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    [实验目的]

    1. 熟悉各类测量仪表,各类电源的布局及使用方法;
    2. 掌握电压表,电流表内电阻的测量方法;
    3. 熟悉电工仪表测量误差的计算方法.

    [实验说明]

    为了准确地测量电路中实际的电压和电流,必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态.这就要求电压表的内阻为无穷大;电流表的内阻为零.而实际使用的指针式电工仪表都不能满足上述要求.因此,当测量仪表一旦接入电路,就会改变电路原有的工作状态,这就导致了仪表的度数值与电路原有的实际值之间出现误差.误差的大小与仪表本身内阻的大小密切相关.

    [实验设备]

    序号

    名称

    型号与规格

    数量

    备注

    1

    可调直流稳压源

     

    1

     

    2

    可调恒流源

     

    1

     

    3

    万用表

    MF500B或其他

    1

     

    4

    电位器

    10KΩ

    1

     

    5

    电阻器

    8.2KΩ,10KΩ

    若干

     

    [实验内容]

    1. 本实验测量电流表的内阻采用'分流法',如图1-1所示

    其中A为被测内阻( )的直流电流表.测量时先断开开关S,调节电流源的输出电流I使A表指针满偏转.然后合上开关S,并保持I值不变,调节电阻箱RB的阻值,使电流表的指针指在1/2满偏转位置,此时 为固定电阻器之值, 可由电阻箱的刻度盘上读得.

     

    实物图由此显示:

    电流表读数

     

    Proteus制图

    结果:

    被测电流表量程

    S断开时的I(mA)

    S闭合时的(mA)

    (Ω)

    (Ω)

    计算内阻 (Ω)

    2mA

    2m

    1mA

    .3kΩ

    10KΩ

    .43KΩ

    20mA

    20mA

    10mA

    .33kΩ

    10KΩ

    .13KΩ

     

    2.测量电压表的内阻采用分压法,如图1-2所示.

    V为被测内阻( )电压表.测量时先将开关S闭合,调节直流稳压电源的输出电压,使电压表V的指针为满偏转.然后断开开关S,调节 使电压表V的指示值减半.此时有: ,电阻箱刻度盘读出值 加上固定电阻 ,即为被测电压表的内阻值.电压表的灵敏度为: .

    实物图由此展示:

    万用表结果展示:

     

     

    protus制图:

    结果

    被测电压表量程

    S闭合时读数()

    S断开时读数()

    (KΩ)

    (KΩ)

    计算内阻 (KΩ)

    10V

    3V

    .9V

    .43

    .43

    .543

     

    3.仪器内阻引起的测量误差(通常称之为方法误差,而仪器本身结构引起的误差成为仪表基本误差)的计算.图1-3所示的电路为例, 上的电压为 ,若 ,则 .

        现有一内阻为 的电压表来测量 的值,当 关联后, 来替代上式中的 ,则得 化简后得:

    ,则得 ,相对误差为:

     

     

    实物图展示:

    万用表结果:

    protus制图:

    结果:

    (KΩ)

    (KΩ)

    (KΩ)

    计算值 ()

    实测值 ()

    绝对误差

    绝对误差

    10

    10

    20

    5.43

    6

    6.69

    3.67

    11.5%

    [实验注意事项]

    1. 实验台上提供所有实验的电源,直流稳压电源和恒流源均可调节其输出量,并由数字电压表和数字毫安表显示其输出量的大小,启动电源之前,应使其输出旋钮置于零位,实验时再缓缓地增减输出.
    2. 稳压源的输出不允许短路,恒流源的输出不允许开路.
    3. 电压表应与电路并接使用,电流表与被测电路串接使用,并且都要注意极性与量程的合理选择.

    [思考与小结]

    1. 本次实验过程中遇到了很多问题其中有很多工作箱有仪器损坏的问题,经过我们做实验得知,我们监测出电流表已坏,但输出电流源能用,因此我们采用用万用表来完成本次实验.因为只有实验一用的到电流表,所以之后的两个实验完全没有影响.
    2. 此外,本次实验1中万用表只有2mA和20mA的量程,因此我们改进了实验,采用了2mA和20mA而没用1mA和10mA.
    3. 实验3中我们实验箱最大电压源输出为12v完全没有原实验的20v因此我们改进实验改20v为10v并进行了测量,
    4. 希望小组成员的努力,实验将会做的越快越好.
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    ZN-01GCK过程测量仪表技能实训装置
    一、产品概述
    ZN-01GCK过程测量仪表技能实训装置结合了目前职业院校《化工测量及仪表》、《过程仪表测量》、《过程检测仪表》以及《仪表测量工操作实训》等课程实训大纲的要求。通过该实训装置的使用和学习,学生能够掌握有关过程仪表的测量及自动化仪表的安装、测量及使用。
    在这里插入图片描述
    二、系统特点
    1.对象系统为不锈钢框架,所有器件均为不锈钢材料设计
    2.传感器的二次测量仪表安装在网孔板上,方便学生在现场进行各项操作
    3.控制部分采用不锈钢网孔板,将现场信号通过接线端子排直接接到测量仪表,增强了学生的动手能力,同时对于现场仪表的接线更加直观明了
    4.对象系统设计美观,开放性好,为学生实训提供了一个较好的实训对象
    三、技术性能
    1.输入电压:单相三线~220V±10% 50HZ
    2.工作环境:环境温度范围为-5℃~+40℃ 相对湿度<85%(25℃)海拔<4000m
    3.整体尺寸:160cm×75cm×154cm
    4.装置容量:≤3kVA
    四、系统组成
    被控对象(不锈钢框架):
    1.动力系统:1套
    2.水箱:2套
    3.储水箱:1套
    4.液位:1路压力变送器进行水箱液位检测
    5.流量:1路涡轮流量计进行管道流量检测
    6.压力:1路差压变送器进行阀门前后端压力差检测
    7.温度:共2路,1路PT100和1路K分度热电偶对各自的介质温度检测
    8.管路:若干
    9.阀门:若干
    控制系统(网孔板):
    1.网孔板:1套
    2.漏电保护器:5个
    3.开关电源:1个
    4.单相调压模块:1个
    5.K分度热电偶冷端补偿器:1个
    6.接线端子排:若干
    7.智能仪表:1个
    配件:常用工具及装置配套件
    五、实训项目
    1.实训装置的结构组成和系统认识
    2.传感器工作原理的认识
    (1)压力变送器的工作原理认识
    (2)涡轮流量计的工作原理认识
    (3)差压变送器的工作原理认识
    (4)PT100热电阻的工作原理认识
    (5)K分度热电偶的工作原理认识
    3.传感器安装测量技能实训
    (1)压力变送器的检测
    (2)涡轮流量计的检测
    (3)差压变送器的检测
    (4)PT100铂电阻的检测
    (5)K分度热电偶的检测

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    一、通信测量过程

    通信测量中被测参量大致分成两类(主动参量和被动参量),相对应的有两种测量过程。
      第一类,主动参量,指表征电信号各种特性的量,即信号的电压、电流、功率、频率、相位1、时间、周期、波形、频谱等。
      另一类,被动参量指表征通信系统中电路或系统特性的量,如特性阻抗2、传输特性、噪声特性、频率特性、相位特性、群迟延3、误码率4等。
      主动参量可直接送到测量电路与作为标准的同类参量相比较,一般先要把被测量进行适当的变换(如数字化测量中都要用到A/D或D/A变换,V/F、V/T变换以及同类参量的幅度、频率和波形变换),再与已知的标准相比较,最后由显示电路显示经过定标的测量结果。
     主动参量测量过程: 被测信号——>测量电路(交换与比较)——>展示
      被动参量只有在适当的信号下才能表现其性质,如为了测量数字通信系统的的误码率和抖动,必须在系统输入端加上模拟实际话音信号的伪随机测试信号,然后在系统输出端用误码检测设备检测出误码个数,然后用数码管或显示频的方法显示出所需的测量数据。做这样的测量时,一般是把合适的已知特性的电信号加到被测电路或系统,然后对输出信号进行测量,以得到被测系统的特性参量。除了测量电路外,还需要测量信号源作为被测电路或系统的激励信号,测量电路也是起着变换与比较的作用。
     被动参量测量过程: 测量用信号源——>被测电路或系统——>测量电路(输出、交换、比较)——>展示
      在测量过程中中需要有各种信号源,如正弦波、脉冲5、噪声、伪随机信号发生器。还需要有信号特性测试仪,如电平表,误码检测器,数字信号分析仪等。在通信测量仪器的使用中,更多地是将信号发生器和信号分析仪结合在仪器以完成专门的测量任务。

    二、常用通信测量仪器

    由于通信测量范围比较广,从音频测量、射频测量、微波测量一直到关信号的测量,测量任务各不相同,所以需要各种不同的测量仪器。从仪器的功能来看,可以分为通用和专用两大类。

    1.通用的通信测量仪器

    通用的信号发生器、示波器、电压表、频谱分析仪等电子测量中所用的通用仪器都可以用于通信系统的测量。如数字通信系统中的接口信号和时钟信号需要用示波器和频率计进行测量,微波通信中需要微波信号发生器及频谱分析仪或调制度测量仪测量频谱,用扫频仪测量调制解调器的线性度、群迟延等特性。

    2.专用通信测量仪器

    由于不同的通信系统工作原理不同,所以测量方法及所用仪器都有很大差别,如光纤数字通信系统和微波数字通信系统由于其传输媒质的不同,其传输终端设备及其中继设备工作方式也截然不同,所以前者要使用专用的光通信检测仪器,后者采用微波测量仪器。为特定的目的面设计的适用于特定测试对象的通信测量
    仪器能有效地提高测量效率。
    常用的专用通信测量仪器有光时域反射计、光功率计、光万用表、光谱分析仪一类的光通信测量仪器,数字传输分析仪、数字传输损伤测试仪、SDH测试仪一类的数字传输系统测量仪器,数字微波综合测试仪,噪声干扰测试仪,星座图分析仪等微波卫星通信系统测量仪器,移动通信综合测试仪,GSM移动台和基站测试仪等移动通信系统测量仪表,还有规程分析仪、网络测试仪等数据通信测量仪表等等。


    1. 相位是与电路结构有关的参数。相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。
      相位(phase)是对于一个波,特定的时刻在它循环中的位置:一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。是描述讯号波形变化的度量,通常以度 (角度)作为单位,也称作相角。 当讯号波形以周期的方式变化,波形循环一周即为360° 。常应用在科学领域,如数学、物理学等。
      例如:在函数y=Acos(ωx+φ)中,ωx+φ称为相位,φ称为初相位。 ↩︎

    2. 特性阻抗是射频传输线影响无线电波电压、电流的幅值和相位变化的固有特性,等于各处的电压与电流的比值,用V/I表示。在射频电路中,电阻、电容、电感都会阻碍交变电流的流动,合称阻抗。电阻是吸收电磁能量的,理想电容和电感不消耗电磁能量。阻抗合起来影响无线电波电压、电流的幅值和相位。同轴电缆的特性阻抗和导体内、外直径大小及导体间介质的介电常数有关,而与工作频率传输线所接的射频器件以及传输线长短无关。也就是说,射频传输线各处的电压和电流的比值是一定的,特征阻抗是不变的
      无线通信系统射频器件有两种特性阻抗,一种是50Ω,用于军用微波、GSM、WCDMA等系统;另一种是75Ω,用于有线电视系统,一般应用较少。
      测量方法: 测量特性阻抗时,可在电缆的另一端用特性阻抗的等值电阻终接,其测量结果会跟输入信号的频率有关。
      测量单位: 特性阻抗的测量单位为欧姆。在高频段频率不断提高时,特性阻抗会渐近于固定值↩︎

    3. 群延时是信号通过设备各个分量正弦波幅度经历的延时,因此是各正弦波频率的函数。相位延时,与幅度的延时相对照是各分量正弦波相位经过设备的延时。
      群延时是测量时间失真的而有效方法,通过对被测设备相位响应在频率上做差分来计算。群延时是在任意给定频率相位响应斜率的侧量。群延时的变化导致信号失真,就像线性相位的波动导致失真。 ↩︎

    4. 误码率(SER:symbol error rate)是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标,误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%。如果有误码就有误码率。 另外,也有将误码率定义为用来衡量误码出现的频率。进行特定条件下的误码率研究,对增强无线通信系统性能,改善数据传输质量意义重大。
      误码的产生 是由于在信号传输中,衰变改变了信号的电压,致使信号在传输中遭到破坏,产生误码。噪音、交流电或闪电造成的脉冲、传输设备故障及其他因素都会导致误码误码率(比如传送的信号是1,而接收到的是0;反之亦然)。 ↩︎

    5. 脉冲信号是一种离散信号,形状多种多样,与普通模拟信号(如正弦波)相比,波形之间在时间轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性是它的特点。最常见的脉冲波是矩形波(也就是方波)。脉冲信号可以用来表示信息,也可以用来作为载波,比如脉冲调制中的脉冲编码调制(PCM),脉冲宽度调制(PWM)等等,还可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。 ↩︎

    展开全文
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  • 测量过程中,由于各种原因,测量测量的客观真值之间总存在一定差别, 即测量误差。因此,分析误差产生的原因,如何采取措施减少误差,使测量结果更加准确等,对实验人员及科技工作者来说是应该了解和掌握的。
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空空如也

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常用的测量仪表