常用电子仪器的原理及使用

1、1,第一章 常用电子仪器的使用,2,学习目的： 了解电子仪器维护的基本知识，了解日常维护和使用 中的注意事项；了解常用检修方法的各个步骤；掌握 电子仪器故障检修的基本方法：参数测量法、波形观 察法、信号寻迹法、电路分割法、短路旁路法、等效 取代法、元件调试法、整机对比法、敲击振动法、焊 点处理法。,3,学习内容： 1.1仪器的发展历史 1.2电子测量的内容及特点 1.3电子测量仪器概述 1.4电子仪器使用的基本知识 1.5电子仪器维护的基本知识 1.6电子仪器检修的基本知识 1.7电子仪器的常用检修方法,4,常用的电子仪器的概念： 常用的电子仪器通常是指测量各种电学量的仪器，如 信号波形测试仪

2、、信号发生器、电子设备性能测试仪 等等。常用的如万用表、直流稳压源、信号发生器、 示波器等。,5,电子仪器的作用： 用来检测各种电子设备的工作状态，保证其正常工作， 是设计、制作、测量调试、检修各种电子设备不可缺少 的工具，为此必须经常加强对仪器的维护，及时排除故 障，定期校准，使仪器性能保持出厂要求的性能指标。,6,1.1仪器的发展历史 1、机械仪表 2、模拟仪表 3、数字仪表 4、智能仪器 5、虚拟仪器,7,1.2电子测量的内容及特点 1.2.1 电子测量的内容 1.电能量测量 各种频率和波形下的电压、电流、功率等 2.电信号特性测量 波形、频率、周期、相位、失真度、调幅度、信噪比及 数字

3、信号的逻辑状态等 3.电路元件参数的测量 电阻、电感、电容、阻抗、品质因数及电子器件的参数 4.电子设备的性能测量 通频带、增益、衰减、灵敏度、频率特性、信噪比等,8,1.2.2 电子测量的特点 1.测量频率范围宽 频率覆盖范围极宽，从10-6Hz1012Hz。 根据测量对象工作频段选用不同的测量原理、测量仪器。 2.测量量程宽 被测量的量值大小相差悬殊。 3.测量准确度高 不同参数的准确度可以很高也可以低。,9,4.测量速度快 工作速度等同于电磁波的传播速度。 5.可以进行遥测 测量仪器用有线或无线传送到测试控制中心。 6.可以实现测试智能化和测试自动化 计算机技术给电子测量技术和设备带来了

4、新的生机。,10,1.2.3 电子测量的一般方法 电子测量的实质： 测量过程实际上是一个比较的过程。测量的任务就是通过 实验的方法，将被测量（未知量）与已知量进行比较，以 求得被测量的值。,11,测量方式： 按照测量结果即所需要的被测量数值如何取得形成了不同 的测量方式 测量方法： 根据测量数据如何读取形成了不同的测量方法。,12,1.测量方式的分类 一个电参数的测量，可通过不同的方式来实现。 测量方式的选择正确与否，直接关系到测量结果的准确 程度，也关系到测量工作的经济性和可行性。 （1）直接测量 （2）间接测量 （3）组合测量,13,（1）直接测量 定义： 是指直接从测量仪器的读数获取被测

5、量量值的方法。 优点： 是不需要对被测量与其他实测的量进行函数关系的辅助 运算，测出的数据就是被测量本身的值。是工程测量中 广泛应用的测量方法。缺点是测量准确度受仪器基本误 差的限制，准确度较低。,14,（2）间接测量 根据被测量和其他量的函数关系(可以是公式、曲线或表 格等)，先得到其他量，然后按函数式把被测量计算出来 的一种方法。 当被测量不便于直接读出，或者间接测量比直接测量更 准确，或缺少直接测量仪器等，那么，就可以采用间接 测量法。 间接测量广泛用于科研、实验室和工程测量。,15,（3）组合测量 如果被测的未知参数与某个中间量的函数关系式中还有其 他未知量时，那么对中间量的一次测量无

6、法求得被测量的 值，可通过改变测量条件进行多次测量，根据被测量与未 知参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到被测 量，这种测量方法称为组合测量。,16,（3）组合测量 例如测量电阻器电阻温 度系数，必须在不同温度条件下，分别测出20、t1、t2 三种不同温度时的电阻值R20、Rt1、Rt2，然后通过解联 立方程，求得、：,17,2.测量方法的分类 直接测量需要从测量中读取被测量，间接测量需要从测量 中读取中间量。无论是被测量还是中间量，读取它们数据 的方法可分为直读法和比较法两种。 （1）直读法 （2）比较法 零值法 微差法 替代法,18,（1）直读法 在测量过程中，从仪表刻度上直接读取被

7、测量，包括大小 和单位，因此这种方法叫直读法。用仪器仪表指针的位移 (偏差)表示被测量大小的测量方法，也称为偏差式测量法 。例如使用万用表测量电压、电流等。用这种方法测量时 ，作为计量标准的实物并不装在仪表内直接参与测量，而 是事先用标准量具对仪表读数、刻度进行校准，实际测量 时根据指针偏转大小确定被测量量值。,19,（2）比较法 比较法是将被测量与标准量置于比较仪器上进行比较，从 而求得被测量数据的一种方法。根据比较时的特点，比较 法又可分为以下3种。 零值法 微差法 替代法,20, 零值法 零值法又称作零示法或平衡法。 测量时用被测量与标准量相比较，两种量对仪器的作用相 消为零。即当指零仪

8、表(零示器)指示零时，表明被测量与 标准量相等(平衡)，从而获得被测量。可见零值法测量的 准确度取决于标准量的准确度和指零仪表的灵敏度。 例如利用惠斯登电桥测量电阻(或电容、电感) 。,21,当电桥平衡时，可以得到,通常是先大致调整比率R1/R2，再调整标准电阻R3的值。,22,微差法 微差法通过测量被测量与标准量之差(通常该差值很小)来 求得被测量量值的方法。 微差法实际上是一种不彻底的零值法。 标准电池的相互比较就采用这种方法，如图1.2所示。 S为已知量（标准量），X为未知量， P可测出被测量与已知量的差值，那么被测量X=S+,23, 替代法 替代法是将被测量与已知量（标准量）先后接入同

9、一测量 装置，如果两次测量中测量装置的工作状态能保持相同， 则认为替代前接在装置上的被测量与替代后的已知标准量 其数值完全相等。 准确度取决于标准量的准确度和测量装置的灵敏度。 比较法的优点： 准确度、灵敏度高，多用于高准确度的场合。 比较法的缺点： 操作麻烦、设备复杂。,24,1.3电子测量仪器概述 测量仪器是将被测量转换成可供直接观察的指示值的器 具，包括各类指示仪器、比较仪器、记录仪器、传感器 和变送器等。 本节将对电子测量仪器的主要性能指标和分类做一概括。,25,1.3.1 电子测量仪器的主要性能指标 主要性能指标包括： 频率范围、准确度、稳定性、灵敏度、输入阻抗等。 1.频率范围 是

10、指保证测量仪器其他指标正常工作的有效频率范围。,26,2.测量准确度 测量准确度又称测量精度，它是指测量仪器的读数或测 量结果与被测量真值相一致的程度。对精度目前还没有 一个公认的、定量的数学表达式，因此常作为一个笼统 的概念来使用，其含义是：精 度高，表明误差小； 精度低，表明误差大。,27,3.稳定性 稳定性是指在规定的时间区间，其他外界条件恒定不变 的情况下，保证仪器示值不变的能力。,28,4.输入阻抗 测量仪表的输入阻抗对测量结果会产生一定的影响。 像电压表、示波器等类仪表，测量时并接于待测电路两 端，如图1.3所示。,29,5.灵敏度 灵敏度表示测量仪表对被测量变化的敏感程度，一般定

11、 义为测量仪表指示值(指针的偏转角度、数码的变化、位 移的大小等)增量y与被测量增量x之比。 灵敏度的另一种表述方式叫作分辨力或分辨率，是指测 量仪表所能区分的被测量变化的最小值，在数字式仪表 中经常使用，同一仪器不同量程的分辨率不同。,30,6.线性度 线性度是测量仪表输入/输出特性之一，表示仪表的输出 量(示值)随输入量(被测量)变化的规律。 若仪表的输出为y，输入为x，两者关系用函数yf(x) 表示，如果yf(x)为y-x平面上过原点的直线，则称之 为线性刻度特性，否则称为非线性刻度特性。 如常用的万用表的电阻挡，具有上凸的非线性刻度特性， 如图1.4(a)所示。而数字电压表，具有线性刻

12、度特性， 如图1.4(b)所示。,31,7.动态特性 测量仪表的动态特性表示仪表的输出响应随输入变化的 能力。 例如模拟电压表由于动圈式表头指针惯性、轴承摩擦、 空气阻尼等因素的作用，使得仪表的指针不能瞬间稳定在 固定值上。,32,1.3.2 电子测量仪器的分类 1.电压测量仪器 电压测量仪器指用于测量信号电压的仪器。 包括各种模拟式电压表、毫伏表、数字式电压表等。 2.频率、时间、相位测量仪器 频率、时间、相位测量仪器指用于测量信号频率、周期、 相位的仪器。包括电子计数式频率计、石英钟、数字式 相位计等。,33,3.电路参数测量仪器 电路参数测量仪器指用于测量电阻、电感、电容等电路 参数的仪

13、器。包括各类电桥，Q表，R、L、C测试仪，晶体 管或集成电路参数测试仪、图示仪等。 4.测试用信号源 测试用信号源指用于提供符合一定技术要求的电信号产生 仪器。包括各类低频和高频信号发生器、脉冲信号发生 器、函数发生器。,34,5.信号分析仪器 信号分析仪器指用于测量信号非线形失真度、信号频谱 特性等的仪器。包括失真度仪、频谱分析仪等。 6.波形测量仪器 波形测量仪器指用于显示信号波形的仪器。主要指各类 示波器，如通用示波器、多踪示波器、多扫描示波器、 取样示波器等。,35,7.模拟电路特性测试仪器 模拟电路特性测试仪器指用于分析模拟电路幅频特性、 噪声特性等特性的仪器。 包括扫频仪、噪声系数

14、测试仪等。 8.数字电路特性测试仪器 数字电路特性测试仪器指用于分析数字电路逻辑等特性 的仪器。主要指逻辑分析仪。这类仪器内部多带有微处 理器或通过接口总线与外部计算机相连，是数据域测量 中不可缺少的设备。,36,1.4电子仪器使用的基本知识 按照时间顺序阐述仪器的正确使用方法 1）使用前 2）仪器开机通电前 3）通电时 4）使用中 5）使用后,37,1、使用前 检查供电电压与仪器的工作电压是否相符。 检查仪器的电源电压变换装置是否位于相应电压值的部位。,38,2、仪器开机通电前 应检查面板上的各种开关、旋钮、度盘、插座是否完好， 控制旋钮是否处于适当位置，防止仪器通电后可能出现 的冲击现象，

15、而造成某些损伤或失常。 有“高压”、“低压”开关的仪器通电前要格外注意是 否都在“断”开的部位，必须先接通“低压”开关，预 热510分钟后，再接通“高压”开关，防止损坏仪器内 的整流器件。 对于只有单一电源开关的仪器，也需要预热数分钟，等待 电路工作稳定后再使用。,39,3、通电瞬间 仪器接通电源后，如发现有异常现象，应立即切断电源。 在未查明故障原因后，决不可再次通电，以免故障扩大。 对于有通风设备的电子仪器，开机通电后应注意仪器内部 的电风扇是否正常运转，如发现有碰片或旋转不正常，甚 至停转，应立即切断电源进行检修。,40,4、使用中 应注意仪器机壳接地，避免杂散电磁场的干扰。 仪器进行测

16、试时，应先连接“低电位”端子，然后再连接 “高电位”端子； 反之，测试完毕后，应先拆除“高电位”端子，再断开 “低电位”端子。 发生故障时，应详细记录当时的情况以便维修人员参考。,41,5、使用后 仪器使用完毕后，应先切断仪器的电源插头。 切忌只拔下仪器的电源插头，而不切断仪器的电源开关； 也应防止只切断仪器的电源开关，而不拔下电源插头。 仪器使用完毕后，应将面板上的“辉度”、“增益”等 控制旋钮反时针向左转到底，对于“量程”、“旋钮” 等开关应置于最大位置。 仪器使用完毕后，应填写“仪器使用卡”，特别是在发生 故障时，应详细记录当时的情况以便维修人员参考。,42,1.5电子仪器维护的基本知识

17、 1、技术资料的妥善处理 作用： 完善地积累和保存仪器的技术资料可以帮助维修人员了解 仪器的基本状况、技术性能、检修的重点以及正确的使用 方法。 技术文件： 包括仪器的技术说明书，出厂时的技术数据，以前的维修 记录，平时使用情况记录，定期检定的测试数据等。 这些技术资料将有助于及时排除故障，保证仪器的正确 使用。,43,2、仪器的保管 仪器管理的好坏将直接影响到仪器的正常工作及使用寿命。 环境条件一般为： 环境温度0-40， 相对湿度：50%80%， 室内清洁无尘，无腐蚀性气体，无强电磁场。,44,1）防尘： 灰尘具有吸湿性，当仪器布满尘埃时，会使仪器的绝缘性 能变坏，或部件间磨损加剧，或导致

18、电击穿，使仪器不能 正常工作。 解决办法：平时加盖仪器罩，最好用质地细密的编织物， 既可防尘，又有一定的透气性。,45,2）防潮 潮气会使电子仪器内部的元器件绝缘性能下降，还会使金 属部件生锈。防潮措施就是选择好仪器的存放点，放在向 阳、透风、干燥的房间内，不要直接放在水泥地上或仅靠 墙壁，也要防止太阳直接照射。,46,3）防腐蚀 为了防止酸、碱等气体对电子仪器的腐蚀作用，切忌将 蓄电池与电子仪器放在一起，也不要采用石灰作为防潮剂。 电子仪器内部的干电池如果长期不用，应取出另行存放。,47,4）防漏电 在不通电的情况下，把被测仪器的电源开关置于“通” 位置，电器的最小绝缘电阻不得小于500K，

19、否则应禁止 使用。,48,5）防电磁 6）防雷 7）防鼠防虫 。,49,1.5电子仪器维护的基本知识 仪器的定期检查 电子仪器一般都要定期进行定性检查。外观检查附件是否 齐全，仪器面板上的旋钮、开关、接线柱、插座、度盘是 否有松动、滑位、损坏、表头是否卡针等。 通电检查观察仪器的基本功能是否正常。仪器在使用交接 时，都应进行类似的检查，以便及时发现问题。,50,1.6电子仪器检修的基本知识 1、准备阶段 向使用者了解该仪器的使用情况，故障产生的过程和现象； 掌握仪器的工作原理和结构、技术指标、有关数据和检修 方法等。 阅读技术说明书或图纸等有关资料，查阅他人的维修经验 和档案。 准备号维修工具

20、和检测设备，检查工作场地和电源是否符 合要求。,51,1.6电子仪器检修的基本知识 2、外观检查 通电前，先查看仪器的外部情况，各个按钮是否配合不当。 打开机箱观察机内有无断线、脱焊、松动、烧焦、短路等 情况。,52,3、通电检查时： 一定要高度集中注意力，保持视觉、听觉与嗅觉的灵敏。,53,4、判断故障范围 1）根据仪器的原理来划分故障的范围，有主次地抓住功能 特点分别对待。 2）故障的排除,54,5、调整修复 按仪器的技术指标重新进行调整，恢复原设计的电气性能。,55,1.7电子仪器的常用检修方法 1、参数测量法 2、波形观察法 3、信号寻迹法 4、电路分割法 5、短路旁路法 6、等效取代

21、法 7、元件调试法 8、整机对比法 9、敲击振动法 10、焊点处理法,56,1、参数测量法 1）方法 用测量仪器测量电路的直流电平、直流工作电流、某点 对地的电阻及各种器件参数。 2）注意事项 测量电路时不雅碰触无关电路，谨防短路。 3）适用范围 是最基本、最常用的方法。 多使用万用表。,57,2、波形观察法 1）方法 用测量仪器测量波形的幅度、频率、形状是否符合参数。 2）注意事项 若直流成分加大，应加大电容隔离。 测量之前校正示波器。 3）适用范围 是检查稳压源、脉冲数字电路的主要方法。 多使用示波器。,58,3、信号寻迹法 1）方法 在输入端加入一个正弦信号，用示波器从前向后逐级观 察信号的有无和畸变情况。 2）注意事项 测量之前校正示波器。 3）适用范围 常用于检查多级放大器。,59,4、电路分割法 1）方法 把与故障有牵连的电路分割开来，通过检查，肯定一部 分，否定一部分，逐步缩