JG-YXN01 型 虛擬儀器儀表網(wǎng)絡(luò)型電工實驗臺
一、概 述
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，虛擬技術(shù)將得到越來越廣泛地應(yīng)用，“虛擬儀器儀表網(wǎng)絡(luò)型電工實驗臺”。該實驗裝置保留了我們傳統(tǒng)實驗裝置的許多優(yōu)點，如全方位的人身安全保護（電壓型漏電保護、電流型漏電保護、過流保護等），儀器、儀表的自我保護等。采用虛擬儀器儀表與常規(guī)儀表相結(jié)合的設(shè)計思想，使學生在運用最新技術(shù)的同時，又掌握了常規(guī)儀表的使用。此外，結(jié)合目前實驗設(shè)備的發(fā)展趨勢，該裝置還實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)通信（局域網(wǎng)通信）的功能。各實驗單元以驗證性、設(shè)計性、綜合性相結(jié)合，最大限度地提高了學生的動手能力。實驗箱可放在臺面上進行實驗，面板采用有機玻璃或敷銅板（可選擇），線路清晰，布線合理。 
二、技術(shù)性能
輸入電源：三相四線（或三相五線） 380V ± 10% 50Hz
工作環(huán)境：溫度 -10 ℃～ +40 ℃ 相對濕度＜ 85% （ 25 ℃） 海拔＜ 4000m
裝機容量：＜ 1.5kVA
重 量： 150kg
外形尺寸： 173cm × 73cm × 110cm
三、裝置的配備
本實驗裝置主要是由電源控制屏、實驗桌、實驗箱等組成。
（一） XD01 電源、儀表控制屏
控制屏為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板（凹字爛板技術(shù)），為實驗提供交流電源、虛擬儀器儀表及常規(guī)儀表等，具體功能如下：
控制及交流部分
(1) 三相 0 ～ 450V 及單相 0 ～ 250V 連續(xù)可調(diào)交流電源，配備 1 臺三相同軸聯(lián)動調(diào)壓器，規(guī)格為 1.5kVA/0 ～ 450V ，克服了三只單相調(diào)壓器采用鏈條結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)組成的許多缺點�？烧{(diào)交流電源輸出設(shè)有過流保護，當相間、線間有過電流或直接短路均能自動保護，克服了調(diào)換保險絲帶來的麻煩。配有三只鏡面指針式交流電壓表，通過切換開關(guān)可分別指示出三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓的輸出電壓值。
(2) 設(shè)有定時器兼報警記錄儀，平時作為時鐘使用，具有設(shè)定實驗時間、定時報警、查詢報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄漏電告警、過流告警及儀表超量程告警的總次數(shù)。
(3) 提供電度表一只，規(guī)格為 220V 、 3/6A ，實驗時臨時掛上，其電源線、負載線均已接在電度表接線架的接線柱上，實驗方便。
(4) 提供鐵芯變壓器 1 只，規(guī)格為 50VA ， 36V/220V ，原、副邊設(shè)有電流插座和保險絲，方便測試并能可靠地保護變壓不損壞。
(5) 設(shè)有實驗用 220V 、 30W 的日光燈燈管一支，將燈管燈絲的四個頭經(jīng)過快速保險絲引出供實驗使用，可防止燈絲損壞。
另外，還提供信號插座一只。
（二）常規(guī)儀表面板
(1) 真有效值交流數(shù)字電壓表一只
進行真有效值測量，測量范圍 0 ～ 500V ，量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級，三位半數(shù)顯。
(2) 真有效值交流數(shù)字電流表一只
進行真有效值測量，測量范圍 0 ～ 5A ，量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級，三位半數(shù)顯，具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
(3) 真有效值交流毫伏表一只
能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜波形的有效值進行精確測量，電壓測試范圍 0.2mV ～ 600V （有效值），測試基本精度達到± 1% ，量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 、 600V 五檔，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)字顯示，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源的功能。
(4) 智能交流功率表（多功能）一只
由一套微電腦，高速、高精度 A/D 轉(zhuǎn)換芯片和全數(shù)顯電路構(gòu)成。通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話、智能顯示控制模式。為了提高測量范圍和測試精度，將被測電壓、電流瞬時值的取樣信號經(jīng) A/D 變換，采用專用的 DSP 計算有功功率、無功功率。單相功率及三相功率 P1 、 P2 測量，精度為 0.5 級，電壓、電流量程分別為 450V 、 5A ，可測量負載的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電壓、電流、頻率及負載的性質(zhì)等；還可以貯存、記錄 15 組功率和功率因數(shù)的測試結(jié)果數(shù)據(jù)，并可逐組查詢。
(5) 直流數(shù)字電壓表一只
測量范圍為 0 ～ 200V ，量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 四檔，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)字顯示，輸入阻抗為 10M Ω，精度為 0.5 級，具有超量程報警、切斷總電源等功能。
(6) 直流數(shù)字毫安表一只
測量范圍為 0 ～ 2000mA ，量程分 2mA 、 20mA 、 200mA 、 2000mA 四檔，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)字顯示，精度為 0.5 級，具有超量程報警、指示及切斷總電源功能。
（三）虛擬儀器儀表面板
(1) 虛擬儀表的硬件部分采用高精度的交、直流傳感器，把高壓電與計算機完全隔離，確保實驗學生和計算機的安全。本實驗臺提供 14 塊測量儀表。具體如下：
直流電壓表 1 只：測量范圍 0 ～ 50V ，精度 1.0 級
直流電壓表 1 只：測量范圍 0 ～ 300V ，精度 1.0 級
直流毫安表 1 只：測量范圍 0 ～ 200mA ，精度 1.0 級
直流毫安表 1 只：測量范圍 0 ～ 2000mA ，精度 1.0 級
交流毫伏表 2 只：測量范圍 0 ～ 200V ，頻率 0 ～ 2MHz ，精度 1.0 級
交流電壓表 3 只：測量范圍 0 ～ 500V ，精度 1.0 級
交流電流表 3 只：測量范圍 0 ～ 5A ，精度 1.0 級
交流功率表 2 只：電壓范圍 0 ～ 500V ，電流范圍 0 ～ 5A ，可測量負載的有功功率、無功功率、功率因數(shù)及負載的性質(zhì)等，并能顯示電壓與電流的相位關(guān)系圖，精度 1.0 級。
(2) 虛擬示波器和虛擬信號源
虛擬儀器由兩個外圍設(shè)備組成，包括數(shù)字存儲示波器、任意波形發(fā)生器、頻譜分析儀、波形數(shù)據(jù)記錄儀、頻率特性分儀五種功能。通過打印機接口與計算機相連，軟件操作界面為中文界面。
（四）數(shù)字存儲示波器（儀器一）：
模擬輸入： 2 通道， 1 個外觸發(fā)通道
模擬帶寬： 0Hz ～ 50MHz( ± 3dB)
輸入阻抗： 1M Ω //30pF
輸入耦合： DC 、 AC 和 GND
最大輸入電壓： 100V(AC+DC)
采樣頻率：實時采樣： 1.25kHz ～ 50MHz ，重復(fù)采樣： 1GHz
任意波形發(fā)生器（儀器二）：
頻率范圍： 0.01Hz ～ 1MHz
TTL 電平同步輸出
標準波形：正弦波、方波、三角波
預(yù)置的各類函數(shù)波形庫，包括正弦函數(shù)、噪音、掃頻及其它 21 種波形
用戶可用完整的波形編輯器建立自己的波形
振幅范圍： 100mVP-P to 10VP-P （ 600 Ω負載）
振幅分辨率：滿刻度分辨率 0.4%
偏移： 0 到 -5V 或 +5V 最大。 ( 滿刻度分辨率 0.4%)
最大采樣速率： 32MHz
輸出阻抗： 50 Ω
（五）直流電源
(1) 提供 0 ～ 500mA 連續(xù)可調(diào)恒流源一組，分三檔可調(diào)，調(diào)節(jié)精度 1 ‰，負載穩(wěn)定度≤ 5 × 10-4 ，額定變化率≤ 5 × 10-4 ，配有數(shù)顯直流毫安表指示輸出電流，具有輸出開路、短路保護功能。
(2) 提供兩路 0.0 ～ 30V/1A 可調(diào)穩(wěn)壓電源，從 0V 起調(diào)，配有數(shù)顯直流電壓表指示輸出電壓，具有截止型短路軟保護和自動恢復(fù)功能。
(3) 提供四路固定直流電源輸出：± 12V 、± 5V ，每路均具有短路、過流保護和自動恢復(fù)功能。
（六） XD02 實驗桌
實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結(jié)構(gòu)堅固，造形美觀大方。桌子左右各設(shè)有兩個抽屜 ( 帶鎖 ) 。桌面下的柜箱可用于放置實驗箱、工具及資料等。實驗桌還設(shè)有四個輪子和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定，有利于實驗室的布局及調(diào)整。
三、虛擬儀器儀表局域網(wǎng)軟件介紹詳見“附錄一：實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)”中軟件功能。
四、實驗組件
（一）實驗箱
HE-11 電路基礎(chǔ)實驗（一）
完成電表改裝實驗（配帶鏡面指針式精密毫安表一只），伏安特性實驗，最大功率傳輸條件測定實驗，電壓源與電流源的等效變換實驗及相關(guān)器件。
HE-11A 電路基礎(chǔ)實驗（一）
完成電流表、電壓表的設(shè)計及量程擴展實驗，指針式歐姆表的設(shè)計及測試實驗（配 MF47 表頭一只及相關(guān)器件），已知和未知電阻元件伏安特性的測繪實驗。
HE-12 電路基礎(chǔ)實驗（二）
完成疊加原理、基爾霍夫定律（判斷性實驗）、戴維南定理、諾頓定理及雙口網(wǎng)絡(luò)、互易定理實驗。
HE-13 電路基礎(chǔ)實驗（三）
完成受控源、回轉(zhuǎn)器、負阻抗變換器實驗，圖形采用標準網(wǎng)絡(luò)符號。
HE-13A 電路基礎(chǔ)實驗（三）
提供兩路運算放大器及相關(guān)器件，學生動手組裝搭接電路完成受控源、回轉(zhuǎn)器、負阻抗變換器實驗。
HE-14 電路基礎(chǔ)實驗（四）
完成一階、二階動態(tài)電路，電路狀態(tài)軌跡的觀測實驗。
HE-14A 電路基礎(chǔ)實驗（四）
完成一階、二階動態(tài)電路，等效網(wǎng)絡(luò)變換原理實驗。
HE-15 電路基礎(chǔ)實驗（五）
完成 R 、 L 、 C 串聯(lián)諧振， RC 串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)， RC 雙 T 網(wǎng)絡(luò)實驗。
HE-16 交流電路實驗（一）
完成正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究（日光燈功率因數(shù)提高實驗），黑匣子實驗（ R 、 L 、 C 元件特性及參數(shù)測定）。
HE-17 交流電路實驗（二）
完成三相電路（每相三只燈泡并聯(lián)）實驗。
HE-17A 交流電路實驗（二）
完成三相電路（每相兩只燈泡串、并聯(lián)）實驗。
HE-18A 三值電壓表
完成周期性電壓信號的峰值、平均值和有效值的測量實驗。
HE-19 元件箱
提供實驗所需的電阻、電容、電感、電位器、十進制可調(diào)電阻等實驗器件。
HE-20 三相電容箱
提供三相高壓電容，每相容值為 0.47μF 、 1μF 、 2.2μF 、 4.7μF ，耐壓值均為 500V 。
HE-21 鐵芯變壓器、互感 / 電度表實驗
鐵芯變壓器一只（ 50VA 、 36V/220V ），原、副邊均設(shè)有保險絲及電流插座，測試方便并能可靠保護防止變壓器損壞；互感線圈一組，實驗時臨時掛上，兩個空心線圈 L1 、 L2 裝在滑動架上，可調(diào)節(jié)兩個線圈間的距離，并可將小線圈放到大線圈內(nèi)，配有大、小鐵棒各一根及非導(dǎo)磁鋁棒一根；電度表一只，規(guī)格為 220V 、 3/6A ，固定在電度表支架上，實驗時臨時放在實驗箱上，其電源線、負載線均已接在電度表接線架的接線柱上。
HE-31 數(shù)電、模電實驗
提供低壓交流電源（ 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽頭各一路及中心抽頭 17V 兩路）、四位十進制譯碼顯示器、 8 位邏輯電平開關(guān)、 8 位電平指示器、三態(tài)邏輯筆、脈沖信號源（正、負輸出單次脈沖和頻率為 0.5Hz ～ 300kHz 連續(xù)可調(diào)的計數(shù)脈沖源各一路）、振蕩線圈、三極管、按鍵、整流橋堆、穩(wěn)壓塊、功率電阻、可控硅、單結(jié)晶體管、信號燈及電位器等。另外，還設(shè)有一些高可靠圓腳集成電路插座（ 8P 2 只、 14P 3 只、 16P 4 只、 28P 1 只、 40P 1 只）及可靠的鍍銀長紫銅管（供插電阻、電容、電位器、晶體管等元件）。實驗箱配有單管 / 負反饋兩級放大器、射極跟隨器、 RC 串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)、差動放大器及低頻 OTL 功率放大器共五塊固定線路實驗板�？刹捎霉潭ň�路或分立元件靈活組合相應(yīng)的實驗，既有利于提高學生的動手能力，又能保障實驗項目的順利完成。
HE-32 數(shù)字電路實驗
提供脈沖信號源（正、負輸出單次脈沖和頻率為 0.5Hz ～ 300kHz 連續(xù)可調(diào)的計數(shù)脈沖源各一路）、三態(tài)邏輯測試筆（高電平為紅色發(fā)光管亮，低電平為綠色發(fā)光管亮，高阻態(tài)或電平處于不高不低的電平值時黃色發(fā)光管亮）、電平指示（ 8 位紅色 LED ）、邏輯開關(guān)（ 8 位紅色 LED ）、四位十進制譯碼顯示器、撥碼開關(guān)（四位可逆十進制撥碼開關(guān)）、高可靠圓腳集成塊插座（ 8P 、 14P 、 16P 、 20P 、 28P 及 40P 各若干個）、可靠的鍍銀長紫銅管及固定器件（ 10k Ω多圈電位器 1 只、 100k Ω電位器 1 只、按鈕開關(guān) 2 只）等。
HE-33 模擬電路實驗
提供低壓交流電源（ 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽頭一路及中心抽頭 17V 兩路）、指針式直流毫安表（量程 1mA ，內(nèi)阻 100 Ω）、高可靠圓腳集成塊插座（ 8P 2 只、 14P 1 只， 40P 1 只）、鍍銀長紫銅管（供插電阻、電容、三極管等）及固定元器件（三端穩(wěn)壓塊、電容器、信號燈、喇叭、場效應(yīng)管、三極管、可控硅、整流橋堆、振蕩線圈、功率電阻及電位器等），實驗箱配有單管 / 負反饋兩級放大器、射極跟隨器、 RC 串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)、差動放大器及低頻 OTL 功率放大器共五塊固定線路實驗板．可采用固定線路或分立元件靈活組合相應(yīng)的實驗，既有利于提高學生的動手能力，又能保障實驗項目的順利完成。
HE-51 繼電接觸控制（一）
提供交流接觸器（線圈電壓為 220V ）、熱繼電器及模擬燈泡各一只，帶燈按鈕三只（黃、綠、紅各一只）。
HE-52 繼電接觸控制（二）
提供交流接觸器（線圈電壓 220V ）兩只、時間繼電器（通電延時，線圈電壓 220V ）一個，以及能耗制動電源變壓器、整流二極管、電阻等。
WDJ24 三相鼠籠電機（△ /Y 220V/380V ）
電機的三個繞組均已引出，接線方便。
WDJ26 三相鼠籠電機（△ 380V ）
電機的三個繞組均已引出，接線方便。
實驗連接線：根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同規(guī)格的實驗連接線，強弱電均采用高可靠護套結(jié)構(gòu)手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點，插頭采用實芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，不能混插，從而大大提高了實驗的安全及合理性。
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