示波器的原理和使用精选(九篇)

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第1篇：示波器的原理和使用范文

[关键词] 数字示波器 带宽 采用速率 上升时间 计量 准确性

1.数字示波器原理

示波器是一种应用最广泛、最基础的时域测量仪器，可以观测信号的波形全貌，直观显示两个量的函数关系。它能测量信号的幅度、频率周期等基本参数，也能测量脉冲信号的脉宽、占空比、上升下降时间、预冲、上冲和振铃等参数，同时，通过变换还能获取信号的频域信息。数字示波器通常称为数字存储示波器，简称数字示波器，是在模拟示波器的基础上，嵌入微处理器，将被测信号数字化，从而便于根据需要对信号实现存储、处理和控制，再恢复成模拟信号予以显示。

2.影响数字示波器计量准确性的几个因素

数字示波器的工作是在CPU管理下进行的，信号波形的测量要通过采集、数字化、存储和读出显示等过程过程来实现，其设计思想、功能设置、技术特征和使用方法和模拟示波器都存在较大差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。下面主要浅析数字示波器的几个主要参数:

1）区分模拟带宽(重复带宽)和数字实时带宽（单次带宽）

带宽是示波器最重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定的值，而数字示波器的带宽有模拟带宽(重复带宽)和数字实时带宽（单次带宽）两种。数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术，其重复带宽可以很宽，可达几十或上百吉赫兹，重复带宽也称为等效带宽。单次带宽也称为有效存储带宽，单次采集带宽或实时带宽。数字示波器其Y通道的前端由前置放大器和滤波器组成，其决定的带宽为数字示波器的模拟带宽，而波形显示通常采用插值技术，所以单次带宽由模拟带宽、采样率及波形显示技术共同决定。

2）采样速率

采样速率是指单位时间内对模拟输入信号的采样次数，常以Sa/s（取样点数/秒）或取样（脉冲）频率（Hz）表示。

a.如果采样速率不够，容易出现混迭现象

如果示波器的输人信号为一个100kHz的正弦信号，示波器显示的信号频率却是50kHz，这是因为示波器的采样速率太慢，产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率，或者即使示波器上的触发指示灯已经亮了，而显示的波形仍不稳定。

b.采样速率与t/div的关系

采样速率是数字示波器的一项重要技术指标，采样率的高低决定了示波器捕捉信号的能力。最高采样率收A/D变换器速率的限制。在实际测量中，可国家被测信号的带宽来设定扫描时间系数，其上限受最高采样率限制。

综上所述，使用数字示波器时，为了避免混迭，扫速档最好置于扫速较快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，扫速档则最好置于主扫速较慢的位置。

第2篇：示波器的原理和使用范文

关键词:智能仪表;虚拟仪器;数据采集系统;电子称;电压表

0引言

随着企业对电类专业大学生动手能力和创新实践能力的要求日益增加，实践性课程的建设成为本科生教学改革的一个重要组成部分［1］。电气工程实验中心经过几年的探索和实践，通过校企联合，共建实验平台，逐步完善了创新实践课程体系，使本科生在培养阶段能够由浅入深地学习到最新的行业发展知识和技能，理论实践更好的结合［2］。智能仪表课程设计是高校电气、测控及相关专业的一门重要课程，它集技术性、工程性和实践性于一体，是一门涉及传感器、机电一体化、电子技术、自动控制、计算机、信号分析与处理等多门学科的现代综合技术［3］。通过和美国德州仪器公司共建联合实验室，利用其MSP430单片机、StellarisLM4F120LaunchPad评估套件等器材，并结合USB-6009数据采集卡以及Labview设计搭建了一个综合的智能仪表课程设计实践平台。本文通过介绍该课程平台的构建，对其组织形式和教学成果进行总结。

1智能仪表课程体系

1．1课程性质和教学目标

此课程是电气工程及自动化专业的重要课程，目的是使学生了解和掌握智能仪表的原理和设计方法，初步学习虚拟仪器的使用，智能仪表的软硬件设计及调试的基本方法，加强学生自学能力、实践动手能力、团队合作能力的培养。

1．2教学方法

以课堂教学、实验教学为主，结合自学、小组大作业。课堂教学主要讲解基本原理，使同学们更好地理解智能仪器原理、提高对智能仪器设计的兴趣、初步了解智能仪器的研究、设计方法。着重培养学生自主学习的意识、自主学习的能力和实践动手的能力。小组大作业能培养学生的综合能力:熟练运用所学知识的能力、收集提炼信息的能力、实践动手的能力、团队合作能力。

1．3课程内容

讲解智能仪器的基本结构及其接口技术的原理和设计方法，使学生清晰地了解智能仪器输入输出接口与数据处理方法，初步学会设计智能仪器软硬件设计及调试的方法:①了解数据采集系统的结构及各主要部件工作原理。②了解智能仪器的输入通道包括程控放大器与A/D转换器及量程自动转换技术;了解智能仪器的输出通道包括D/A转换器，串行数据接口及开关量输出通道。③掌握智能仪器设计思想，设计步骤，具体的硬件设计，软件设计及调试方法。④了解虚拟仪器的基本组成，常用开发工具Labview的开发环境、软件设计方法及数据采集卡驱动设计方法。

2实践平台设计

2．1虚拟仪器

虚拟仪器是基于计算机技术而发展起来的仪器测量技术，是计算机技术和仪器技术密切结合的产物，具有开发时间短、技术性能高、扩展性强，以及出色的集成等优势，是未来仪器发展的一个重要方向［4］。通过与NI公司的合作，在智能仪表课程中引入虚拟仪器，有利于学生把握仪器仪表技术的发展潮流，为将来走向科研、技术岗位拓宽眼界，奠定基础。本课程需要学生完成虚拟示波器和虚拟信号发生器的设计搭建。

2．216路数据采集系统

数据采集系统作为沟通模拟域和数字域的桥梁起着重要作用。随着计算机技术及大规模集成电路的发展，微处理器控制的数据采集系统得到广泛的应用，使系统的灵活性和可靠性大大提高，系统的硬件成本和重建费用大大降低［5］。本课程需要学生自行搜集资料、选择器件，完成16路数据采集系统电路的设计，画出其原理图和PCB图，并阐述其工作原理。

2．3简易电子称

简易电子称将重量传感器产生的微弱差分信号进行放大、滤波和采样，经过MCU处理，通过人机界面显示称重信息，实现输入单价并计算价格。

2．4智能电压表

智能电压表及其拓展部分设计主要是以放大电路为主，对信号进行调理并利用单片机进行采样，经过高速运算后将信息整合，并对放大电路的放大倍数进行控制，同时，采样值在经过逻辑处理后在显示屏上显示波形，并提供可视人机界面。

3实践平台的实现

3．1虚拟仪器

本平台采用NI公司的USB-6009数据采集卡，利用Labview实现虚拟示波器和虚拟信号发生器。

3．1．1虚拟示波器［6］

要求虚拟示波器能够显示有信号发生器发出的方波、三角波、正弦波的频率范围为1～1kHz，幅度为0～10V，要求能够精确测量两个输入波形的频率和幅值，虚拟示波器能够通过旋钮调节横坐标(时间)和纵坐标(幅值)的显示范围。

3．1．2虚拟信号发生器［7-8］

要求虚拟示波器能够产生频率在1～100Hz，幅度为0～5V之间的方波、三角波、正弦波，并输出到示波器进行观察，能够利用数据采集卡的两路通道，同时输出产生两张不同的波形;能够调节输出信号的频率、幅值和相位;对于方波信号可以改变输出信号的占空比，输出信号可以用示波器观测，并且可以显示在前面板上。

3．216路数据采集系统

数据采集系统是计算机、智能仪器与外界联系的桥梁，是获取信息的重要途径。其设计主要考虑被测信号的变化速率和通道数，对测量精度、分辨率、速度的要求，性价比等。主要由下面几部分组成:(1)计算机。数据采样系统的核心是计算机，它对整个系统进行控制和数据处理。(2)A/D转换器。计算机所处理的是数字信号，因此模拟信号必须进行A/D转换—量化过程。(3)采样/保持器。采样/保持器将连续信号离散化，从连续信号中抽取采样时刻的信号值—采样过程。(4)放大器。将采集到的信号适当放大，尽量是A/D转换器在接近满量程的状态下工作。(5)多路开关。通过多路开关，依次接通各个传感器并采样信号。

3．3简易电子称

简易电子称主要的组成部分如图4所示。实验器材采用德州仪器的MSP430F552x，INA333仪表放大器，OPA2340运算放大器，I2C8位IO口拓展芯TCA6408等［9-13］。采样的压力传感器是四应变片桥式压力传感器，输出为差分信号;前级放大电路可使用仪表放大器构成差分放大电路;差分放大电路输出后，经过运算放大器放大电路进行进一步放大;已经放大过的电压信号经过低通滤波器进行滤波处理;再由MCU芯片进行采样、处理和显示［13］。

3．4智能电压表

智能电压表及其拓展要求通过程控放大电路、整流滤波电路以及单片机人机界面三大模块，实现直流电压、电流，交流电压、电流，电阻以及信号频率的测量等功能。实验器材采用德州仪器的StellarisLM4F120LaunchPad评估套件［14］，一款采用32bitARM处理器+FPGA双核控制架构开发的高性能、低功耗、易使用的64KB色的TFT真彩显示器，数字可控增益的单片仪表放大器PGA202［15］等。

4结语

智能仪表课程设计实践平台紧跟现代仪器仪表的发展趋势，考虑学生知识层次与理解能力，结合实验室实际情况，构建了虚拟仪器、数据采集系统、电子称小系统、电压表等多功能表计的实验平台，使学生掌握虚拟仪器的使用，数据采集系统电路原理图的设计与PCB图的绘制，电子称模拟电路与数字电路设计，程控放大电路、整流滤波电路的设计，程序的编写与调试，锻炼了学生的文献阅读、团队合作、动手实践等能力。

参考文献(References):

［1］陆顺寿，曹其新．开展创新实践教学提高当代大学生综合素质［J］．实验室研究与探索，2009，28(9):11-13．

［2］孙佳，许少伦，姜建民．运动控制系统创新实践平台的设计与实现［J］．实验室研究与探索，2013，32(2):77-80．

［3］冯振伟，裴旭明．智能仪器仪表设计实践教学的综合改革与探索［J］．中国现代教育装备，2011(1):135-136．

［4］汤占军，冯丽辉，张斌．基于虚拟仪器的智能仪表的设计与实现［J］．微计算机信息，2008，24(10):252-254．

［5］吴建，裴峰，王珺楠，等．基于LabVIEW的多通道数据采集系统设计［J］．电子测试，2013，01-02:52-54．

［6］刘继超，刘云．基于NI采集卡的虚拟示波器的开发实现［J］．青岛科技大学学报，2008(4):357-360．

［7］马双宝，王攀，曾勇．基于LabVIEW7．0虚拟信号发生器的实现［J］．微计算机信息杂志，2005(1):89-90．

［8］袁新娣．基于NIUSB-6211的虚拟信号发生器设计［J］．科技广场，2013(11):45-80．

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

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

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

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

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

［14］德州仪器公司，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

关键词:Multisim；仿真技术；电工电子实验；职业学校

随着科技的进步和发展,在现代工程设计中常用的一种方式就是计算机仿真技术,Multisim仿真技术已经成为了电子工程设计的常用工具。如何在电工电子教学中应用这些计算机仿真技术,让其为教学服务,以此提高教学效率和教学质量,成为当前职业学校教师面临的重要问题。

1电工电子教学中应用Multisim仿真技术的优势分析

1.1通过Multisim仿真技术可以直观展现抽象的内容,便于学生掌握

电工电子课程相对来说具有很强的抽象性,有很多的概念单纯依靠讲解学生很难理解和掌握,学生在这样的情况下容易对课程产生厌烦情绪,课堂效率和课堂质量难以得到保证。如果采用Multisim仿真技术仿真一些基本电路,通过对偏置电阻的改变,将输出波形和静态工作点的关系通过虚拟示波器表现出来,学生可以通过观察波形变化,将最佳工作点找到,进而了解放大器的输入和输出信号的关系,对于饱和失真和截止失真等概念也能很好地理解。这种教学方式不仅生动形象,同时还便于学生的理解和掌握[1]。

1.2Multisim仿真技术可以在理论课堂上引入工程实例,便于激发学生学习兴趣

在电工电子课程中有很多的电路概念和分析方法等,这些内容具有很强的理论性,学生在学习的过程中具有较大难度,采用传统的教学方法,学生仅仅能学习基本的理论,不能对其进行实践性的应用,所以学生也就难以得到感性认识,也就缺乏相应的学习积极性。如果通过Multisim仿真技术动态的演示出555定时器的各种应用来,采用Multisim仿真技术对其进行演示后,学生可以对其有着更加感性的认识,同时还增强了学习兴趣。在教师对555计数器进行讲解时,学生就可以更加认真的听讲,学生的学习积极性和自主性得到了很大的提高,变被动接受为主动学习。此外,在学习计数器和译码器等课程时,教师也可以采用同样的实例演示方式,这样取得的教学效果更为显著[2]。

1.3Multisim仿真技术可以更好地锻炼学生的创新意识和综合能力

在电工电子技术课程中,实验教学和理论教学相辅相成,缺一不可。将Multisim仿真技术应用在教学中,就相当于在教室中将各种的元器件和实验器材等搬入,同时还可以将课上分析所需的电路实时在屏幕上反映出来,仪器可以随时调用,这样便于学生对仪器特性的观察,同时也便于对理论的正确性进行验证。将理论教学融合于实验教学中,使得两者间没有明确的时间和空间界限,真正实现了学做统一。因为Multisim具有较强的无损性,所以其电路参数可以随时进行改变,这样可以对电路在不同参数时的不同特性进行分析,能够有效提高学生的分析和解决问题能力。教师还可以增加一些设计型的项目,学生可以就此进行实用电路的设计,能够有效提高学生的创新精神。

2Multisim仿真技术实验教学

对于Multisim仿真技术来说,它可以很好地辅助实训和教学。首先,仿真基础实验可以让学生更好地对课堂教学中的一些原理和概念等进行理解;此外,仿真电路时,学生可以熟悉实验室中常见电子仪器的使用步骤和使用方法,仿真中出现的一些问题,学生在解决的过程中能够很好地提升自身的分析和解决问题能力及创新意识。在Multisim仿真技术实验教学中,一般会采用理论教学-仿真-实验的教学方式,所谓的理论教学指的是教师对课程中的一些基本原理和概念等进行讲解,仿真指的是学生在Multisim仿真技术环境中,根据相关的实验要求,采用适合的元器件设计相关原理图,再将虚拟电路模型构建好,然后进行仿真实验以此得出仿真结果。实验指的是在实验室进行计算机仿真时所构建的电路,调试并对最终的实际结果进行观察。最后,对实际的实验结果和仿真结果进行对比。这种实验方式完美地结合了课上学习和课下学习,在提高学生学习兴趣方面具有很好的效果,同时还锻炼了学生的自主学习能力,便于课堂效率和课堂质量的提高[3]。

3Multisim仿真技术在实验教学中的具体应用

3.1滞回比较器实验

滞回比较器电路,它的输入信号是正弦波,通过示波器对输入和输出电压进行观察。输入信号是正弦波,且其幅值是5V,频率是1KHZ,将滞回比较器的输入信号接入到示波器A中,输出信号接入到示波器B通道中,将仿真开关开启,将示波器打开,其输入和输出波形可以看出,其输入波形和输出波形是正弦波和矩形波,滞回比较器的两个阈值电压可以通过游动游标测量得到电压值[4]。

3.216进制计数器实验

利用Multisim仿真技术将16进制计数器改进成6进制计数器,它可以使用异步清零的方式来完成,具体线路图如图1所示,采用Multisim仿真技术后可能使得实际呈现效果呈现0-3环的显示情况,所以实现的是4进制计数器。为什么会出现该情况呢,清零条件可以通过输出QC、QB来实现,但是当计数由3跳到4时,QC的状态变化为01,QB的状态变化为10,QC此时会出现瞬间跳至1的情况,QB此时并没有来得及跳到0,所以清零端此时是0态,计数器全部清零。要想让这种状况得到改变,需要将两个与门加在QC端,防止QB和QC发生顺态的现象,可以将其线路图调整为图1。

4结语

实践证明,在电工电子实验课程中应用Multisim仿真技术取得的教学效果是十分显著的。在教学中不仅增强了学生的动手操作能力,同时还便于学生对理论知识的理解和掌握,学生的学习兴趣得到提高,同时还提高了学生的创新能力。因为Multisim仿真技术不受到实验场地和实验设备的束缚,对学生的主观能动性发挥具有很好的作用,同时还便于学校实验成本的降低,它已经成为了我国当前电工电子实验教学发展的重要方向。

参考文献

[1]付洋.Multisim仿真在电工电子实验中的应用[J].实验室研究与探索，2011(4):120-122,126.

[2]冯宝珍.Multisim仿真在电工电子实验中的应用思考[J].电源技术应用,2014(3):120.

[3]陈利恒.Multisim仿真在电工电子实验中的应用[J].无线互联科技,2013(1):184.

第4篇：示波器的原理和使用范文

《高频电子线路》是电子类专业学生的必修课，是一门理论性、工程性、实践性均很强的课程，该课程以高等数学、电路分析、信号与系统、模拟电子技术等为前期课程，即便采用多媒体辅助手段以增强效果，但电路原理多、数学推导繁琐、概念抽象，特别是非线性分析方法的应用，使学生普遍反映较难理解和掌握。另外，传统实验不能很好地让学生理解电路的工作原理和信号波形的变化，经常遇到元件虚焊或毁坏、仪器缺乏、性能不稳定等棘手问题，浪费有限的实验时间，影响了实验的正常进行及学生实践的积极性[1]。

由于近年来的教学改革使课堂学时一度减少，给教学带来较大压力，因而如何采取有效措施提高学生的学习兴趣、增强实践能力、并缓解内容多而学时少的矛盾是亟待解决的问题。仿真软件的应用能形象生动的演示波形、提高学习兴趣、开拓创新思维，为学生在有限的时间内掌握高频电子线路的理论知识提供条件，为高频电路实验开辟一条快捷高效的新途径。目前使用比较普遍的有EWB、P SP ICE等，现以Multisim11.0为例介绍仿真与分析在高频电子线路教学中的具体应用。

2 Multisim11.0 简介

Multisim11.0的前身是加拿大图像交互技术公司（Interactive age Technoligics简称IIT公司）于1988年推出的用于电子线路设计和仿真的EDA工具软件[2]，被美国国家仪器有限公司（National Instruments简称NI公司）收购后，更名NI Multisim，而V11.0是其于2009年12月推出的电路仿真软件最新版本，学生版、教育版和专业版可提供4000～17000个电路元器件，除虚拟元件外基本采用实际参数模型[3]，具有丰富的仿真分析能力。它提供了包括万用表、示波器、函数信号发生器、频谱分析仪、网络分析仪等丰富的测试仪器，并且提供了强大的电路分析手段，如直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、噪声图形分析和射频分析等为正确验证电路功能和分析电路参数提供了有力保证。

另外其操作界面友好、简单直观、创建元器件较为方便，仪器功能选择、参数设置、数据处理及结果显示等均能通过对话完成[4]，软件易学易用。在计算机上进行实验，不受时间、地点、设备的限制，可使每位学生通过仿真把理论和实践结合起来，从而加深学生对课程的理解和认识。

3 Multisim11.0的应用实例

Multisim软件进行仿真分析的基本步骤为：根据原理和设计需要创建电路原理图，然后根据实际情况设置好电路图选项，设定仿真分析方法，打开仿真开关，运行设计好的电路，借助仿真仪器，即可得到所需仿真结果[1]。

调制、解调电路是通信设备中的重要组成部分，调制、解调方式在很大程度上决定了系统可能达到的性能，也是高频电子线路课程学习的重难点之一。本文通过调幅及解调电路的仿真，介绍Multisim11.0仿真软件在高频课程教学过程中的应用。

3.1 普通调幅 （AM）信号的波形仿真

振幅调制简称调幅，调幅有普通调幅、抑制载波的双边带调幅和单边带调幅等，其中普通调幅是基本的，其他调幅信号都是由它演变而来的。根据AM信号产生的基本原理，在Multisim11.0环境下创建由乘法器组成的普通调幅电路，如图1所示，其中相乘器的增益系数设置为1。

打开仿真，可见双踪示波器上普通调幅信号与低频调制信号波形对比，如图2所示。

调整直流电压V3，用以改变电路的调幅系数，当V3=1V时，调幅系数大于1，仿真波形如图3所示，出现过调幅现象，这样的已调波经过检波后无法恢复原有的调制信号，是严重的失真现象，应该尽力避免。

3.2 双边带调幅波形的仿真

由于载波不携带信息，为了节省发射功率，可以只发射含有信息的上、下边带，而不发射载波，这种调幅称为双边带调幅[5]。利用Multisim11.0绘制出双边带调制仿真电路，接上载波信号U1、调制信号U2以及示波器，如图4所示，仿真波形如图5所示。

3.3 二极管包络检波器仿真波形

二极管构成的包络检波器电路简单，性能优越，应用广泛，也是检波电路学习的难点。包络检波不需要恢复原始载波信号，解调后的输出信号能够反映输入信号的包络，其仿真电路如图6所示。

打开仿真，并调整电路参数，可以得到解调以后的信号与输入信号的对比如图7（a）所示。但是如果电路参数选择不当，二极管包络检波器就有可能出现惰性失真和负峰切割失真。改变RP1和RP2可以观察到两种失真现象所呈现的波形，如图7（b）、（c）所示。

第5篇：示波器的原理和使用范文

【关键字】激光多普勒效应 激光自混合干涉 VCSEL激光器 振动测量

一、引言

关于自混合干涉的研究，国际上以日本静冈大学S.Shinohara教授和意大利Pavia大学S.Donati教授为代表的一些学者相继建立和发展了激光自混合干涉测量的基础和技术。

早期的研究集中于距离，位移和速度测量的原理和技术，近几年，他们大大开拓了自混合干涉技术的应用范围，如进行模具分析、形貌测量、无损探伤等，并于大规模集成制造技术相结合向微型传感器方面发展。

国内主要有哈尔滨工业大学强锡富教授的课题组、天津大学姚建荃院士的课题组和南京师范大学的课题组进行这方面的研究，这些研究都得到了国家自然科学基金的资助，已经提出和解决了自混合干涉理论和位移测量方法的一些技术问题。

二、方法

结合自混合干涉原理和多普勒测速原理，将多普勒频移现象引入激光二极管，检测光学反馈生成的频移信号确定物体的状态。选择VCSEL激光器组成自混合多普勒测速系统。

2.1 原理

根据Lang-Kobayashi速率方程方法。光强与频率的关系式

如果反馈系数C

2.2 系统

VCSEL激光自混合多普勒测速系统由VCSEL激光器、激光扩束透镜、外部反射物体组成简单的光学系统，激光管驱动电路及光功率监测电路组成电学系统。VCSEL激光自混合干涉原理示意图如下所示。

三、仿真实验

本文根据上述的系统进行了仿真实验，对将一小块平面镜作为靶镜粘贴在扬声器上，通过激光器的电流高于阈值，为8mA，激光器发出的光经激光扩束透镜后平行出射，经衰减器照射在靶镜上，调整光路使反射光能够进入激光腔，由于经过衰减器，反馈回激光腔的光很弱。

由于实验中只有一个光路，所以光路调节起来相对容易的多。用信号发生器的正弦波（2kHZ）输出驱动扬声器，扬声器信号源输出电压lOmV。有光反馈时，PD探测到LD输出的变化，PD接收的信号经后续电路处理后，显示在示波器上。

在实验中，构建了实验装置，并且得到了较好的实验结果。这些说明我们研究的VCSEL激光器自混合多普勒测速原理可以真正的运用到现实中去，制作出一个紧凑、便利、实用的传感测速器。

第6篇：示波器的原理和使用范文

[关键词]电子工艺实训 焊接 调试 组装 实践

一、概述

（一）培养学生的综合能力和创新能力是高校培养人才的必然趋向

随着科学技术的快速发展，面对21世纪对人才的需要，培养具有创新意识和合作精神，培养学生的综合能力和创新能力是今后高校培养人才的必然趋向。

在高校中，如何处理理论课程（基础课程、专业课程、选修课程等）与实践实训类课程之间的关系和矛盾？如何发挥工程训练中心这一创新实训基地的作用？

这种发展状况和趋势对各专业的基础课程提出了更高的要求，需要不断地更新课程内容，拓宽知识面。如何推动教学知识的更新，培养符合社会需要的实用型人才，是高校教学人员首先要考虑的实际问题。对这些素质的培养，实验教学环节有其明显的优势。

（二）学生参加电子工艺实习的必要性

具有创新意识和合作精神的人才是非常重要的高素质人才，培养学生的综合能力和创新能力成为工程训练中心培养训练学生的首要目标。

随着3C（计算机Computer、通信Communication和消费电子Consumer)结合与一体化,已成为信息技术和信息产业发展的重要趋势。在高等院校，对电方面专业的教学人员、学生以及电子技术基础课程都提出了更高的要求。对电方面专业学生的综合能力和创新能力等素质的培养，电子工艺实习环节有其明显的优势，从而也就显得更为重要。

国内普通工科院校与重点院校、国外高校相比，最大的不足就是实践实训环节做得不够，该环节是学生理论和实践相结合的桥梁和纽带，是学生从学校走向社会的必经之路。

（三）电子工艺实习所要达到的目标

电子工艺实习作为电子技术基础课程的重要组成部分，在人才培养过程中起着不可替代的重要作用。它的主要任务是培养学生的基本实验技能、电路的设计与综合应用能力以及使用计算机工具的能力，以全面提高学生的素质和创新能力。

最基本的要求：每位参加电子实习的同学在实习结束时，能够熟练地使用万用表、电烙铁、示波器等工具；能识别出电阻、电容、晶体管等，并能测试其好坏和相关的参数；会认芯片管脚顺序。

指导思想是：注重基础、了解前沿、促进创新。同学们只有把最基本的专业知识了解并掌握了，对最新的科技前沿了解了，才有可能去提高和创新，才会在某方面有所突破。总之，大家既要脚踏实地、又要高瞻远瞩，这样我们才会有创新，这样我们的实习才有意义。

二、教学方法的探索

首先，学习态度要端正。该实习环节也是难得的实践环节，不论同学们以后从事的是技术开发还是技术应用，也不论是产品的销售还是企业的管理，都要用到自己的专业基础知识。如果对自己的专业基础知识知之甚少，你如何去从事管理和经营？更不用说从事专业技术的开发和利用了！

其次，实训目标要明确。通过参加实训，把书本上的图形、符号、公式、定理和实训当中的实物、实践结合起来；通过实践验证理论，通过实践理解理论。

再次，实习结果固然重要，但与实训过程本身相比，过程比结果更重要。

电类专业的本科生来参加电子工艺实训，不是作为普通工人从事简单的焊接、调试、组装几件实训产品匆匆了事，而是作为一个拥有相关专业知识的本科生从事验证理论知识的实践者，把实训过程中的各个环节的知识都消化了、理解了、吸收了。

最后，制定合理的考核标准。通过参加实训，不仅要让他们学到文化科学知识、工程实践技能，还要让他们形成良好的行为习惯。

考勤签到、安全操作、环境卫生、元件丢损、工具使用、元件焊接、产品调试、实习报告、实践考核等环节都要列入考核内容，与实训成绩结合起来，真正体现实训成绩的公平、公正，合理。

三、教学内容的探索

充分利用现有的软、硬件资源，借助多媒体和网络，分三个阶段（层次）进行。

（一）第一阶段：前期预备阶段训练内容

1.基础理论

具体内容：万用表，电烙铁，焊锡，PCB板，基本元器件知识以及安全用电知识。

教学要求：为具体实践做准备。

2.元件测试

主要内容：基本元器件的识别，认识装配工具及万用表使用方法。

主要器材：基本电子元件，实习工具，万用表，示波器等。

教学要求：正确识别元器件参数，掌握测试方法及参数检验标准；正确掌握工具的使用范围与方法。

3.焊接实训

主要器材：电烙铁，焊锡，废旧电路板（练习板）。

教学要求：了解电烙铁的结构、安全使用方法、性能及锡焊认识；观察、认识焊料的熔化、凝固过程；熟悉掌握锡焊五步法，方法正确、操作规范。

4.基础实训

主要内容：PCB装焊、导线焊接、元器件成型、镀锡及装焊。

主要器材：电烙铁，焊锡，PCB练习板，导线。

教学要求：元器件成型与镀锡，卧式及立式安装；掌握导线的剥线、镀锡以及搭焊与绞焊的焊接方法。

5.基础考核

主要内容：工具的使用、元器件识别、导线焊接、元器件成型、镀锡及装焊等。

主要器材：万用表，电烙铁，焊锡，PCB练习板，导线等。

教学要求：进一步巩固以上的训练内容，为下一步实习做好准备。

（二）第二阶段：实践操作阶段训练内容

1.产品原理

具体内容：FM贴片收音机、多用充电器、数字万用表等原理和焊接工艺。（每批学生选做2件实习产品）。

教学要求：了解实习产品的基本原理和具体焊接工艺。

2.SMT的元件、设备及装焊工艺过程（在SMT贴片教室）

主要器材：FM收音机、配套演示板、示教板。

教学要求：认识SMT/SMD，了解SMT设备及装焊工艺，贴装FM收音机板。

3.FM收音机组装调试

主要器材：示波器、万用表、电烙铁，焊锡，FM电路板及元器件。

教学要求：微型电子产品组装及调试。

4.充电器装配与调试

主要器材：示波器、万用表、电烙铁，焊锡，电路板及元器件。

教学要求：了解电子产品装配方法与工艺；掌握调试法及故障分析方法；进一步加深对电子元件的认识。

（三）第三阶段：实践操作提高和扩展阶段训练内容（扩充内容）

1.用Protel99se软件设计SCH原理图和PCB印刷板图

主要器材：指导书、计算机。

教学要求：掌握SCH和PCB软件设计方法。

2.手工设计PCB

主要器材：样品板、绘图纸和笔。

教学要求：掌握PCB手工设计方法。

3.印制板制作：

主要器材：覆铜板一块、转印图纸一张、转印机、蓝色环保腐蚀剂、微型钻床。

教学要求：了解印制板种类及手工制作工艺过程与制作技巧。

4.单片机及PLC应用介绍

主要器材：单片机、PLC模块。

教学要求：了解一些单片机和PLC的一些基本知识和它们在工控领域的实际应用情况。

四、典型示例

如何把理论和实践真正结合起来：让理论指导实践，反过来再让实践验证理论；下面我们举几个典型的例子加以介绍。

（一）电烙铁电阻和电流的测量

题目：实习用的是一把30W/220V的外热式电烙铁，试计算一下该电烙铁的电阻值R、电流值I有多大？再测量一下实际的电阻值R、电流值I有多大？

理论计算：已知P=30，U=220，不考虑功率因素，利用公式P=UI=U2/R来计算

R=U2/P=2202/30≈1.6 KΩ

I=U/R=220/1.6≈137.5 mA

实际测量：先测量一下电烙铁的实际电阻值（如测得R=1.9KΩ）,再通电测流过电烙铁的电流值（如测得I=114.5mA）

对上述数据，我们得出结论：理论和实践有一定误差，但理论可以指导实践，反过来再实践也可以验证理论。

（二）电源电路参数的测量

题目：以充电器中的电源电路为例，测试一些电压参数，并观看其波形的幅度和频率。

1.测量变压器的初次级电阻值，并以此来估算其变比。

2.测试变压器的输入和输出电压波形，并察看其幅值和频率，看有何异同？

3.测试整流前后的电压波形，看有何异同？

4.观察一下整流时加滤波电容和不加滤波电容对输出电压有何影响？

分析：这是一个典型的电源电路，包括了变压、整流、滤波三个环节。通过测量变压器的初/次级电阻分别为1500/3欧姆，电阻比为500/1。我们知道变压器初次级的电阻比等于其变比的平方，再测量一下其电压值，可算出它的变比、电阻比，再与实际测量的值做比较。

通过参数测试和查看波形，会理解有效值和最大值的关系，交流与直流、脉动直流的区别；知道变压器、二极管、电解电容在该电路中起的作用。

通过对上述电路的搭建、参数测试、波形测量，我们会把很多知识点得到实践的印证，加深理解，有利于消化和吸收。

五、结论

通过对高校中本科生参加电子工艺实训的探索和研究，得出以下几点结论与大家共享：

第一点，实践是硬道理

理论学得再多，再深，如果懒得动手去实践，一切都是空的！只能是纸上谈兵，高谈阔论而已！实践、实训环节是工科院校的学生不可缺少的必修环节。

第二点，过程比结果更重要

如果没有过程，哪来的结果？如果只要结果不要过程，何必如此麻烦呢？老师直接把试题答案告诉学生岂不皆大欢喜？我们正是需要这个过程来锻炼和充实自己、磨练自己。通过参与实训过程，把书本上的图形、符号、公式、定理转化成动手实践，同学们才能学有所用，才能把理论消化和吸收，以后才可以指导自己去实践、去创新。

第三点，让学生带着“问题”去参与“实训”

在实际动手操作之前，先给学生提出一些思考性的问题（比如“变压器的变比与初次级电阻之间的关系如何？”，“普通Ф5发光二极管的正常工作电流是多大？”等等），让他们在实训中自己去寻找答案，这样的效果要比“知道答案后再去验证”要好的多。

第四点，由简单到复杂，由点到面

电子工艺实训也不例外，需要同学们由简单到复杂，由点到面，一步步完成实训科目。实训先从最简单的最普通的地方入手，比如先从实训的工具（电烙铁）开始，电烙铁的电阻值和电流值理论上是多少，实际又如何？同学们一测便知。

逐步培养学生形成勤于动脑、乐于动手的好习惯。做任何事情都要循序渐进，一步步地来；不要急于求成，好高骛远。

[参考文献]

[1]姚宪华，郝俊青.电子工艺实习（工程实训）.北京：清华大学出版社，2010.P1-5，P17-18

[2]曹啸敏.电子工艺实习教学内容的研究与改革[J]中国科教创新导刊, 2009,V1(35): 47-47

第7篇：示波器的原理和使用范文

关键词： 《电子测量与仪器》 实验教学 内容设计 教学过程

电子测量是电子技术信息检测的重要手段，它是一门发展快、应用面宽、实践性强的应用学科，在现代高科技应用技术中起着非常重要的作用。《电子测量与仪器》课程是电子、通信类专业的一门重要专业课。课程内容包括电子测量的基本原理和方法，电参数的测量原理、测量方法，测量误差分析，常规仪器的工作原理、性能技术指标和操作使用，该领域的最新发展等，是一门实践性、应用性和综合性很强的课程。除理论教学内容外，实验教学内容充分、合理、有序地展开对帮助学生系统掌握电子测量的原理、方法、仪器的使用，融会本学科多方面的知识，提高实践能力和培养创新意识能起到积极的作用。我结合教育教学实践，对《电子测量与仪器》课程的实验设计思路、具体实现及实验教学过程的组织进行了研究和探讨。

1.实验教学内容设计指导思想

《电子测量与仪器》课程的实验教学内容设计，其基本指导思想是贴合理论课的教学内容，注重学生动手能力、创新意识的培养。

1.1注重比对型实验的设计

在理论课教学中，测量原理、测量方法、测量仪器和误差分析等是主要内容，实验设计紧紧围绕、贴合这些内容展开。这些内容往往是互相交叉的：研究具体电参量的测量原理，往往是和具体的测量方法结合在一起的；不同的测量方法，有着不同的测量原理，涉及到不同的测量仪器，不同的测量仪器又有着各自不同的测量原理。针对这些特点，在实验内容的设计过程中，要注重“比对”实验的设计，让实验内容更加合理、充分，以利于学生对各种方法、各种仪器有更直观、更深入的理解。例如：对一个低频正弦电压信号的测量，可以使用示波器观察、读取其峰峰值，同时可以利用交流毫伏表测其电压的有效值，然后通过正弦信号峰值和有效值之间的换算关系换算过来进行比较分析；同样的这个低频正弦电压信号，可以用示波器观察、读取其周期，同时可以利用频率计读出其频率，然后通过频率和周期之间的换算关系换算过来进行比对分析。这样，通过不同的仪器对同一个量进行测量，引导学生分析它们测量原理之间的差异，不同仪器各有的功能特点（如示波器的直观性好，频率计精度高等），使学生对相关知识有更直观、更综合的认识。

1.2注重综合设计性实验的设计

在提高学生动手能力和创新意识方面，注重综合设计性实验的设计。当然，创新是建立在一定的知识积累上的，所以在实验设计中验证性实验也是必不可少的。验证性实验的开设，可让学生熟悉常用仪器仪表的使用，对常用测量方法有一定的认识，使动手能力得到提高。综合设计性实验的开设，可让学生在一定的理论和实践的积累上，有一个相对自由发挥的平台，这对学生的创新意识的培养是很有帮助的。在综合设计性实验的设计上，采取开放式的模式，引导学生利用所学的理论知识（如不同的测量方法、各种测量仪器原理），查阅有关资料，自行设计实验内容，并撰写实验讲义。

2.实验教学过程的组织

实验内容设计得合理、充分是完成实验教学的基础，而实验教学过程的组织是否合理、有序是能否保证实验教学质量、能否达到预期教学目的的关键。

2.1实验内容的组织

首先，对各个实验开出顺序的安排是先“验证性实验”后“综合设计性实验”。让学生经过验证性实验的训练，有一定的实践基础之后再进行综合设计型实验，循序渐进。

其次，做好综合设计型实验的组织工作。综合设计型实验采取一种开放式的模式，让学生根据所学知识自行设计，经常会出现很多种不同的设计，这时教师应把关，在指出各设计的优缺点之后，甄选出实验室有能力开出来的实验进行相关的设计验证，对于那些没有被选中的实验设计鼓励大家互相交流。在近几届学生设计的实验中，侧重测量仪器方面的相关设计有简易数字电压表的设计、简易数字频率计的设计等，侧重于测量方法的相关设计有电桥法测电阻、补偿法测电容等。

2.2实验教学的课堂组织

在实验课堂上，教师作适当必要的讲解和演示，强调学生动手和师生互动。对学生提出的频次较多的问题，先针对每个人个别解决，再进行集中讲解，并根据具体情况适时提出一些相关问题供学生思考并在实验中验证。鼓励学生互相交流，对动手能力强的学生，鼓励他们在完成了自己的实验任务后指导其他同学，共同进步。

2.3实验室的预约开放

在正常安排的实验时间以外，实验室采取预约开放模式。没能在限定的时间内完成实验或对实验过程、实验结果不满意的学生，可以和老师预约，在老师、学生、实验室都有空的情况下再次进行相关实验。在这个过程中，不只学生的能力能提高，师生间关系也会更加融洽。

2.4实验报告的撰写

实验报告的撰写和批阅是实验教学的重要一环，在这个过程中，强调学生结合误差分析的理论知识对实验数据进行分析，另外引导学生对每一次实验进行总结，不断提高。

3.结语

《电子测量与仪器》是一门实践性、应用性和综合性很强的课程，我们将进一步探索和完善其教学方法，不断深化实验教学改革，提高实验教学质量，不断提高学生的动手能力、应用能力和创新能力。

第8篇：示波器的原理和使用范文

关键词：超声波 单片机 物距测量

中图分类号：TN802.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0159-02

1 超声波测距简介

当音频的频率高于2KHZ超出人耳所能接受的声音频率范围时，我们称之为超声波。超声波在空气中传播向性好，穿透能力强，不受光波、电磁波等的干扰，因此它常用于空气或水中进行物距测量、速度探测或是某些特殊功能如清洗消毒等，其在工程学、医学、生物学科等多个领域都有广泛应用。在工程学中，利用超声波进行汽车防撞、液位测量、移动机器人定位和避障等方面物距的探索及测量的需求都很普遍。

2 超声波原理和测距方法

2.1 压电式超声波传感器原理

超声波发生器的工作原理通常被分为机械式和电气式作用产生二种。本设计采用压电式（电气式）作用原理，具体步骤：首先发射器向外发射超声波，接着超声波在空气或水等介质中传播，当遇到障碍物后反射，形成回波，最后由接收器感测接收回波。

2.2 超声波测距方法

3 超声波测距方案的实现

3.1 硬件设计

本文使用渡越时间法进行超声波测距，测控芯片选用的是89c2051单片机。系统主要硬件设计包括稳压电路、超声波发射电路、超声波接收电路、以及测距显示电路。另外还有一个串口调试电路，主要用作超声波测距的数据调试和显示。工作过程描述：单片机的P3.3作为超声波发射控制端口，用于发射相关信号使发射电路起振从而发出超声波；超声波发出的同时、启动定时器计数，开始测量渡越时间；P3.2作为超声波接受控制端口，用于接收经障碍物反射的回波；一旦接收到有效回波信号，单片机的定时器立即停止计数得计数脉冲个数N并通过串口调试助手显示在电脑屏幕上，代入公式（2）计算可得出预测距离s，换算后的距离经由LCD1602实时显示。

发射电路主要由74LS04反射器和超声波发射辅助电路构成。单片机P3.3口输出40kHz 的方波信号分二路分别采用无反射器和一级反射器方式送入超声波换能器的二个电极，以此提高发射强度。另外输出端二路均并联两个74LS04反射器后经上拉电阻接入，以期在提高输出高电平的驱动能力的同时、增加超声波换能器的阻尼效果以减少振荡影响[3]。

接收部分的电路主要由NE5532P运放、LM339AJ比较器及超声波接收辅助电路构成。超声波接收部分是为了将回波顺利接收，因此要将声波信号转换成电信号，并对采集到的信号进行放大、比较等必要处理后输入到单片机P3.2口，以产生中断并立即让计数器停止计数，计数结果转化后显示在LCD1602上。液晶部分原理及控制相对简单，电路可参照其芯片资料的典型接法。

3.2 软件设计

利用51单片机的两个定时器，定时器1主要用于串口调试电路用于辅助计算串口波特率，定时器0用来计算时钟脉冲计数，以计算超声波所测距离。外部中断0接收由高到低的负脉冲，以检测回波信号并采取相应动作。系统主程序流程：系统初始化-发送超声波子程序-开INT0中断并启动定时器T0计数-检测回波并分别在串口和LCD上回显数据。

4 系统测试及结论

实验及数据分析表明，本超声波测距系统，虽然测距范围不是很大，但在精度上可以达到毫米以上级别。采用了串口调试助手以及示波器辅助测试，系统的实现更加可靠。当然，影响超声波测距的因素有很多。如温度因素，可以采取在软件中加入温度补偿程序或直接在硬件系统中加上测温技术，使其更能精准的测出更大范围内两个物体之间的距离，因此该系统还可以继续完善。

参考文献

[1]时德钢，刘晔，王峰等.超声波测距仪的研究[J].计算机测量与控制，2002.10.

第9篇：示波器的原理和使用范文

故障分析是判断、寻找确定故障原因的关键。有关故障不外乎来源于使用者、环境和仪器本身等因素。对一台故障仪器，当出现某些复杂而隐蔽的故障时，无论对于初学者，还是具有一定维修经验的人员，都是一件很棘手、难度很高的工作。因为仪器种类很多，它们的工作原理和结构特点都不一样，因此出现整机故障现象和产生原因多种多样；另外，即使是同一仪器的同样故障，也可以有不同的产生原因。这是故障的查找与判断工作的困难所在，因此故障的查找、判断工作是一项技术性和经验性都很强，而且难度很高的工作。但仪器的故障分析工作也有一定的规律可寻，而运用我国传统中医学的方法，去分析故障原因，是一种行之有效的方法，现介绍如下。

1.1“问”

中医指询问症状。是排在第三位的。而故障分析中的“问”则要摆在首位。“问”就是要搞清楚故障的背景信息。详细了解仪器发生故障的全过程、故障史、维修史及使用情况，判断故障的起因是由人为还是自然因素所导致，为判断故障提供必要的线索。这主要包括：在什么环境中使用?失效的外在表现是什么？问的过程，就是要掌握仪器发生的基本情况，为故障分析收集必要的资料。同时也是故障分析定位失效部位的需要。

1.2“望”

中医指观气色。故障分析的“望”，就是看仪器的损坏情况，去观察故障板的外观，看上面有没有明显损坏的痕迹，有没有元件烧黑、炸裂，电路板有无受腐蚀引起的断线、漏电，电解电容有没有漏液，顶部有没有鼓起，焊点的连线有无脱落，机械传动部分有无失灵或卡死，波形图像显示是否正常等等，经过直观查看往往能发现故障部位。

1.3“闻”

中医指听声息。故障分析中的“闻”就是用鼻子辨别分析。在对故障仪器进行形貌观察的同时获取信息。当“闻”用鼻子闻一闻电路板中有没有东西烧焦的气味，这气味是从哪里发出的。一般有两种含义：其一，鼻嗅其味；其二，通电后闻其声。如仪器有烧糊气味多为某一元件电流过大所致，此时必须立即关机以免扩大故障，在查明故障原因后方可更换元器件；闻其声，一般情况开机后异常，应寻找发出异常声音的部位。以发现某些元件存在打火现象特别是高压部分。

1.4“切”

中医指号脉。故障分析的“切”，是指测量，就是运用各种测量仪器和手段，在电路故障部位进行测量分析的方法。“切”是故障分析的重要方法，即通过对各种数据的测试，如电压、频率、波形、阻容值等进行故障的观察与分析参数的差异，是从量的角度来分析故障。在基于对仪器工作原理的了解和综合分析，确定故障来源采取相应措施。常见“切”的工具主要就是数字万用表、数字示波器、频谱仪等。常用的测量方法有参数测量法、原理测量法、仪器自检法、综合法等。

1.4.1参数测量法

参数测量法通常用数字万用表等测试仪器，测量线路中的工作电压、静态工作电流、对地电阻以及元件参数等来确定故障。通过测量可以知道CPU的工作基础供电、晶体振荡、复位电压是否建立、工作输出电压是否正常，有没有过流，电路是否通畅。例如在某一时刻、某个点的电平数据波形，脉冲宽度与幅值，时间关系等参数，结合具体单元电路与线路板，加以逻辑推理分析。故障分析（一）：KD-595型臂式电子血压计气泵不工作

1.4.2原理排除法

这也是最常用的检查方法之一，根据仪器的工作原理，通过将与故障无关的电路或部分逐级分割排除，以逐步缩小故障范围，分析检查电路中某些关键点的信号是否通畅、有无畸变等异常情况，观察它们的波形幅度、形状、频率、纹波和干扰等情况，以确定故障范围，直至查出故障元件。故障分析（二）：AD-2100H型低频治疗仪无脉冲输出使用仪器：数字示波器故障分析：用数字示波器测量升压电路波形正常，再测量输出电路波形也正常，由此说明，人体检测电路有故障，人体检测电路是由MCU所提供的控制信号RTJC端口等元器件组成，作用是在输出无负载时，无电流经过时没有压降，处于截止状态，RTJC端口得到高电平，当高电平时间持续超过5秒钟时，表示无负载，仪器自动停止，如果有负载，有电流经过时处于导通状态，RTJC端口得到低电平，表示有负载。

1.4.3仪器自检法

许多仪器有自检功能，当仪器出现故障或操作方法不正确时，仪器就不能正常工作了，并显示或打印故障代码，可以根据故障代码，测量仪器的电压、频率、波形等参数，确定出仪器故障发生的部位，如：电子血压计、电子血糖仪等具有自检功能。

1.4.4综合法

由于家用医疗电子仪器的复杂性、特殊性，故障难以判断，有时必须采用多种方法综合判断。这就要求维修人员灵活地运用前述各种方法，从不同角度对有疑问的电路进行检测，以便迅速缩小故障范围，最终对故障原因做出准确的判断。

2结束语