第9-10章电工仪表与电路实验技术资源-马鑫金

1、21972e第9章综合型实验课题第10章电工仪表测量实验任务书21972e第9章综合型实验课题21972e第9章综合型实验课题课题1交流电路的应用设计课题2运算放大器(多端元件)的应用设计课题3非线性电阻电路及应用的研究21972e课题1交流电路的应用设计专题1RC选频网络及应用专题2裂相(分相)电路21972e专题1RC选频网络及应用1.设计要求2.设计参考21972e1.设计要求1)设计一个RC选频网络，分析研究其网络函数KV=/。2)实验测量该RC选频网络的幅频传输曲线，f0限制在3kHz左右。3)举一应用的实例电路，详细分析其中RC选频网络的各项参数及作用。21972e2.设计参考图9

2、-1文氏电桥RC选频网络和幅频传输曲线a)文氏电桥RC选频网络b)幅频传输曲线21972e专题2裂相(分相)电路1.设计要求2.设计参考21972e1.设计要求1)将单相交流电源(220V/50Hz)分裂成相位差为90的两相电源。两相输出空载时电压有效值相等，为150(12%)V； 相位差为90(12%)。测量并作电压负载(两负载相等，且为电阻性)特性曲线，到输出电压150(110%)V； 相位差为90(15%)为止。测量证明设计的电路在空载时功耗最小。2)将单相交流电源(220V/50Hz)分裂成相位差为120对称的三相电源。两相输出空载时电压有效值相等，为110(12%)V； 相位差为12

3、0(12%)。测量并作电压负载(三负载相等，且为电阻性)特性曲线，到输出电压110(110%)V； 相位差为120(15%)为止。测量证明设计的电路在空载时功耗最小。3)若负载分别为感性或容性时，讨论电压负载特性。4)论述分相电路的用途，并举一例详细说明。21972e2.设计参考(1)将单相电源分裂成两相将电源US分裂成U1和U2两个输出电压，图9-2所示为RC桥式分相电路原理的一种，它可将输入电压路US分裂成U1和U2两个输出电压，且使U1和U2相位差成90。(2)将单相电源分裂成三相同样，将单相电源US分裂成三相UOA、UOB、UOC互成120的对称电压，其原理如图9-3所示。21972e

4、(1)将单相电源分裂成两相图9-2RC桥式分相电路原理21972e(2)将单相电源分裂成三相图9-3将单相电源分裂成三相原理21972e课题2运算放大器(多端元件)的应用设计专题1运算放大器基本电路专题2运算放大器电路应用(一)负阻抗变换器和回转器的设计专题3运算放大器电路应用(二)旋转器设计21972e专题1运算放大器基本电路1.设计要求2.设计参数21972e1.设计要求1)设计运算放大器常用基本电路(比例器、积分器、微分器、I/U转换器、加法器等)中的4种，用“节点法”分析其输出/输入的关系。2)用实验求证上述关系式。3)设计4种基本受控源电路中的两种，测量并作它们各自空载特性和负载特性

5、曲线。21972e2.设计参数运算放大器电源在15V时，为保证运算放大器工作在线性区，凡是电流源，输出电流为1020mA；凡是电压源，输出电压为1012V为好。21972e专题2运算放大器电路应用1.设计要求2.设计参考21972e1.设计要求(1)用运算放大器设计一个负阻抗变换器(NIC)电路(2)用运算放大器设计一个回转器电路21972e(1)用运算放大器设计一个负阻抗变换器(NIC)电路1)用T参数研究其端口关系，求取端口阻抗的关系式；推导并讨论电流反相型负阻抗变换器(INIC)和电压反相型负阻抗变换器(VNIC)的不同矩阵关系式。2)用实验实现上述的设计，并研究INIC和VNIC接法的

6、开路稳定(OCS)及短路稳定(SCS)性，用测量数据说明。21972e(2)用运算放大器设计一个回转器电路1)推导其基本方程。2)测量其回转参数g，验证其满足基本方程。3)将负载电容“回转”成一个电感量为0.11H的模拟纯电感，用实验的方法验证该模拟量的电感特性及电感量准确性，并与理论值进行比较。21972e2.设计参考(1)负阻抗模型负阻抗按二端口网络输入电压、电流与输出电压和电流的关系，可分为电流反相型(INIC)和电压反相型(VNIC)负阻抗变换器两种，如图9-4a、b所示。(2)关于负阻抗变换器的开路稳定(OCS)和短路稳(SCS)性用运算放大器设计的负阻抗变换器，为了稳定工作，必须保

7、证负反馈强于正反馈。21972e(1)负阻抗模型图9-4电流反相型和电压反相型负阻抗变换器a)电流反相型负阻抗变换器b)电压反相型负阻抗变换器21972e(2)关于负阻抗变换器的开路稳定和短路稳性用运算放大器设计的负阻抗变换器，为了稳定工作，必须保证负反馈强于正反馈。21972e专题3运算放大器电路应用(二)旋转器设计1.设计要求2.设计参考21972e1.设计要求1)设计一个旋转角=-15-85(顺时针)，定标系数R=1k的旋转器电路。2)用实验实现上述的设计。21972e2.设计参考图9-5旋转器符号21972e2.设计参考图9-6旋转器“旋转”前后21972e2.设计参考图9-形电阻网络

8、的旋转器21972e课题3非线性电阻电路及应用的研究专题1非线性电阻电路专题2非线性电阻电路的应用混沌电路21972e专题1非线性电阻电路1.设计要求2.设计参考21972e1.设计要求1)用二极管、稳压管、稳流管等元器件设计如图9-8、图9-9所示伏安特性的非线性电阻电路。2)测量所设计电路的伏安特性并作曲线，与图9-8、图9-9比对。21972e图9-8伏安特性(一)21972e图9-9伏安特性(二)21972e2.设计参考(1)非线性电阻电路的伏安特性(2)非线性元件电路的综合各种单调分段线性的非线性元件电路的伏安特性可以用凹电阻和凸电阻作基本积木块，综合出各种所需的新元件。21972e

9、(1)非线性电阻电路的伏安特性1)常用元件。2)凹电阻。3)凸电阻。21972e1)常用元件。图9-10常见的二端电阻元件及伏安特性a)电压源U=b)电流源i=c)稳压管d)恒流管e)理想二极管f)线性电阻i=Gu21972e2)凹电阻。图9-11凹电阻21972e3)凸电阻。图9-12凸电阻21972e(2)非线性元件电路的综合1)串联分解法。2)并联分解法。21972e1)串联分解法。图9-13串联分解法之一21972e2)并联分解法。图9-14串联分解法之二21972e2)并联分解法。图9-15并联分解法21972e专题2非线性电阻电路的应用混沌电路1.设计要求2.设计参数21972e专

10、题2非线性电阻电路的应用混沌电路图9-16蔡氏电路21972e1.设计要求1)用列表法测量并作出该伏安特性曲线。2)试用使用示波器观察该伏安特性曲线。21972e2.设计参数1)试用使用示波器观察该混沌电路的混沌现象(如图9-18所示，不惟一)。2)改变混沌电路的敏感参数，观察记录混沌现象。3)总结混沌电路的研究工作。21972e图9-17非线性负电阻电路的伏安特性曲线21972e图9-18混沌现象21972e第10章电工仪表测量实验任务书21972e第10章电工仪表测量实验任务书实验1电工仪表测量方法的研究实验2电路元件参数测量实验3指针式仪表的校验实验4正弦及非正弦电路实验5三相交流电路功

11、率测量课程设计指针式万用表电路设计和调试21972e实验1电工仪表测量方法的研究1.实验目的2.实验任务3.实验要求21972e1.实验目的1)学习指针式电流表和电压表的内阻测量方法。2)分析指针式表内阻对测量中参数的影响。3)了解指针式万用表和数字式万用表测量交流电压的特点。21972e2.实验任务1)用“替代法”测量指针式电压表DC.V 10V量程时的内阻。2)用“替代法”测量指针式电压表DC.A 5mA量程时的内阻。3)测量电压电路如图10-1所示，用指针式直流电压表10V量程(RV=10k，0.5级)，分别在用“补偿法”和不用“补偿法”的情况下测量电压，分析误差及原因。4)对指针式万用

12、表交流电压挡测量频率范围和波形界定。5)对数字式万用表交流电压挡测量频率范围和波形界定。21972e图10-1测量电压电路21972e3.实验要求1)“替代法”和“补偿法”的测量方法和电路参见第3章3.3节。2)对于图10-1所示电路，从理论和测量值两方面分析误差，得出正确结论。3)自拟数据表格，测定指针式万用表交流电压挡测量频率及波形的有效范围。4)自拟数据表格，测定数字式万用表交流电压挡测量频率及波形的有效范围。21972e实验2电路元件参数测量1.实验目的2.实验任务3.实验要求4.注意事项21972e1.实验目的1)学习非线性电阻的测量方法。2)学习测量电感和电容的一般方法。3)掌握用

13、交流电桥测量电容量和电容的介质损耗、电感量及电感在给定频率下的Q值。21972e2.实验任务1)以白炽灯为非线性电阻元件，测量其伏安特性。2)以“伏安法”间接测量电容值。3)使用“谐振法”测量电感值。4)使用交流电桥测量上述的电容量和电容的介质损耗、电感量及电感在给定频率下的Q值。21972e3.实验要求1)以白炽灯为非线性电阻元件，自拟线路和数据表格测量并绘出其伏安特性曲线。2)用伏安法间接测量电容值。3)使用谐振法测量电感值。4)使用交流电桥测量上述的电容、电感值及介质损耗等参数。21972e4.注意事项1)用伏安法间接测量的电容必须是无极性电容。2)使用谐振法测量电感值时，需用频率可调的

14、函数电源。21972e实验3指针式仪表的校验1.实验目的2.实验任务3.实验要求21972e1.实验目的1)掌握指针式仪表修正曲线的测定方法。2)学习指针式直流仪表的校验方法。21972e2.实验任务1)作指针式直流电流表的修正曲线，重新确定其准确度等级。2)作指针式直流电压表的修正曲线，重新确定其准确度等级。21972e3.实验要求1)指针式万用表的直流电流挡校验：按图10-2所示万用表的直流电流挡的校验电路接线，设X为被校表读数(万用表的直流电流50mA挡，2.5级)，2)指针式万用表的直流电压挡校验：参考上述方法，自拟校验指针式万用表直流电压挡(10V，2.5级)的电路和测量表格。219

15、72e1)指针式万用表的直流电流挡校验图10-2万用表的直流电流挡的校验电路21972e2)指针式万用表的直流电压挡校验表10-1万用表的直流电流挡测量数据表21972e实验4正弦及非正弦电路1.实验目的2.实验任务3.实验要求4.实验原理5.注意事项21972e1.实验目的1)加深非正弦周期电路电压或电流有效值的理解。2)观察非正弦周期电路中，电感和电容的波形，说明对波形的影响。21972e2.实验任务1)利用变压器产生的3次谐波，如图10-3a所示，3次谐波的电路简图如图10-3b所示。2)用示波器测量并换算各种波形的有效值、峰值、峰-峰值和平均值。3)非正弦周期电路中，当在c、b分别接有

16、RL或RC时，观察并记录相关波形。21972e3.实验要求1)在非正弦周期电路分析中，测量电路中的电压并证明关系式U=。2)用示波器观察上述波形，测量并换算各种波形的有效值、峰值、峰-峰值和平均值。3)将L或C分别接入，如图10-3c所示。21972e4.实验原理1)在非正弦周期电路分析中，常将电路中的电动势、电压或电流展开成傅里叶级数2)在实验中的3次谐波是利用变压器产生的线路：将三个单相变压器的一次侧作星形联结(无中性线)，而二次侧接成开口三角形，如图10-3a所示。3)当在非正弦周期电路中接入电感或电容时，由于感抗与频率成正比，而容抗与频率成反比，故接电容使高次谐波削弱，而接电感使高次谐

17、波增加。21972e图10-3非正弦周期电路分析a)产生3次谐波的电路b)3次谐波的电路简图c)接入电感或电容21972e5.注意事项1)电压较高，注意安全。2)变压器必须正确接线。21972e实验5三相交流电路功率测量1.实验目的2.实验任务3.实验线路及方法4.提示21972e1.实验目的1)了解功率表的原理，熟悉功率表的接线方法。2)掌握三相交流电路中功率表的各种测量方法。21972e2.实验任务1)“一功率表法”测量三相负载对称时的功率。2)“二功率表法”测量三相负载不对称时的功率。3)“二功率表法”测量三相负载对称(电容性或电感性)负载功率。4)“一表跨相法”测量三相负载对称(电容性

18、或电感性)负载的无功功率。5)用绝缘电阻表测量电器的绝缘电阻。21972e3.实验线路及方法(1)有功功率的测量提供三相四线交流电源和负载。(2)无功功率的测量21972e(1)有功功率的测量提供三相四线交流电源和负载。负载为6个白炽灯(220V/40W)和3个电容器(2F/500V)，根据实验任务中负载对称和不对称的情况，自拟测量电路及数据表格，完成测量任务。21972e(2)无功功率的测量1)负载在白炽灯并联电容和全电容的两种对称情况下，在负载为形或Y形联结时，用“二功率表法”测量并计算无功功率。2)负载对称情况同1)，采用“一表跨相法”，在负载为形或Y形联结时，按“一表跨相法”测量无功功率的数据参考表(见表10-