医学影像技术专业实验指导用书

医学影像技术专业实验指导用书内容摘要：

2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。 二、原理说明 基尔霍夫定律是电路的基本定律。 测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（ KCL）和电压定律（ KVL）。 即对电路中的任一个节点而言，应有Σ I＝ 0；对任何一个闭合回路而言，应有Σ U＝ 0。 运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。 三、 实训 设备 序 名 称 型号与规 数量 备 注 号 格 1 直流稳压电源 0~30V 可调 二路 DG04 2 万用表 1 自备 3 直流数字电压表 0~200V 1 D31 4 直流数字毫安表 0~200mV 1 D31 5 叠加原理 实训 电路板 1 DG05 四、 实训 原理图 用 DG05 挂箱的“基尔霍夫定律 /叠加原理”线路 ＋－6VU 1R RRR R1 234 55105105103301KABCDEF＋－12VU 2I 1 I 2I 3 mA电源插头电流插座＋ － 五、 实训 内容 1. 实训 前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。 图中的 的方向已设定。 三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、 BADCB 和 FBCEF。 2. 分别将两路直流稳压源接入电路，令 U1＝ 6V， U2＝ 12V。 3. 熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“＋、－”两端。 4. 将电流插头分别插入 三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。 5. 用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。 被测量 I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) U1 (V) U2 (V) UFA (V) UAB (V) UAD (V) UCD (V) UDE (V) 计算值 测量值 相对误差 六、 实训 注意事项 1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。 2. 注意仪表量程的及时更换。 3．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 也需测量，不应取电源本身的显示值。 4. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。 5. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时， 如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。 此时指针正偏，可读得电压或电流值。 若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。 但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。 七、预习思考题 1. 根据图 51 的电路参数，计算出待测的电流 和各电阻上的电压值，记入表中，以便 实训 测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。 2. 实训 中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理。 在记录数据时应注意什么。 若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢。 八、 实训 报告 1. 根据 实训 数据，选定节点 A，验证 KCL 的正确性。 2. 根据 实训 数据，选定 实训 电路中的任一个闭合回路，验证 KVL 的正确性。 3. 将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复 两项验证。 4. 误差原因分析。 5. 心得体会及其他。 实训 五 电压源与电流源的等效变换 一、 实训 目的 1. 掌握电源外特性的测试方法。 2. 验证电压源与电流源等效变换的条件。 二、原理说明 1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。 故在实用中，常将它视为一个理想的电压源。 其外特性曲线 U＝ f(I)是一条平行于 I 轴的直线。 一个恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。 2. 一个实际的电压源（或电流源），具有一定的内阻值。 在 实训 中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。 3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。 若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us 与一个电阻 Ro 相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源 Is 与一电阻 Ro 相并联的组合来表示。 如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。 电压源与电流源等效变换的条件为：Is＝ Us／ Ro， Ro＝ Ro。 如图所示。 图 1 三、 实训 设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 可调直流稳压电源 0~30V 1 DG04 2 可调直流恒流源 0~500mA 1 DG04 3 直流数字电压表 0~200V 1 D31 4 直流数字毫安表 0~200mA 1 D31 5 电阻器 120Ω， 200Ω 300 Ω， 1KΩ DG09 6 可调电阻箱 0~ 1 DG09 ＋－ U sR 0U R LIs = U S / R 0 g 0 = 1 / R 0g 0= 1/R 0IsU S R 0.=＋－g 0IR LU＋ ＋－I I S＋－ U sR 0U R LIs = U S / R 0 g 0 = 1 / R 0g 0= 1/R 0IsU S R 0.=＋－g 0IR LU＋ ＋－I I S0R Ω 7 实训 线路 DG05 四、 实训 内容 (1)按图 2 接线。 Us 为＋ 12V 直流稳压电源（将 R0 短接）。 调节 R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 ＋－ 12VU smA＋ －V＋－R 1R 2200 Ω1K120 ΩR 0 ＋－ 12VU smA＋ －V＋－R 1R 2200 Ω1K 图 2 图 3 U（ V） I（ mA） (2) 按图 3 接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。 调节 R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 U（ V） I（ mA） 按图 4 接线， Is 为直流恒流源，调节其输出为 10mA，令 Ro 分别为 1KΩ 和∞（即接入和断开），调节电位器 RL（从 0 至 1KΩ），测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。 自拟数据表格，记录 实训 数据。 ＋－ 10mAI SmA＋ －R 0R L1KV＋－1K 图 4 先按图 5（ a）线路接线，记录线路中两表的读数。 然后利用图5(a)中右侧的元件和仪表，按图 5(b)接线。 调节恒流源的输出电流 IS，使两表的读数与（ a）时的数值相等，记录 Is 之值，验证等效变换条件的正确性。 ＋－I SmA＋ －510 Ω V＋－R S120 Ω ＋－12VU SmA＋ －510 ΩV＋－R S 120 Ω （ a） (b) 或 ∞ 图 5 五、 实训 注意事项 1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过20 伏，负载不要开路。 2. 换接线路时，必须关闭电源开关。 3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。 六、 实训 报告 1. 根据 实训 数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳各类电源的特性。 2. 从 实训 结果，验证电源等效变换的条件。 3. 心得体会及其他。 实训 六 叠加定理的验证 一、 实训 目的 验证线性电路叠加 原理的正确性，加深对线性电路叠 加性的认识和理解。 二、原理说明 叠加原理指出：在有几个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。 三、 实训 设备及器件 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0～ 30V 2 3 直流数字电压表 1 4 直流数字毫安表 1 5 迭加原理 实训 线路板 1 DGJ— 03 四、 实训 原理图 五、 实训 内容与步骤 1．按上图电路接线， U1＝＋ 12V， U2＝＋ 6V。 2．令 U1 电源单独作用时（将开关 S1 投向 U1 侧，开关 S2 投向短路侧），用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端电压，数据记入表格中。 测量项目 U1 /v U2 /v I1 /mA I2 /mA I3 /mA UAB /v UCD /v UAD /v UDE /v UFA /v U1 U2 实训内容 U1 单独作用 U2 单独作用 共同作用 3．令 U2 电源单独作用时（将开关 S1投向短路侧，开关 S2 投向 U2侧），重复 实训 步骤 2 的测量和记录。 4．令 U1 和 U2 共同作用时（开关 S1 和 S2 分别投向 U1 和 U2 侧），重复上述的测量和记录。 ，重复以上 实训 内容的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。 测量项目 实训 内容 U1 /v U2 /v I1 /mA I2 /mA I3 /mA UAB /v UCD /v UAD /v UCE /v UFA /v U1 单独作用 U2 单独作用 共同作用 五、 实训 报告 1．叠加原理中 分别单独作用，在 实训 中应如何操作。 可否直接将不作用的电源（ U1 或 U2）短接。 2． 实训 电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性还成立吗。 为什么。 3．根据 实训 数据验证线性电路的叠加性。 4．各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出。 试用上述 实训数据进行计算并作结论。 六、注意： 1．用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表的极性，及数据表格中“＋、 — ”号的记录。 2．注意仪表量程的及时更换。 实训 七 戴维宁定理的验证 一、 实训 目的 1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、原理说明 1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维南定理指出：任何一个有源二端线性网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势 Us 等于这个有源二端网络的开路电压 Uoc， 其等效内阻 R0 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿定理 指出：任何一个有源二端线性网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流 Is 等于这个有源二端网络的短路电流 ISC，其等效内阻 R0 定义同戴维南定理。 Uoc（ Us）和 R0 或者 ISC（ IS）和 R0 称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测 R0 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流 Isc，则等效内阻为 SCOCIUR 0。 如 果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路 ,则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 (2) 伏安法测 R0 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图 1 所示。 UIABIUOΔ。