1、电磁测量是物理实验中最重要的基础内容，它在当今生活、生产和科学研究中有着最广泛的应用。实验过程中所使用的仪器种类繁多，所以我们在验证实验原理的同时，也要让同学们学会对各种电磁测量仪器仪表的正确使用。只有在对实验仪器能正确使用的前提下，我们才能保证实验过程中的数据的准确性和精确性。尤其近年来，电磁学实验室更新了大部分的仪器，而且也增添了许多新的实验内容和仪器，这样就有必要对这些新的仪器设备的使用测量方法以及维修维护等知识加以了解，以便在实验过程中教会学生仪器的正确使用方法以及仪器出现故障或其他异常情况我们如何来加以排除。交流电及整流滤波电路实验与示波器测量时间实验由于这两个实验实验仪器基本都是电
2、子仪器（示波器、信号发生器、数字电压表） ，所以在使用过程中请同学们注意使用安全，不要擅自接触仪器的电源插头，以免发生意外，如果感觉仪器不太好用请及时联系实验室老师加以解决。同时由于实验对象是大一的本科生，相当一部分同学以前很少接触到电子仪器，所以在实验过程中可能会出现各种问题，现根据经验将部分常出现的故障现象及排除方法写出来，供大家参考。一、示波器测量时间实验1 现象：示波器屏幕上没有任何信号。可能的原因有：（1） 示波器的电源开关没有打开；（2） 亮度设置太低，请调节亮度旋扭，增加亮度；（3） 波形偏离屏幕显示区，请调节上下位移旋扭和左右位移旋扭，使波形在示波器屏幕中间区域显示；（4） 实
3、验者可能将所用通道的接地旋扭按下了，这样信号就会对地短路，没有任何信号输入到示波器测量端，请将该旋扭弹起；（5） 仪器相关元件损坏，请联系实验室老师解决。2 现象：在做示波器测量时间实验中，所读波形周期与理论值相差太大。可能是由于：（1） 没有把扫描微调旋扭置于校准的位置；该旋扭位于时基旋扭下方，请将其右旋到底；（2） 如果所测周期与理论值相差 5 倍左右，请看一下是不是将5 扩展档按下了？如果按下该档，实际时基量程只有所标的五分之一，请把旋扭弹起，或者在按下的情况下，按实际时基量程的五分之一计算即可， （该旋扭位于时基旋扭的上方） 。（3） 所用信号源输出的实际频率不是实验内容的测量点频率，
4、请注意信号源频率直接从右方 LCD 显示读出即可，不需将结果再乘以所用频率档；例如：信号源显示为 199Hz，所用频率档为1K档，那么信号发生器最终输出的频率是 199Hz，而不是199KHz（1991KHz） 。3 现象：在做示波器测量时间实验中，所读波形 Vpp（峰峰值电压）与理论值相差太大。可能由于：（1） 没有将相关电压灵敏度微调旋扭右旋到校准位置，该旋扭位于电压灵敏度旋扭的下方；（2） 所用的电压灵敏度量程与所用通道不一致，比如用通道1（CH1）测量电压，记录时误读了通道 2（CH2）的电压灵敏度量程。4 现象：实验中示波器显示的待测波形老是在屏幕上移动，测量不方便。可能由于：（1）
5、 你所用的通道与垂直方式选择档位、触发源选择档位不一致。例如：如果实验者用通道 1 测量数据，请保证垂直方式置于通道1 位置，同时触发源档位也应置于通道 1 位置，否则波形可能不稳；（2） 如果上面档位正确，请调节电平旋扭，该旋扭能调节触发电平值的大小，使待测波形稳定；5 现象：在用李萨如图形测公共信号源频率时，没有出现图形。可能由于：（1） 你所处的这一排（5 人）实验者中，可能有同学将测量探头的正负极与木方盒上的正负极接反，从而将公共信号源输出短路，自然没有李萨如图形出现，请同学们检查自己有没有接错；（2） 公共信号源电源开关没有打开，因此没有向外提供输出信号；（3） 测量用探头（有红、黑
6、两个鳄鱼夹）损坏，请找实验室老师调换一根；6 现象：在用李萨如图形测公共信号源频率时，李萨如图形有明显拐点；与理论不一致。可能由于：信号发生器的波形选择不是正弦波，由于公共信号源输出的是正弦波信号，所以应保证本地信号源输出的也应是正弦波信号。7 现象：示波器器的扫描时基线有点倾斜，不水平。解决：请调节光迹旋转旋扭，找实验室老师解决也可，需一支小型一字形螺丝刀。8 现象：示波器显示波形较模糊。可能由于：（1） 示波管老化；（2） 请调节聚焦旋扭。二、交流电及整流滤波电路实验示波器使用出现的问题请参阅上面内容。1现象：测交流电电压时，数字万用表上显示的电压有效值与理论相差太大。可能由于：（1） 没
7、有将数字万用表的测量表笔与输出按线柱良好接触；（2） 正弦交流电压波形的 Vpp（峰峰值电压）应以示波器观察为准，而不应该以信号发生器右边 LCD 显示的电压为准，这是由于信号发生器输出的频率显示较准，而电压显示值与实际输出峰峰值有一定误差。2现象：做整流波形的测量时，在示波器上没有看到对应的半波或全波整流的波形。可能由于：（1） 信号发生器输出测量线损坏，请找老师更换一根；（2） 误将信号发生器输出的正弦波信号按到电路板的输出端，正确的情况是应该接到电路板的“信号输入”端，电路板上有标识；（3） 实际所用电路中的整流二极管损坏；请联系老师更换元件；（4） 信号发生器输出正弦波信号的峰峰值太小
8、，本实验为 10V；（5） 信号发生器波形选择开关，应该把正弦波旋扭按下，如果波形选择的三个按扭一个都没选择，信号源就不会有任何的信号输出。本实验应把正弦波旋扭按下。（6） 信号发生器的衰减开关一般情况不要使用；如果不慎选择，输出信号电压将按比例衰减。20dB 档：将输出信号电压衰减 10 倍；40dB 档：将输出信号电压衰减 100 倍；60dB 档：将输出信号电压衰减 1000 倍。3现象：做整流波形的测量时，观察不到半波整流波形（没有二极管截止时对应的零电平） 。可能由于：信号发生器的直流电平调节旋扭打开了，请关闭。否则，信号发生器输出的波形的直流电位将会整体变高或变低。与我们理论要求的
9、信号输出条件不一致，从而造成在信号的负半周，由于电平仍为正值，二极管并不截止。三、实验仪器维护1实验做完请把仪器关闭，避免仪器长时间工作。由于电子元件都有一定的使用寿命，在无人使用时，请关闭仪器2长时间不用时，最好用布遮盖仪器，以免进入灰尘。灰尘过多，在阴雨天气，容易受潮而使仪器工作时发生短路而损坏。3示波器在使用时，应该告诉同学避免在屏幕上长时间出现一个亮点的现象，应该扫描出时基线。长时间出现亮点，会加速示波管老化过程。做实验过程中也应该提醒同学们尽量不要把亮度调得过大，否则长时间观测对实验者眼睛及仪器本身都有损害。4由于仪器工作时间较多，要定期检查相关旋扭，尤其是波段开关，看是否错位，所对
10、应的电压、时间、频率值是否与输出吻合。若有误差，要及时加以调整。凯特摆测重力加速度实验及超声波的传播速度实验这两个实验电子仪器使用较多，请同学们在实验过程中注意安全，仪器如有问题请联系实验室老师更换，自己不要更换仪器，以免发生意外！一、凯特摆测重力加速度实验故障现象及排除方法：1现象：测单个周期时，周期读数的重复性不好，相差较大。可能由于：（1） 天气热的情况下，有没有开风扇,空气阻力对测量周期有很大影响；（2） 刀口是否太粗糙了，必要时请联系实验室老师加些润滑油改善；（3） 多用数字测量仪本身工作不正常，与实验室老师联系解决；（4） 凯特摆两端的挡光金属部分在实验过程中是否调节好，满足挡光的
11、要求？（5） 凯特摆在摆动时是不是在平面内摆动，尽量不要形成圆锥摆.（6） 可能没有把摆在刀口上放好，导致摩擦增大，影响周期读数。2现象：还没有摆动凯特摆，多用数字测试仪就开始记数了。可能由于：没有将光电门测量探头很好地插入 B 输入接口。3现象：用多用数字测试仪测周期时不计数。可能由于：（1） 光电门测量探头未接入 B 输入接口；（2） 光电门坏，联系实验室老师解决；（3） 多用数字测试仪的复位按钮损坏，造成不能清零；（4） 是否未将测量选择开关置于“振动”档位。本实验还应注意的问题有：1测量一个周期时，请将计数-停止开关置于停止档，这样多用数字测试仪会自动记一个周期的时间；2测量 10 个
12、周期时，请先选择计数-停止开关于计数的位置，到第 9 个周期时，再将该开关打到停止的位置，这样仪器会在第 10 个周期时停止计数；3时标开关应该选择 0.1ms 比较合适。二、超声波在空气中的传播速度实验实验故障现象及排除方法：1现象：用驻波法测声速时，移动换能器，示波器接收到的输出电压波形无大小变化。可能由于：（1） 测量线损坏，请联系实验老师更换；（2） 射换能器和接收换能器不垂直、不平行；（3） 示波器相关功能档位设置不合适；（4） 信号发生器输出频率偏离换能器固有谐振频率太大；2现象：用相位法测声速时，李萨如图形只在一个方向大小变化，无法判定相位差。可能由于：（1） 示波器工作方式未置
13、于“X-Y 方式” ；（2） 示波器通道 1（CH1） 、通道 2（CH2）测量端分别接发射换能器输入端和接收换能器输出端，检查是不都是接到一个端口造成该现象；三、仪器维护：1凯特摆在长期不使用时，要在刀口处加入润滑由，然后用布盖住防尘，摆捶要取下，摆最好要垂直吊挂，以免发生微小形变（弯曲） ；2示波器在使用过程中避免长时间出现一个亮点，也不宜过亮，这样可以延长示波管的使用寿命。信号源的按键由于使用频繁，所以要定期检查，看档位有没有发生错位现象，用频率计等仪器来校验输出频率是否在允许的误差范围内，再加以调校。交流谐振电路实验和交流电桥实验这两个实验所用的设备基本都是电子仪器设备,比如示波器、信
14、号发生器、电容箱、电阻箱和电感箱等。而每个仪器设备上的调节旋钮又比较多，如果不能正确使用它们，我们在实验过程中将会遇到问题，对实验数据和处理结果有较大影响，所以在实验之前同学们最好仔细听老师对仪器使用的讲解。现将实验过程中出现的部分问题及原因列出，供同学们参考。一、交流谐振电路实验1现象：调节信号源频率，而在示波器上观察的电压波形无明显变化。可能由于：（1） 信号源频率的调节范围离 RLC 串联或并联谐振电路的谐振频率较远，可先根据 R、L、C 的值估计谐振频率是多少（2） 所用电感箱、电容箱和电阻箱至少有一个可能损坏，请联系老师用相关仪表检测是何种原因。2现象：调节信号源频率，虽然在示波器上
15、观察的电压波形有大小变化，但对应信号源的频率与 RLC 串联或并联电路的谐振频率理论值相差太远。可能由于：（1） 信号源输出频率的读数结果不正确，注意：信号发生器 LCD 显示的就是最终结果，不需再乘以频率档位值。（2） 电容箱和电感箱至少有一个输出电容值或电感值不准确，请检查一下调节旋钮有没有错位，然后再找实验室老师用相关工具加以调整或更换。3现象：在测品质因数 Q 时，需测量出 VL 和 VC 值，但是测得 VL 和VC 值随着信号发生器频率的改变并没有大小的变化过程，且其值和输入电压 Vi 相差不大。 （串联谐振实验） 。可能由于：测 VL 和 VC 时（串联谐振电路） ，我们要将书（大
16、学物理实验第二册）上 84 页图 2.2.4-5 变换一下元件的位置再来测量，即测电感上电压 VL 时，我们要将图中的电感 L 放在 RLC 串联支路的最下方，目的就是保证信号发生器的接地端、示波器的接地端要共地。如果电感 L 还是在串联支路上面的话，我们用示波器来测量电感 L 两端电压时，就会造成信号发生器的接地端、示波器的接地端不共地，通过分析我们就知道电容 C 和电阻 R 都被短路了，这样测量 VL 就等于测量 Vi，所以就会产生上面的现象。测电容上电压 VC 类似变换即可。二、交流电桥实验：1现象 1：在测量电感时，反复调节元件值但耳机声音仍然比较大，且声音没有降低的趋势。可能由于：（
17、1） 待测电感线圈本身损坏，请联系实验室老师修理或更换。（2） 可调节的电容箱可能未接入电桥中；（3） 电容箱和电阻箱有可能档位由于使用过久而发生错位，所以实际的输出值与我们通过档位读出的值有较大差别，按照此值调节电桥就不易调节平衡（即耳机近似没有声音） 。（4） 耳机或扬声器接入位置错误。2现象 2：在调节交流电桥平衡时，耳机或扬声器一直没有声音，但并不是已调节电桥达到平衡（即接好电路闭合电键后扬声器就没有声音） 。可能由于：（1） 此电路用的导线很多，某一根导线损坏都有可能产生上面的现象，请老师用万用表判断最易引起此故障的那些导线中有无断路的导线，并更换导线。（2） 音频信号发生器有没有打
18、开？如果整组同学都发生耳机没有声音的现象，估计提供音频信号的信号源没打开或连接线断开。（3） 耳机或扬声器本身损坏，请联系老师更换。（4） 所用的电阻箱和电容箱中有仪器损坏，请老师更换。三、交流电桥实验中需要注意的事项：1实验课本 88 页图 2.2.5-6 测电容的电桥电路图中 Z3 臂上只有一个待测电容，图中画的是待测电容 C 的等效电路（即虚线框部分） ，所以在连接电桥时，一定不要在 Z3 臂上串接电阻箱，本实验只用到三个电阻箱。2音频信号源的输出电压约有 10 几伏，电桥平衡时，ABC 支路和 ADB支路都必须有足足够的阻抗，以减少支路上的电流。否则会烧坏电阻箱或使信号源短路。3平衡电
19、桥的过程中，电阻箱和电容箱的调节都应从高档开始，逐步调到低档。4电桥没达到平衡时，耳机或扬声器声音较大，不要离耳朵太近，也不要长时间贴近耳朵，以免耳朵疲劳，影响听力。四、仪器维护：由于这两个实验所用电子仪器较多，对电子仪器的维护也特别重要。1示波器工作时亮度不要太大，告诉同学尽量不要让示波器屏幕上长时间出现一个亮点，要扫描出时基线。2信号源避免短路，即信号源输出的正负极在接入电路时不要接反；3电阻箱、电容箱和电感箱因实验过程中档位调节比较频繁，是最容易发生故障的，需定时检查档位是否发生了错位，及时进行调整。还要检查它们的输出值和标称值相差是否太大，适当在旋钮内加入少许润滑油以避免死档（旋钮拨不动）的现象。CSY10A 型传感器系统实验一、实验注意事项1打开电源前应认真检查线路接线是否正确。
