示波器的原理和使用精選(九篇)

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第1篇：示波器的原理和使用范文

[關(guān)鍵詞] 數(shù)字示波器 帶寬 采用速率 上升時間 計量 準(zhǔn)確性

1.數(shù)字示波器原理

示波器是一種應(yīng)用最廣泛、最基礎(chǔ)的時域測量儀器，可以觀測信號的波形全貌，直觀顯示兩個量的函數(shù)關(guān)系。它能測量信號的幅度、頻率周期等基本參數(shù)，也能測量脈沖信號的脈寬、占空比、上升下降時間、預(yù)沖、上沖和振鈴等參數(shù)，同時，通過變換還能獲取信號的頻域信息。數(shù)字示波器通常稱為數(shù)字存儲示波器，簡稱數(shù)字示波器，是在模擬示波器的基礎(chǔ)上，嵌入微處理器，將被測信號數(shù)字化，從而便于根據(jù)需要對信號實現(xiàn)存儲、處理和控制，再恢復(fù)成模擬信號予以顯示。

2.影響數(shù)字示波器計量準(zhǔn)確性的幾個因素

數(shù)字示波器的工作是在CPU管理下進(jìn)行的，信號波形的測量要通過采集、數(shù)字化、存儲和讀出顯示等過程過程來實現(xiàn)，其設(shè)計思想、功能設(shè)置、技術(shù)特征和使用方法和模擬示波器都存在較大差異，如果使用不當(dāng)，會產(chǎn)生較大的測量誤差，從而影響測試任務(wù)。下面主要淺析數(shù)字示波器的幾個主要參數(shù):

1）區(qū)分模擬帶寬(重復(fù)帶寬)和數(shù)字實時帶寬（單次帶寬）

帶寬是示波器最重要的指標(biāo)之一。模擬示波器的帶寬是一個固定的值，而數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬(重復(fù)帶寬)和數(shù)字實時帶寬（單次帶寬）兩種。數(shù)字示波器對重復(fù)信號采用順序采樣或隨機(jī)采樣技術(shù)，其重復(fù)帶寬可以很寬，可達(dá)幾十或上百吉赫茲，重復(fù)帶寬也稱為等效帶寬。單次帶寬也稱為有效存儲帶寬，單次采集帶寬或?qū)崟r帶寬。數(shù)字示波器其Y通道的前端由前置放大器和濾波器組成，其決定的帶寬為數(shù)字示波器的模擬帶寬，而波形顯示通常采用插值技術(shù)，所以單次帶寬由模擬帶寬、采樣率及波形顯示技術(shù)共同決定。

2）采樣速率

采樣速率是指單位時間內(nèi)對模擬輸入信號的采樣次數(shù)，常以Sa/s（取樣點數(shù)/秒）或取樣（脈沖）頻率（Hz）表示。

a.如果采樣速率不夠，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象

如果示波器的輸人信號為一個100kHz的正弦信號，示波器顯示的信號頻率卻是50kHz，這是因為示波器的采樣速率太慢，產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象。混迭就是屏幕上顯示的波形頻率低于信號的實際頻率，或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了，而顯示的波形仍不穩(wěn)定。

b.采樣速率與t/div的關(guān)系

采樣速率是數(shù)字示波器的一項重要技術(shù)指標(biāo)，采樣率的高低決定了示波器捕捉信號的能力。最高采樣率收A/D變換器速率的限制。在實際測量中，可國家被測信號的帶寬來設(shè)定掃描時間系數(shù)，其上限受最高采樣率限制。

綜上所述，使用數(shù)字示波器時，為了避免混迭，掃速檔最好置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，掃速檔則最好置于主掃速較慢的位置。

第2篇：示波器的原理和使用范文

關(guān)鍵詞:智能儀表;虛擬儀器;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);電子稱;電壓表

0引言

隨著企業(yè)對電類專業(yè)大學(xué)生動手能力和創(chuàng)新實踐能力的要求日益增加，實踐性課程的建設(shè)成為本科生教學(xué)改革的一個重要組成部分［1］。電氣工程實驗中心經(jīng)過幾年的探索和實踐，通過校企聯(lián)合，共建實驗平臺，逐步完善了創(chuàng)新實踐課程體系，使本科生在培養(yǎng)階段能夠由淺入深地學(xué)習(xí)到最新的行業(yè)發(fā)展知識和技能，理論實踐更好的結(jié)合［2］。智能儀表課程設(shè)計是高校電氣、測控及相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，它集技術(shù)性、工程性和實踐性于一體，是一門涉及傳感器、機(jī)電一體化、電子技術(shù)、自動控制、計算機(jī)、信號分析與處理等多門學(xué)科的現(xiàn)代綜合技術(shù)［3］。通過和美國德州儀器公司共建聯(lián)合實驗室，利用其MSP430單片機(jī)、StellarisLM4F120LaunchPad評估套件等器材，并結(jié)合USB-6009數(shù)據(jù)采集卡以及Labview設(shè)計搭建了一個綜合的智能儀表課程設(shè)計實踐平臺。本文通過介紹該課程平臺的構(gòu)建，對其組織形式和教學(xué)成果進(jìn)行總結(jié)。

1智能儀表課程體系

1．1課程性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo)

此課程是電氣工程及自動化專業(yè)的重要課程，目的是使學(xué)生了解和掌握智能儀表的原理和設(shè)計方法，初步學(xué)習(xí)虛擬儀器的使用，智能儀表的軟硬件設(shè)計及調(diào)試的基本方法，加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力、實踐動手能力、團(tuán)隊合作能力的培養(yǎng)。

1．2教學(xué)方法

以課堂教學(xué)、實驗教學(xué)為主，結(jié)合自學(xué)、小組大作業(yè)。課堂教學(xué)主要講解基本原理，使同學(xué)們更好地理解智能儀器原理、提高對智能儀器設(shè)計的興趣、初步了解智能儀器的研究、設(shè)計方法。著重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識、自主學(xué)習(xí)的能力和實踐動手的能力。小組大作業(yè)能培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力:熟練運(yùn)用所學(xué)知識的能力、收集提煉信息的能力、實踐動手的能力、團(tuán)隊合作能力。

1．3課程內(nèi)容

講解智能儀器的基本結(jié)構(gòu)及其接口技術(shù)的原理和設(shè)計方法，使學(xué)生清晰地了解智能儀器輸入輸出接口與數(shù)據(jù)處理方法，初步學(xué)會設(shè)計智能儀器軟硬件設(shè)計及調(diào)試的方法:①了解數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及各主要部件工作原理。②了解智能儀器的輸入通道包括程控放大器與A/D轉(zhuǎn)換器及量程自動轉(zhuǎn)換技術(shù);了解智能儀器的輸出通道包括D/A轉(zhuǎn)換器，串行數(shù)據(jù)接口及開關(guān)量輸出通道。③掌握智能儀器設(shè)計思想，設(shè)計步驟，具體的硬件設(shè)計，軟件設(shè)計及調(diào)試方法。④了解虛擬儀器的基本組成，常用開發(fā)工具Labview的開發(fā)環(huán)境、軟件設(shè)計方法及數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動設(shè)計方法。

2實踐平臺設(shè)計

2．1虛擬儀器

虛擬儀器是基于計算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來的儀器測量技術(shù)，是計算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物，具有開發(fā)時間短、技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)，以及出色的集成等優(yōu)勢，是未來儀器發(fā)展的一個重要方向［4］。通過與NI公司的合作，在智能儀表課程中引入虛擬儀器，有利于學(xué)生把握儀器儀表技術(shù)的發(fā)展潮流，為將來走向科研、技術(shù)崗位拓寬眼界，奠定基礎(chǔ)。本課程需要學(xué)生完成虛擬示波器和虛擬信號發(fā)生器的設(shè)計搭建。

2．216路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為溝通模擬域和數(shù)字域的橋梁起著重要作用。隨著計算機(jī)技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微處理器控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，使系統(tǒng)的靈活性和可靠性大大提高，系統(tǒng)的硬件成本和重建費(fèi)用大大降低［5］。本課程需要學(xué)生自行搜集資料、選擇器件，完成16路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路的設(shè)計，畫出其原理圖和PCB圖，并闡述其工作原理。

2．3簡易電子稱

簡易電子稱將重量傳感器產(chǎn)生的微弱差分信號進(jìn)行放大、濾波和采樣，經(jīng)過MCU處理，通過人機(jī)界面顯示稱重信息，實現(xiàn)輸入單價并計算價格。

2．4智能電壓表

智能電壓表及其拓展部分設(shè)計主要是以放大電路為主，對信號進(jìn)行調(diào)理并利用單片機(jī)進(jìn)行采樣，經(jīng)過高速運(yùn)算后將信息整合，并對放大電路的放大倍數(shù)進(jìn)行控制，同時，采樣值在經(jīng)過邏輯處理后在顯示屏上顯示波形，并提供可視人機(jī)界面。

3實踐平臺的實現(xiàn)

3．1虛擬儀器

本平臺采用NI公司的USB-6009數(shù)據(jù)采集卡，利用Labview實現(xiàn)虛擬示波器和虛擬信號發(fā)生器。

3．1．1虛擬示波器［6］

要求虛擬示波器能夠顯示有信號發(fā)生器發(fā)出的方波、三角波、正弦波的頻率范圍為1～1kHz，幅度為0～10V，要求能夠精確測量兩個輸入波形的頻率和幅值，虛擬示波器能夠通過旋鈕調(diào)節(jié)橫坐標(biāo)(時間)和縱坐標(biāo)(幅值)的顯示范圍。

3．1．2虛擬信號發(fā)生器［7-8］

要求虛擬示波器能夠產(chǎn)生頻率在1～100Hz，幅度為0～5V之間的方波、三角波、正弦波，并輸出到示波器進(jìn)行觀察，能夠利用數(shù)據(jù)采集卡的兩路通道，同時輸出產(chǎn)生兩張不同的波形;能夠調(diào)節(jié)輸出信號的頻率、幅值和相位;對于方波信號可以改變輸出信號的占空比，輸出信號可以用示波器觀測，并且可以顯示在前面板上。

3．216路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計算機(jī)、智能儀器與外界聯(lián)系的橋梁，是獲取信息的重要途徑。其設(shè)計主要考慮被測信號的變化速率和通道數(shù)，對測量精度、分辨率、速度的要求，性價比等。主要由下面幾部分組成:(1)計算機(jī)。數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的核心是計算機(jī)，它對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理。(2)A/D轉(zhuǎn)換器。計算機(jī)所處理的是數(shù)字信號，因此模擬信號必須進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換—量化過程。(3)采樣/保持器。采樣/保持器將連續(xù)信號離散化，從連續(xù)信號中抽取采樣時刻的信號值—采樣過程。(4)放大器。將采集到的信號適當(dāng)放大，盡量是A/D轉(zhuǎn)換器在接近滿量程的狀態(tài)下工作。(5)多路開關(guān)。通過多路開關(guān)，依次接通各個傳感器并采樣信號。

3．3簡易電子稱

簡易電子稱主要的組成部分如圖4所示。實驗器材采用德州儀器的MSP430F552x，INA333儀表放大器，OPA2340運(yùn)算放大器，I2C8位IO口拓展芯TCA6408等［9-13］。采樣的壓力傳感器是四應(yīng)變片橋式壓力傳感器，輸出為差分信號;前級放大電路可使用儀表放大器構(gòu)成差分放大電路;差分放大電路輸出后，經(jīng)過運(yùn)算放大器放大電路進(jìn)行進(jìn)一步放大;已經(jīng)放大過的電壓信號經(jīng)過低通濾波器進(jìn)行濾波處理;再由MCU芯片進(jìn)行采樣、處理和顯示［13］。

3．4智能電壓表

智能電壓表及其拓展要求通過程控放大電路、整流濾波電路以及單片機(jī)人機(jī)界面三大模塊，實現(xiàn)直流電壓、電流，交流電壓、電流，電阻以及信號頻率的測量等功能。實驗器材采用德州儀器的StellarisLM4F120LaunchPad評估套件［14］，一款采用32bitARM處理器+FPGA雙核控制架構(gòu)開發(fā)的高性能、低功耗、易使用的64KB色的TFT真彩顯示器，數(shù)字可控增益的單片儀表放大器PGA202［15］等。

4結(jié)語

智能儀表課程設(shè)計實踐平臺緊跟現(xiàn)代儀器儀表的發(fā)展趨勢，考慮學(xué)生知識層次與理解能力，結(jié)合實驗室實際情況，構(gòu)建了虛擬儀器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電子稱小系統(tǒng)、電壓表等多功能表計的實驗平臺，使學(xué)生掌握虛擬儀器的使用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計與PCB圖的繪制，電子稱模擬電路與數(shù)字電路設(shè)計，程控放大電路、整流濾波電路的設(shè)計，程序的編寫與調(diào)試，鍛煉了學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀、團(tuán)隊合作、動手實踐等能力。

參考文獻(xiàn)(References):

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［2］孫佳，許少倫，姜建民．運(yùn)動控制系統(tǒng)創(chuàng)新實踐平臺的設(shè)計與實現(xiàn)［J］．實驗室研究與探索，2013，32(2):77-80．

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［4］湯占軍，馮麗輝，張斌．基于虛擬儀器的智能儀表的設(shè)計與實現(xiàn)［J］．微計算機(jī)信息，2008，24(10):252-254．

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［7］馬雙寶，王攀，曾勇．基于LabVIEW7．0虛擬信號發(fā)生器的實現(xiàn)［J］．微計算機(jī)信息雜志，2005(1):89-90．

［8］袁新娣．基于NIUSB-6211的虛擬信號發(fā)生器設(shè)計［J］．科技廣場，2013(11):45-80．

［9］德州儀器公司，MSP430F552xfamilyUser’sGuide［EB/OL］．www．ti．com．cn/cn/lit/ug/slau208n/slau208n．pdf

［10］德州儀器公司，MSP430F552xdatasheet［EB/OL］．www．ti．com．cn/cn/lit/ds/symlink/msp430f5529．pdf

［11］德州儀器公司，INA333datasheet［EB/OL］．www．ti．com．cn/cn/lit/ds/symlink/ina333．pdf

［12］德州儀器公司，OPA2340datasheet［EB/OL］．www．ti．com．cn/cn/lit/ds/symlink/opa2340．pdf

［13］德州儀器公司，TCA6408datasheet［EB/OL］．www．ti．com．cn/cn/lit/ds/symlink/tca6408．pdf

［14］德州儀器公司，LM4F120launchpad［EB/OL］．www．ti．com．cn/cn/lit/ug/spmu289c/spmu289c．pdf

第3篇：示波器的原理和使用范文

關(guān)鍵詞:Multisim；仿真技術(shù)；電工電子實驗；職業(yè)學(xué)校

隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,在現(xiàn)代工程設(shè)計中常用的一種方式就是計算機(jī)仿真技術(shù),Multisim仿真技術(shù)已經(jīng)成為了電子工程設(shè)計的常用工具。如何在電工電子教學(xué)中應(yīng)用這些計算機(jī)仿真技術(shù),讓其為教學(xué)服務(wù),以此提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量,成為當(dāng)前職業(yè)學(xué)校教師面臨的重要問題。

1電工電子教學(xué)中應(yīng)用Multisim仿真技術(shù)的優(yōu)勢分析

1.1通過Multisim仿真技術(shù)可以直觀展現(xiàn)抽象的內(nèi)容,便于學(xué)生掌握

電工電子課程相對來說具有很強(qiáng)的抽象性,有很多的概念單純依靠講解學(xué)生很難理解和掌握,學(xué)生在這樣的情況下容易對課程產(chǎn)生厭煩情緒,課堂效率和課堂質(zhì)量難以得到保證。如果采用Multisim仿真技術(shù)仿真一些基本電路,通過對偏置電阻的改變,將輸出波形和靜態(tài)工作點的關(guān)系通過虛擬示波器表現(xiàn)出來,學(xué)生可以通過觀察波形變化,將最佳工作點找到,進(jìn)而了解放大器的輸入和輸出信號的關(guān)系,對于飽和失真和截止失真等概念也能很好地理解。這種教學(xué)方式不僅生動形象,同時還便于學(xué)生的理解和掌握[1]。

1.2Multisim仿真技術(shù)可以在理論課堂上引入工程實例,便于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在電工電子課程中有很多的電路概念和分析方法等,這些內(nèi)容具有很強(qiáng)的理論性,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中具有較大難度,采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,學(xué)生僅僅能學(xué)習(xí)基本的理論,不能對其進(jìn)行實踐性的應(yīng)用,所以學(xué)生也就難以得到感性認(rèn)識,也就缺乏相應(yīng)的學(xué)習(xí)積極性。如果通過Multisim仿真技術(shù)動態(tài)的演示出555定時器的各種應(yīng)用來,采用Multisim仿真技術(shù)對其進(jìn)行演示后,學(xué)生可以對其有著更加感性的認(rèn)識,同時還增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣。在教師對555計數(shù)器進(jìn)行講解時,學(xué)生就可以更加認(rèn)真的聽講,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主性得到了很大的提高,變被動接受為主動學(xué)習(xí)。此外,在學(xué)習(xí)計數(shù)器和譯碼器等課程時,教師也可以采用同樣的實例演示方式,這樣取得的教學(xué)效果更為顯著[2]。

1.3Multisim仿真技術(shù)可以更好地鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識和綜合能力

在電工電子技術(shù)課程中,實驗教學(xué)和理論教學(xué)相輔相成,缺一不可。將Multisim仿真技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中,就相當(dāng)于在教室中將各種的元器件和實驗器材等搬入,同時還可以將課上分析所需的電路實時在屏幕上反映出來,儀器可以隨時調(diào)用,這樣便于學(xué)生對儀器特性的觀察,同時也便于對理論的正確性進(jìn)行驗證。將理論教學(xué)融合于實驗教學(xué)中,使得兩者間沒有明確的時間和空間界限,真正實現(xiàn)了學(xué)做統(tǒng)一。因為Multisim具有較強(qiáng)的無損性,所以其電路參數(shù)可以隨時進(jìn)行改變,這樣可以對電路在不同參數(shù)時的不同特性進(jìn)行分析,能夠有效提高學(xué)生的分析和解決問題能力。教師還可以增加一些設(shè)計型的項目,學(xué)生可以就此進(jìn)行實用電路的設(shè)計,能夠有效提高學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2Multisim仿真技術(shù)實驗教學(xué)

對于Multisim仿真技術(shù)來說,它可以很好地輔助實訓(xùn)和教學(xué)。首先,仿真基礎(chǔ)實驗可以讓學(xué)生更好地對課堂教學(xué)中的一些原理和概念等進(jìn)行理解;此外,仿真電路時,學(xué)生可以熟悉實驗室中常見電子儀器的使用步驟和使用方法,仿真中出現(xiàn)的一些問題,學(xué)生在解決的過程中能夠很好地提升自身的分析和解決問題能力及創(chuàng)新意識。在Multisim仿真技術(shù)實驗教學(xué)中,一般會采用理論教學(xué)-仿真-實驗的教學(xué)方式,所謂的理論教學(xué)指的是教師對課程中的一些基本原理和概念等進(jìn)行講解,仿真指的是學(xué)生在Multisim仿真技術(shù)環(huán)境中,根據(jù)相關(guān)的實驗要求,采用適合的元器件設(shè)計相關(guān)原理圖,再將虛擬電路模型構(gòu)建好,然后進(jìn)行仿真實驗以此得出仿真結(jié)果。實驗指的是在實驗室進(jìn)行計算機(jī)仿真時所構(gòu)建的電路,調(diào)試并對最終的實際結(jié)果進(jìn)行觀察。最后,對實際的實驗結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行對比。這種實驗方式完美地結(jié)合了課上學(xué)習(xí)和課下學(xué)習(xí),在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面具有很好的效果,同時還鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,便于課堂效率和課堂質(zhì)量的提高[3]。

3Multisim仿真技術(shù)在實驗教學(xué)中的具體應(yīng)用

3.1滯回比較器實驗

滯回比較器電路,它的輸入信號是正弦波,通過示波器對輸入和輸出電壓進(jìn)行觀察。輸入信號是正弦波,且其幅值是5V,頻率是1KHZ,將滯回比較器的輸入信號接入到示波器A中,輸出信號接入到示波器B通道中,將仿真開關(guān)開啟,將示波器打開,其輸入和輸出波形可以看出,其輸入波形和輸出波形是正弦波和矩形波,滯回比較器的兩個閾值電壓可以通過游動游標(biāo)測量得到電壓值[4]。

3.216進(jìn)制計數(shù)器實驗

利用Multisim仿真技術(shù)將16進(jìn)制計數(shù)器改進(jìn)成6進(jìn)制計數(shù)器,它可以使用異步清零的方式來完成,具體線路圖如圖1所示,采用Multisim仿真技術(shù)后可能使得實際呈現(xiàn)效果呈現(xiàn)0-3環(huán)的顯示情況,所以實現(xiàn)的是4進(jìn)制計數(shù)器。為什么會出現(xiàn)該情況呢,清零條件可以通過輸出QC、QB來實現(xiàn),但是當(dāng)計數(shù)由3跳到4時,QC的狀態(tài)變化為01,QB的狀態(tài)變化為10,QC此時會出現(xiàn)瞬間跳至1的情況,QB此時并沒有來得及跳到0,所以清零端此時是0態(tài),計數(shù)器全部清零。要想讓這種狀況得到改變,需要將兩個與門加在QC端,防止QB和QC發(fā)生順態(tài)的現(xiàn)象,可以將其線路圖調(diào)整為圖1。

4結(jié)語

實踐證明,在電工電子實驗課程中應(yīng)用Multisim仿真技術(shù)取得的教學(xué)效果是十分顯著的。在教學(xué)中不僅增強(qiáng)了學(xué)生的動手操作能力,同時還便于學(xué)生對理論知識的理解和掌握,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到提高,同時還提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。因為Multisim仿真技術(shù)不受到實驗場地和實驗設(shè)備的束縛,對學(xué)生的主觀能動性發(fā)揮具有很好的作用,同時還便于學(xué)校實驗成本的降低,它已經(jīng)成為了我國當(dāng)前電工電子實驗教學(xué)發(fā)展的重要方向。

參考文獻(xiàn)

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[2]馮寶珍.Multisim仿真在電工電子實驗中的應(yīng)用思考[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2014(3):120.

[3]陳利恒.Multisim仿真在電工電子實驗中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技,2013(1):184.

第4篇：示波器的原理和使用范文

《高頻電子線路》是電子類專業(yè)學(xué)生的必修課，是一門理論性、工程性、實踐性均很強(qiáng)的課程，該課程以高等數(shù)學(xué)、電路分析、信號與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)等為前期課程，即便采用多媒體輔助手段以增強(qiáng)效果，但電路原理多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁瑣、概念抽象，特別是非線性分析方法的應(yīng)用，使學(xué)生普遍反映較難理解和掌握。另外，傳統(tǒng)實驗不能很好地讓學(xué)生理解電路的工作原理和信號波形的變化，經(jīng)常遇到元件虛焊或毀壞、儀器缺乏、性能不穩(wěn)定等棘手問題，浪費(fèi)有限的實驗時間，影響了實驗的正常進(jìn)行及學(xué)生實踐的積極性[1]。

由于近年來的教學(xué)改革使課堂學(xué)時一度減少，給教學(xué)帶來較大壓力，因而如何采取有效措施提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)實踐能力、并緩解內(nèi)容多而學(xué)時少的矛盾是亟待解決的問題。仿真軟件的應(yīng)用能形象生動的演示波形、提高學(xué)習(xí)興趣、開拓創(chuàng)新思維，為學(xué)生在有限的時間內(nèi)掌握高頻電子線路的理論知識提供條件，為高頻電路實驗開辟一條快捷高效的新途徑。目前使用比較普遍的有EWB、P SP ICE等，現(xiàn)以Multisim11.0為例介紹仿真與分析在高頻電子線路教學(xué)中的具體應(yīng)用。

2 Multisim11.0 簡介

Multisim11.0的前身是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive age Technoligics簡稱IIT公司）于1988年推出的用于電子線路設(shè)計和仿真的EDA工具軟件[2]，被美國國家儀器有限公司（National Instruments簡稱NI公司）收購后，更名NI Multisim，而V11.0是其于2009年12月推出的電路仿真軟件最新版本，學(xué)生版、教育版和專業(yè)版可提供4000～17000個電路元器件，除虛擬元件外基本采用實際參數(shù)模型[3]，具有豐富的仿真分析能力。它提供了包括萬用表、示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等豐富的測試儀器，并且提供了強(qiáng)大的電路分析手段，如直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、噪聲圖形分析和射頻分析等為正確驗證電路功能和分析電路參數(shù)提供了有力保證。

另外其操作界面友好、簡單直觀、創(chuàng)建元器件較為方便，儀器功能選擇、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果顯示等均能通過對話完成[4]，軟件易學(xué)易用。在計算機(jī)上進(jìn)行實驗，不受時間、地點、設(shè)備的限制，可使每位學(xué)生通過仿真把理論和實踐結(jié)合起來，從而加深學(xué)生對課程的理解和認(rèn)識。

3 Multisim11.0的應(yīng)用實例

Multisim軟件進(jìn)行仿真分析的基本步驟為：根據(jù)原理和設(shè)計需要創(chuàng)建電路原理圖，然后根據(jù)實際情況設(shè)置好電路圖選項，設(shè)定仿真分析方法，打開仿真開關(guān)，運(yùn)行設(shè)計好的電路，借助仿真儀器，即可得到所需仿真結(jié)果[1]。

調(diào)制、解調(diào)電路是通信設(shè)備中的重要組成部分，調(diào)制、解調(diào)方式在很大程度上決定了系統(tǒng)可能達(dá)到的性能，也是高頻電子線路課程學(xué)習(xí)的重難點之一。本文通過調(diào)幅及解調(diào)電路的仿真，介紹Multisim11.0仿真軟件在高頻課程教學(xué)過程中的應(yīng)用。

3.1 普通調(diào)幅 （AM）信號的波形仿真

振幅調(diào)制簡稱調(diào)幅，調(diào)幅有普通調(diào)幅、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅等，其中普通調(diào)幅是基本的，其他調(diào)幅信號都是由它演變而來的。根據(jù)AM信號產(chǎn)生的基本原理，在Multisim11.0環(huán)境下創(chuàng)建由乘法器組成的普通調(diào)幅電路，如圖1所示，其中相乘器的增益系數(shù)設(shè)置為1。

打開仿真，可見雙蹤示波器上普通調(diào)幅信號與低頻調(diào)制信號波形對比，如圖2所示。

調(diào)整直流電壓V3，用以改變電路的調(diào)幅系數(shù)，當(dāng)V3=1V時，調(diào)幅系數(shù)大于1，仿真波形如圖3所示，出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象，這樣的已調(diào)波經(jīng)過檢波后無法恢復(fù)原有的調(diào)制信號，是嚴(yán)重的失真現(xiàn)象，應(yīng)該盡力避免。

3.2 雙邊帶調(diào)幅波形的仿真

由于載波不攜帶信息，為了節(jié)省發(fā)射功率，可以只發(fā)射含有信息的上、下邊帶，而不發(fā)射載波，這種調(diào)幅稱為雙邊帶調(diào)幅[5]。利用Multisim11.0繪制出雙邊帶調(diào)制仿真電路，接上載波信號U1、調(diào)制信號U2以及示波器，如圖4所示，仿真波形如圖5所示。

3.3 二極管包絡(luò)檢波器仿真波形

二極管構(gòu)成的包絡(luò)檢波器電路簡單，性能優(yōu)越，應(yīng)用廣泛，也是檢波電路學(xué)習(xí)的難點。包絡(luò)檢波不需要恢復(fù)原始載波信號，解調(diào)后的輸出信號能夠反映輸入信號的包絡(luò)，其仿真電路如圖6所示。

打開仿真，并調(diào)整電路參數(shù)，可以得到解調(diào)以后的信號與輸入信號的對比如圖7（a）所示。但是如果電路參數(shù)選擇不當(dāng)，二極管包絡(luò)檢波器就有可能出現(xiàn)惰性失真和負(fù)峰切割失真。改變RP1和RP2可以觀察到兩種失真現(xiàn)象所呈現(xiàn)的波形，如圖7（b）、（c）所示。

第5篇：示波器的原理和使用范文

【關(guān)鍵字】激光多普勒效應(yīng) 激光自混合干涉 VCSEL激光器 振動測量

一、引言

關(guān)于自混合干涉的研究，國際上以日本靜岡大學(xué)S.Shinohara教授和意大利Pavia大學(xué)S.Donati教授為代表的一些學(xué)者相繼建立和發(fā)展了激光自混合干涉測量的基礎(chǔ)和技術(shù)。

早期的研究集中于距離，位移和速度測量的原理和技術(shù)，近幾年，他們大大開拓了自混合干涉技術(shù)的應(yīng)用范圍，如進(jìn)行模具分析、形貌測量、無損探傷等，并于大規(guī)模集成制造技術(shù)相結(jié)合向微型傳感器方面發(fā)展。

國內(nèi)主要有哈爾濱工業(yè)大學(xué)強(qiáng)錫富教授的課題組、天津大學(xué)姚建荃院士的課題組和南京師范大學(xué)的課題組進(jìn)行這方面的研究，這些研究都得到了國家自然科學(xué)基金的資助，已經(jīng)提出和解決了自混合干涉理論和位移測量方法的一些技術(shù)問題。

二、方法

結(jié)合自混合干涉原理和多普勒測速原理，將多普勒頻移現(xiàn)象引入激光二極管，檢測光學(xué)反饋生成的頻移信號確定物體的狀態(tài)。選擇VCSEL激光器組成自混合多普勒測速系統(tǒng)。

2.1 原理

根據(jù)Lang-Kobayashi速率方程方法。光強(qiáng)與頻率的關(guān)系式

如果反饋系數(shù)C

2.2 系統(tǒng)

VCSEL激光自混合多普勒測速系統(tǒng)由VCSEL激光器、激光擴(kuò)束透鏡、外部反射物體組成簡單的光學(xué)系統(tǒng)，激光管驅(qū)動電路及光功率監(jiān)測電路組成電學(xué)系統(tǒng)。VCSEL激光自混合干涉原理示意圖如下所示。

三、仿真實驗

本文根據(jù)上述的系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實驗，對將一小塊平面鏡作為靶鏡粘貼在揚(yáng)聲器上，通過激光器的電流高于閾值，為8mA，激光器發(fā)出的光經(jīng)激光擴(kuò)束透鏡后平行出射，經(jīng)衰減器照射在靶鏡上，調(diào)整光路使反射光能夠進(jìn)入激光腔，由于經(jīng)過衰減器，反饋回激光腔的光很弱。

由于實驗中只有一個光路，所以光路調(diào)節(jié)起來相對容易的多。用信號發(fā)生器的正弦波（2kHZ）輸出驅(qū)動揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器信號源輸出電壓lOmV。有光反饋時，PD探測到LD輸出的變化，PD接收的信號經(jīng)后續(xù)電路處理后，顯示在示波器上。

在實驗中，構(gòu)建了實驗裝置，并且得到了較好的實驗結(jié)果。這些說明我們研究的VCSEL激光器自混合多普勒測速原理可以真正的運(yùn)用到現(xiàn)實中去，制作出一個緊湊、便利、實用的傳感測速器。

第6篇：示波器的原理和使用范文

[關(guān)鍵詞]電子工藝實訓(xùn) 焊接 調(diào)試 組裝 實踐

一、概述

（一）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力是高校培養(yǎng)人才的必然趨向

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，面對21世紀(jì)對人才的需要，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和合作精神，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力是今后高校培養(yǎng)人才的必然趨向。

在高校中，如何處理理論課程（基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、選修課程等）與實踐實訓(xùn)類課程之間的關(guān)系和矛盾？如何發(fā)揮工程訓(xùn)練中心這一創(chuàng)新實訓(xùn)基地的作用？

這種發(fā)展?fàn)顩r和趨勢對各專業(yè)的基礎(chǔ)課程提出了更高的要求，需要不斷地更新課程內(nèi)容，拓寬知識面。如何推動教學(xué)知識的更新，培養(yǎng)符合社會需要的實用型人才，是高校教學(xué)人員首先要考慮的實際問題。對這些素質(zhì)的培養(yǎng)，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)有其明顯的優(yōu)勢。

（二）學(xué)生參加電子工藝實習(xí)的必要性

具有創(chuàng)新意識和合作精神的人才是非常重要的高素質(zhì)人才，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力成為工程訓(xùn)練中心培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生的首要目標(biāo)。

隨著3C（計算機(jī)Computer、通信Communication和消費(fèi)電子Consumer)結(jié)合與一體化,已成為信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢。在高等院校，對電方面專業(yè)的教學(xué)人員、學(xué)生以及電子技術(shù)基礎(chǔ)課程都提出了更高的要求。對電方面專業(yè)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力等素質(zhì)的培養(yǎng)，電子工藝實習(xí)環(huán)節(jié)有其明顯的優(yōu)勢，從而也就顯得更為重要。

國內(nèi)普通工科院校與重點院校、國外高校相比，最大的不足就是實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)做得不夠，該環(huán)節(jié)是學(xué)生理論和實踐相結(jié)合的橋梁和紐帶，是學(xué)生從學(xué)校走向社會的必經(jīng)之路。

（三）電子工藝實習(xí)所要達(dá)到的目標(biāo)

電子工藝實習(xí)作為電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的重要組成部分，在人才培養(yǎng)過程中起著不可替代的重要作用。它的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能、電路的設(shè)計與綜合應(yīng)用能力以及使用計算機(jī)工具的能力，以全面提高學(xué)生的素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

最基本的要求：每位參加電子實習(xí)的同學(xué)在實習(xí)結(jié)束時，能夠熟練地使用萬用表、電烙鐵、示波器等工具；能識別出電阻、電容、晶體管等，并能測試其好壞和相關(guān)的參數(shù)；會認(rèn)芯片管腳順序。

指導(dǎo)思想是：注重基礎(chǔ)、了解前沿、促進(jìn)創(chuàng)新。同學(xué)們只有把最基本的專業(yè)知識了解并掌握了，對最新的科技前沿了解了，才有可能去提高和創(chuàng)新，才會在某方面有所突破。總之，大家既要腳踏實地、又要高瞻遠(yuǎn)矚，這樣我們才會有創(chuàng)新，這樣我們的實習(xí)才有意義。

二、教學(xué)方法的探索

首先，學(xué)習(xí)態(tài)度要端正。該實習(xí)環(huán)節(jié)也是難得的實踐環(huán)節(jié)，不論同學(xué)們以后從事的是技術(shù)開發(fā)還是技術(shù)應(yīng)用，也不論是產(chǎn)品的銷售還是企業(yè)的管理，都要用到自己的專業(yè)基礎(chǔ)知識。如果對自己的專業(yè)基礎(chǔ)知識知之甚少，你如何去從事管理和經(jīng)營？更不用說從事專業(yè)技術(shù)的開發(fā)和利用了！

其次，實訓(xùn)目標(biāo)要明確。通過參加實訓(xùn)，把書本上的圖形、符號、公式、定理和實訓(xùn)當(dāng)中的實物、實踐結(jié)合起來；通過實踐驗證理論，通過實踐理解理論。

再次，實習(xí)結(jié)果固然重要，但與實訓(xùn)過程本身相比，過程比結(jié)果更重要。

電類專業(yè)的本科生來參加電子工藝實訓(xùn)，不是作為普通工人從事簡單的焊接、調(diào)試、組裝幾件實訓(xùn)產(chǎn)品匆匆了事，而是作為一個擁有相關(guān)專業(yè)知識的本科生從事驗證理論知識的實踐者，把實訓(xùn)過程中的各個環(huán)節(jié)的知識都消化了、理解了、吸收了。

最后，制定合理的考核標(biāo)準(zhǔn)。通過參加實訓(xùn)，不僅要讓他們學(xué)到文化科學(xué)知識、工程實踐技能，還要讓他們形成良好的行為習(xí)慣。

考勤簽到、安全操作、環(huán)境衛(wèi)生、元件丟損、工具使用、元件焊接、產(chǎn)品調(diào)試、實習(xí)報告、實踐考核等環(huán)節(jié)都要列入考核內(nèi)容，與實訓(xùn)成績結(jié)合起來，真正體現(xiàn)實訓(xùn)成績的公平、公正，合理。

三、教學(xué)內(nèi)容的探索

充分利用現(xiàn)有的軟、硬件資源，借助多媒體和網(wǎng)絡(luò)，分三個階段（層次）進(jìn)行。

（一）第一階段：前期預(yù)備階段訓(xùn)練內(nèi)容

1.基礎(chǔ)理論

具體內(nèi)容：萬用表，電烙鐵，焊錫，PCB板，基本元器件知識以及安全用電知識。

教學(xué)要求：為具體實踐做準(zhǔn)備。

2.元件測試

主要內(nèi)容：基本元器件的識別，認(rèn)識裝配工具及萬用表使用方法。

主要器材：基本電子元件，實習(xí)工具，萬用表，示波器等。

教學(xué)要求：正確識別元器件參數(shù)，掌握測試方法及參數(shù)檢驗標(biāo)準(zhǔn)；正確掌握工具的使用范圍與方法。

3.焊接實訓(xùn)

主要器材：電烙鐵，焊錫，廢舊電路板（練習(xí)板）。

教學(xué)要求：了解電烙鐵的結(jié)構(gòu)、安全使用方法、性能及錫焊認(rèn)識；觀察、認(rèn)識焊料的熔化、凝固過程；熟悉掌握錫焊五步法，方法正確、操作規(guī)范。

4.基礎(chǔ)實訓(xùn)

主要內(nèi)容：PCB裝焊、導(dǎo)線焊接、元器件成型、鍍錫及裝焊。

主要器材：電烙鐵，焊錫，PCB練習(xí)板，導(dǎo)線。

教學(xué)要求：元器件成型與鍍錫，臥式及立式安裝；掌握導(dǎo)線的剝線、鍍錫以及搭焊與絞焊的焊接方法。

5.基礎(chǔ)考核

主要內(nèi)容：工具的使用、元器件識別、導(dǎo)線焊接、元器件成型、鍍錫及裝焊等。

主要器材：萬用表，電烙鐵，焊錫，PCB練習(xí)板，導(dǎo)線等。

教學(xué)要求：進(jìn)一步鞏固以上的訓(xùn)練內(nèi)容，為下一步實習(xí)做好準(zhǔn)備。

（二）第二階段：實踐操作階段訓(xùn)練內(nèi)容

1.產(chǎn)品原理

具體內(nèi)容：FM貼片收音機(jī)、多用充電器、數(shù)字萬用表等原理和焊接工藝。（每批學(xué)生選做2件實習(xí)產(chǎn)品）。

教學(xué)要求：了解實習(xí)產(chǎn)品的基本原理和具體焊接工藝。

2.SMT的元件、設(shè)備及裝焊工藝過程（在SMT貼片教室）

主要器材：FM收音機(jī)、配套演示板、示教板。

教學(xué)要求：認(rèn)識SMT/SMD，了解SMT設(shè)備及裝焊工藝，貼裝FM收音機(jī)板。

3.FM收音機(jī)組裝調(diào)試

主要器材：示波器、萬用表、電烙鐵，焊錫，F(xiàn)M電路板及元器件。

教學(xué)要求：微型電子產(chǎn)品組裝及調(diào)試。

4.充電器裝配與調(diào)試

主要器材：示波器、萬用表、電烙鐵，焊錫，電路板及元器件。

教學(xué)要求：了解電子產(chǎn)品裝配方法與工藝；掌握調(diào)試法及故障分析方法；進(jìn)一步加深對電子元件的認(rèn)識。

（三）第三階段：實踐操作提高和擴(kuò)展階段訓(xùn)練內(nèi)容（擴(kuò)充內(nèi)容）

1.用Protel99se軟件設(shè)計SCH原理圖和PCB印刷板圖

主要器材：指導(dǎo)書、計算機(jī)。

教學(xué)要求：掌握SCH和PCB軟件設(shè)計方法。

2.手工設(shè)計PCB

主要器材：樣品板、繪圖紙和筆。

教學(xué)要求：掌握PCB手工設(shè)計方法。

3.印制板制作：

主要器材：覆銅板一塊、轉(zhuǎn)印圖紙一張、轉(zhuǎn)印機(jī)、藍(lán)色環(huán)保腐蝕劑、微型鉆床。

教學(xué)要求：了解印制板種類及手工制作工藝過程與制作技巧。

4.單片機(jī)及PLC應(yīng)用介紹

主要器材：單片機(jī)、PLC模塊。

教學(xué)要求：了解一些單片機(jī)和PLC的一些基本知識和它們在工控領(lǐng)域的實際應(yīng)用情況。

四、典型示例

如何把理論和實踐真正結(jié)合起來：讓理論指導(dǎo)實踐，反過來再讓實踐驗證理論；下面我們舉幾個典型的例子加以介紹。

（一）電烙鐵電阻和電流的測量

題目：實習(xí)用的是一把30W/220V的外熱式電烙鐵，試計算一下該電烙鐵的電阻值R、電流值I有多大？再測量一下實際的電阻值R、電流值I有多大？

理論計算：已知P=30，U=220，不考慮功率因素，利用公式P=UI=U2/R來計算

R=U2/P=2202/30≈1.6 KΩ

I=U/R=220/1.6≈137.5 mA

實際測量：先測量一下電烙鐵的實際電阻值（如測得R=1.9KΩ）,再通電測流過電烙鐵的電流值（如測得I=114.5mA）

對上述數(shù)據(jù)，我們得出結(jié)論：理論和實踐有一定誤差，但理論可以指導(dǎo)實踐，反過來再實踐也可以驗證理論。

（二）電源電路參數(shù)的測量

題目：以充電器中的電源電路為例，測試一些電壓參數(shù)，并觀看其波形的幅度和頻率。

1.測量變壓器的初次級電阻值，并以此來估算其變比。

2.測試變壓器的輸入和輸出電壓波形，并察看其幅值和頻率，看有何異同？

3.測試整流前后的電壓波形，看有何異同？

4.觀察一下整流時加濾波電容和不加濾波電容對輸出電壓有何影響？

分析：這是一個典型的電源電路，包括了變壓、整流、濾波三個環(huán)節(jié)。通過測量變壓器的初/次級電阻分別為1500/3歐姆，電阻比為500/1。我們知道變壓器初次級的電阻比等于其變比的平方，再測量一下其電壓值，可算出它的變比、電阻比，再與實際測量的值做比較。

通過參數(shù)測試和查看波形，會理解有效值和最大值的關(guān)系，交流與直流、脈動直流的區(qū)別；知道變壓器、二極管、電解電容在該電路中起的作用。

通過對上述電路的搭建、參數(shù)測試、波形測量，我們會把很多知識點得到實踐的印證，加深理解，有利于消化和吸收。

五、結(jié)論

通過對高校中本科生參加電子工藝實訓(xùn)的探索和研究，得出以下幾點結(jié)論與大家共享：

第一點，實踐是硬道理

理論學(xué)得再多，再深，如果懶得動手去實踐，一切都是空的！只能是紙上談兵，高談闊論而已！實踐、實訓(xùn)環(huán)節(jié)是工科院校的學(xué)生不可缺少的必修環(huán)節(jié)。

第二點，過程比結(jié)果更重要

如果沒有過程，哪來的結(jié)果？如果只要結(jié)果不要過程，何必如此麻煩呢？老師直接把試題答案告訴學(xué)生豈不皆大歡喜？我們正是需要這個過程來鍛煉和充實自己、磨練自己。通過參與實訓(xùn)過程，把書本上的圖形、符號、公式、定理轉(zhuǎn)化成動手實踐，同學(xué)們才能學(xué)有所用，才能把理論消化和吸收，以后才可以指導(dǎo)自己去實踐、去創(chuàng)新。

第三點，讓學(xué)生帶著“問題”去參與“實訓(xùn)”

在實際動手操作之前，先給學(xué)生提出一些思考性的問題（比如“變壓器的變比與初次級電阻之間的關(guān)系如何？”，“普通Ф5發(fā)光二極管的正常工作電流是多大？”等等），讓他們在實訓(xùn)中自己去尋找答案，這樣的效果要比“知道答案后再去驗證”要好的多。

第四點，由簡單到復(fù)雜，由點到面

電子工藝實訓(xùn)也不例外，需要同學(xué)們由簡單到復(fù)雜，由點到面，一步步完成實訓(xùn)科目。實訓(xùn)先從最簡單的最普通的地方入手，比如先從實訓(xùn)的工具（電烙鐵）開始，電烙鐵的電阻值和電流值理論上是多少，實際又如何？同學(xué)們一測便知。

逐步培養(yǎng)學(xué)生形成勤于動腦、樂于動手的好習(xí)慣。做任何事情都要循序漸進(jìn)，一步步地來；不要急于求成，好高騖遠(yuǎn)。

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第7篇：示波器的原理和使用范文

關(guān)鍵詞： 《電子測量與儀器》 實驗教學(xué) 內(nèi)容設(shè)計 教學(xué)過程

電子測量是電子技術(shù)信息檢測的重要手段，它是一門發(fā)展快、應(yīng)用面寬、實踐性強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科，在現(xiàn)代高科技應(yīng)用技術(shù)中起著非常重要的作用?！峨娮訙y量與儀器》課程是電子、通信類專業(yè)的一門重要專業(yè)課。課程內(nèi)容包括電子測量的基本原理和方法，電參數(shù)的測量原理、測量方法，測量誤差分析，常規(guī)儀器的工作原理、性能技術(shù)指標(biāo)和操作使用，該領(lǐng)域的最新發(fā)展等，是一門實踐性、應(yīng)用性和綜合性很強(qiáng)的課程。除理論教學(xué)內(nèi)容外，實驗教學(xué)內(nèi)容充分、合理、有序地展開對幫助學(xué)生系統(tǒng)掌握電子測量的原理、方法、儀器的使用，融會本學(xué)科多方面的知識，提高實踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識能起到積極的作用。我結(jié)合教育教學(xué)實踐，對《電子測量與儀器》課程的實驗設(shè)計思路、具體實現(xiàn)及實驗教學(xué)過程的組織進(jìn)行了研究和探討。

1.實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計指導(dǎo)思想

《電子測量與儀器》課程的實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，其基本指導(dǎo)思想是貼合理論課的教學(xué)內(nèi)容，注重學(xué)生動手能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

1.1注重比對型實驗的設(shè)計

在理論課教學(xué)中，測量原理、測量方法、測量儀器和誤差分析等是主要內(nèi)容，實驗設(shè)計緊緊圍繞、貼合這些內(nèi)容展開。這些內(nèi)容往往是互相交叉的：研究具體電參量的測量原理，往往是和具體的測量方法結(jié)合在一起的；不同的測量方法，有著不同的測量原理，涉及到不同的測量儀器，不同的測量儀器又有著各自不同的測量原理。針對這些特點，在實驗內(nèi)容的設(shè)計過程中，要注重“比對”實驗的設(shè)計，讓實驗內(nèi)容更加合理、充分，以利于學(xué)生對各種方法、各種儀器有更直觀、更深入的理解。例如：對一個低頻正弦電壓信號的測量，可以使用示波器觀察、讀取其峰峰值，同時可以利用交流毫伏表測其電壓的有效值，然后通過正弦信號峰值和有效值之間的換算關(guān)系換算過來進(jìn)行比較分析；同樣的這個低頻正弦電壓信號，可以用示波器觀察、讀取其周期，同時可以利用頻率計讀出其頻率，然后通過頻率和周期之間的換算關(guān)系換算過來進(jìn)行比對分析。這樣，通過不同的儀器對同一個量進(jìn)行測量，引導(dǎo)學(xué)生分析它們測量原理之間的差異，不同儀器各有的功能特點（如示波器的直觀性好，頻率計精度高等），使學(xué)生對相關(guān)知識有更直觀、更綜合的認(rèn)識。

1.2注重綜合設(shè)計性實驗的設(shè)計

在提高學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識方面，注重綜合設(shè)計性實驗的設(shè)計。當(dāng)然，創(chuàng)新是建立在一定的知識積累上的，所以在實驗設(shè)計中驗證性實驗也是必不可少的。驗證性實驗的開設(shè)，可讓學(xué)生熟悉常用儀器儀表的使用，對常用測量方法有一定的認(rèn)識，使動手能力得到提高。綜合設(shè)計性實驗的開設(shè)，可讓學(xué)生在一定的理論和實踐的積累上，有一個相對自由發(fā)揮的平臺，這對學(xué)生的創(chuàng)新意識的培養(yǎng)是很有幫助的。在綜合設(shè)計性實驗的設(shè)計上，采取開放式的模式，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的理論知識（如不同的測量方法、各種測量儀器原理），查閱有關(guān)資料，自行設(shè)計實驗內(nèi)容，并撰寫實驗講義。

2.實驗教學(xué)過程的組織

實驗內(nèi)容設(shè)計得合理、充分是完成實驗教學(xué)的基礎(chǔ)，而實驗教學(xué)過程的組織是否合理、有序是能否保證實驗教學(xué)質(zhì)量、能否達(dá)到預(yù)期教學(xué)目的的關(guān)鍵。

2.1實驗內(nèi)容的組織

首先，對各個實驗開出順序的安排是先“驗證性實驗”后“綜合設(shè)計性實驗”。讓學(xué)生經(jīng)過驗證性實驗的訓(xùn)練，有一定的實踐基礎(chǔ)之后再進(jìn)行綜合設(shè)計型實驗，循序漸進(jìn)。

其次，做好綜合設(shè)計型實驗的組織工作。綜合設(shè)計型實驗采取一種開放式的模式，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識自行設(shè)計，經(jīng)常會出現(xiàn)很多種不同的設(shè)計，這時教師應(yīng)把關(guān)，在指出各設(shè)計的優(yōu)缺點之后，甄選出實驗室有能力開出來的實驗進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計驗證，對于那些沒有被選中的實驗設(shè)計鼓勵大家互相交流。在近幾屆學(xué)生設(shè)計的實驗中，側(cè)重測量儀器方面的相關(guān)設(shè)計有簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計、簡易數(shù)字頻率計的設(shè)計等，側(cè)重于測量方法的相關(guān)設(shè)計有電橋法測電阻、補(bǔ)償法測電容等。

2.2實驗教學(xué)的課堂組織

在實驗課堂上，教師作適當(dāng)必要的講解和演示，強(qiáng)調(diào)學(xué)生動手和師生互動。對學(xué)生提出的頻次較多的問題，先針對每個人個別解決，再進(jìn)行集中講解，并根據(jù)具體情況適時提出一些相關(guān)問題供學(xué)生思考并在實驗中驗證。鼓勵學(xué)生互相交流，對動手能力強(qiáng)的學(xué)生，鼓勵他們在完成了自己的實驗任務(wù)后指導(dǎo)其他同學(xué)，共同進(jìn)步。

2.3實驗室的預(yù)約開放

在正常安排的實驗時間以外，實驗室采取預(yù)約開放模式。沒能在限定的時間內(nèi)完成實驗或?qū)嶒炦^程、實驗結(jié)果不滿意的學(xué)生，可以和老師預(yù)約，在老師、學(xué)生、實驗室都有空的情況下再次進(jìn)行相關(guān)實驗。在這個過程中，不只學(xué)生的能力能提高，師生間關(guān)系也會更加融洽。

2.4實驗報告的撰寫

實驗報告的撰寫和批閱是實驗教學(xué)的重要一環(huán)，在這個過程中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生結(jié)合誤差分析的理論知識對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，另外引導(dǎo)學(xué)生對每一次實驗進(jìn)行總結(jié)，不斷提高。

3.結(jié)語

《電子測量與儀器》是一門實踐性、應(yīng)用性和綜合性很強(qiáng)的課程，我們將進(jìn)一步探索和完善其教學(xué)方法，不斷深化實驗教學(xué)改革，提高實驗教學(xué)質(zhì)量，不斷提高學(xué)生的動手能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

第8篇：示波器的原理和使用范文

關(guān)鍵詞：超聲波 單片機(jī) 物距測量

中圖分類號：TN802.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）06-0159-02

1 超聲波測距簡介

當(dāng)音頻的頻率高于2KHZ超出人耳所能接受的聲音頻率范圍時，我們稱之為超聲波。超聲波在空氣中傳播向性好，穿透能力強(qiáng)，不受光波、電磁波等的干擾，因此它常用于空氣或水中進(jìn)行物距測量、速度探測或是某些特殊功能如清洗消毒等，其在工程學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)科等多個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在工程學(xué)中，利用超聲波進(jìn)行汽車防撞、液位測量、移動機(jī)器人定位和避障等方面物距的探索及測量的需求都很普遍。

2 超聲波原理和測距方法

2.1 壓電式超聲波傳感器原理

超聲波發(fā)生器的工作原理通常被分為機(jī)械式和電氣式作用產(chǎn)生二種。本設(shè)計采用壓電式（電氣式）作用原理，具體步驟：首先發(fā)射器向外發(fā)射超聲波，接著超聲波在空氣或水等介質(zhì)中傳播，當(dāng)遇到障礙物后反射，形成回波，最后由接收器感測接收回波。

2.2 超聲波測距方法

3 超聲波測距方案的實現(xiàn)

3.1 硬件設(shè)計

本文使用渡越時間法進(jìn)行超聲波測距，測控芯片選用的是89c2051單片機(jī)。系統(tǒng)主要硬件設(shè)計包括穩(wěn)壓電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、以及測距顯示電路。另外還有一個串口調(diào)試電路，主要用作超聲波測距的數(shù)據(jù)調(diào)試和顯示。工作過程描述：單片機(jī)的P3.3作為超聲波發(fā)射控制端口，用于發(fā)射相關(guān)信號使發(fā)射電路起振從而發(fā)出超聲波；超聲波發(fā)出的同時、啟動定時器計數(shù)，開始測量渡越時間；P3.2作為超聲波接受控制端口，用于接收經(jīng)障礙物反射的回波；一旦接收到有效回波信號，單片機(jī)的定時器立即停止計數(shù)得計數(shù)脈沖個數(shù)N并通過串口調(diào)試助手顯示在電腦屏幕上，代入公式（2）計算可得出預(yù)測距離s，換算后的距離經(jīng)由LCD1602實時顯示。

發(fā)射電路主要由74LS04反射器和超聲波發(fā)射輔助電路構(gòu)成。單片機(jī)P3.3口輸出40kHz 的方波信號分二路分別采用無反射器和一級反射器方式送入超聲波換能器的二個電極，以此提高發(fā)射強(qiáng)度。另外輸出端二路均并聯(lián)兩個74LS04反射器后經(jīng)上拉電阻接入，以期在提高輸出高電平的驅(qū)動能力的同時、增加超聲波換能器的阻尼效果以減少振蕩影響[3]。

接收部分的電路主要由NE5532P運(yùn)放、LM339AJ比較器及超聲波接收輔助電路構(gòu)成。超聲波接收部分是為了將回波順利接收，因此要將聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號，并對采集到的信號進(jìn)行放大、比較等必要處理后輸入到單片機(jī)P3.2口，以產(chǎn)生中斷并立即讓計數(shù)器停止計數(shù)，計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)化后顯示在LCD1602上。液晶部分原理及控制相對簡單，電路可參照其芯片資料的典型接法。

3.2 軟件設(shè)計

利用51單片機(jī)的兩個定時器，定時器1主要用于串口調(diào)試電路用于輔助計算串口波特率，定時器0用來計算時鐘脈沖計數(shù)，以計算超聲波所測距離。外部中斷0接收由高到低的負(fù)脈沖，以檢測回波信號并采取相應(yīng)動作。系統(tǒng)主程序流程：系統(tǒng)初始化-發(fā)送超聲波子程序-開INT0中斷并啟動定時器T0計數(shù)-檢測回波并分別在串口和LCD上回顯數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)測試及結(jié)論

實驗及數(shù)據(jù)分析表明，本超聲波測距系統(tǒng)，雖然測距范圍不是很大，但在精度上可以達(dá)到毫米以上級別。采用了串口調(diào)試助手以及示波器輔助測試，系統(tǒng)的實現(xiàn)更加可靠。當(dāng)然，影響超聲波測距的因素有很多。如溫度因素，可以采取在軟件中加入溫度補(bǔ)償程序或直接在硬件系統(tǒng)中加上測溫技術(shù)，使其更能精準(zhǔn)的測出更大范圍內(nèi)兩個物體之間的距離，因此該系統(tǒng)還可以繼續(xù)完善。

參考文獻(xiàn)

[1]時德鋼，劉曄，王峰等.超聲波測距儀的研究[J].計算機(jī)測量與控制，2002.10.

第9篇：示波器的原理和使用范文

故障分析是判斷、尋找確定故障原因的關(guān)鍵。有關(guān)故障不外乎來源于使用者、環(huán)境和儀器本身等因素。對一臺故障儀器，當(dāng)出現(xiàn)某些復(fù)雜而隱蔽的故障時，無論對于初學(xué)者，還是具有一定維修經(jīng)驗的人員，都是一件很棘手、難度很高的工作。因為儀器種類很多，它們的工作原理和結(jié)構(gòu)特點都不一樣，因此出現(xiàn)整機(jī)故障現(xiàn)象和產(chǎn)生原因多種多樣；另外，即使是同一儀器的同樣故障，也可以有不同的產(chǎn)生原因。這是故障的查找與判斷工作的困難所在，因此故障的查找、判斷工作是一項技術(shù)性和經(jīng)驗性都很強(qiáng)，而且難度很高的工作。但儀器的故障分析工作也有一定的規(guī)律可尋，而運(yùn)用我國傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)的方法，去分析故障原因，是一種行之有效的方法，現(xiàn)介紹如下。

1.1“問”

中醫(yī)指詢問癥狀。是排在第三位的。而故障分析中的“問”則要擺在首位。“問”就是要搞清楚故障的背景信息。詳細(xì)了解儀器發(fā)生故障的全過程、故障史、維修史及使用情況，判斷故障的起因是由人為還是自然因素所導(dǎo)致，為判斷故障提供必要的線索。這主要包括：在什么環(huán)境中使用?失效的外在表現(xiàn)是什么？問的過程，就是要掌握儀器發(fā)生的基本情況，為故障分析收集必要的資料。同時也是故障分析定位失效部位的需要。

1.2“望”

中醫(yī)指觀氣色。故障分析的“望”，就是看儀器的損壞情況，去觀察故障板的外觀，看上面有沒有明顯損壞的痕跡，有沒有元件燒黑、炸裂，電路板有無受腐蝕引起的斷線、漏電，電解電容有沒有漏液，頂部有沒有鼓起，焊點的連線有無脫落，機(jī)械傳動部分有無失靈或卡死，波形圖像顯示是否正常等等，經(jīng)過直觀查看往往能發(fā)現(xiàn)故障部位。

1.3“聞”

中醫(yī)指聽聲息。故障分析中的“聞”就是用鼻子辨別分析。在對故障儀器進(jìn)行形貌觀察的同時獲取信息。當(dāng)“聞”用鼻子聞一聞電路板中有沒有東西燒焦的氣味，這氣味是從哪里發(fā)出的。一般有兩種含義：其一，鼻嗅其味；其二，通電后聞其聲。如儀器有燒糊氣味多為某一元件電流過大所致，此時必須立即關(guān)機(jī)以免擴(kuò)大故障，在查明故障原因后方可更換元器件；聞其聲，一般情況開機(jī)后異常，應(yīng)尋找發(fā)出異常聲音的部位。以發(fā)現(xiàn)某些元件存在打火現(xiàn)象特別是高壓部分。

1.4“切”

中醫(yī)指號脈。故障分析的“切”，是指測量，就是運(yùn)用各種測量儀器和手段，在電路故障部位進(jìn)行測量分析的方法。“切”是故障分析的重要方法，即通過對各種數(shù)據(jù)的測試，如電壓、頻率、波形、阻容值等進(jìn)行故障的觀察與分析參數(shù)的差異，是從量的角度來分析故障。在基于對儀器工作原理的了解和綜合分析，確定故障來源采取相應(yīng)措施。常見“切”的工具主要就是數(shù)字萬用表、數(shù)字示波器、頻譜儀等。常用的測量方法有參數(shù)測量法、原理測量法、儀器自檢法、綜合法等。

1.4.1參數(shù)測量法

參數(shù)測量法通常用數(shù)字萬用表等測試儀器，測量線路中的工作電壓、靜態(tài)工作電流、對地電阻以及元件參數(shù)等來確定故障。通過測量可以知道CPU的工作基礎(chǔ)供電、晶體振蕩、復(fù)位電壓是否建立、工作輸出電壓是否正常，有沒有過流，電路是否通暢。例如在某一時刻、某個點的電平數(shù)據(jù)波形，脈沖寬度與幅值，時間關(guān)系等參數(shù)，結(jié)合具體單元電路與線路板，加以邏輯推理分析。故障分析（一）：KD-595型臂式電子血壓計氣泵不工作

1.4.2原理排除法

這也是最常用的檢查方法之一，根據(jù)儀器的工作原理，通過將與故障無關(guān)的電路或部分逐級分割排除，以逐步縮小故障范圍，分析檢查電路中某些關(guān)鍵點的信號是否通暢、有無畸變等異常情況，觀察它們的波形幅度、形狀、頻率、紋波和干擾等情況，以確定故障范圍，直至查出故障元件。故障分析（二）：AD-2100H型低頻治療儀無脈沖輸出使用儀器：數(shù)字示波器故障分析：用數(shù)字示波器測量升壓電路波形正常，再測量輸出電路波形也正常，由此說明，人體檢測電路有故障，人體檢測電路是由MCU所提供的控制信號RTJC端口等元器件組成，作用是在輸出無負(fù)載時，無電流經(jīng)過時沒有壓降，處于截止?fàn)顟B(tài)，RTJC端口得到高電平，當(dāng)高電平時間持續(xù)超過5秒鐘時，表示無負(fù)載，儀器自動停止，如果有負(fù)載，有電流經(jīng)過時處于導(dǎo)通狀態(tài)，RTJC端口得到低電平，表示有負(fù)載。

1.4.3儀器自檢法

許多儀器有自檢功能，當(dāng)儀器出現(xiàn)故障或操作方法不正確時，儀器就不能正常工作了，并顯示或打印故障代碼，可以根據(jù)故障代碼，測量儀器的電壓、頻率、波形等參數(shù)，確定出儀器故障發(fā)生的部位，如：電子血壓計、電子血糖儀等具有自檢功能。

1.4.4綜合法

由于家用醫(yī)療電子儀器的復(fù)雜性、特殊性，故障難以判斷，有時必須采用多種方法綜合判斷。這就要求維修人員靈活地運(yùn)用前述各種方法，從不同角度對有疑問的電路進(jìn)行檢測，以便迅速縮小故障范圍，最終對故障原因做出準(zhǔn)確的判斷。

2結(jié)束語