及主要旋钮、按键的功能。 5．使用函数信号发生器过程中经常出现的两个错误是什么？

6．在使用各种实验设备时都有哪些安全考虑（每种仪器分别进行说明）？ 7．总结实验心得体会。