[发明专利]电路原理实验箱及其实验方法

权利要求书

1.一种电路原理实验箱，包括实验箱体，其特征在于：实验箱体配置实验箱面板、内置供电电源和多个实验检测表，实验箱面板和内置供电电源所采用的电路板正面至少设有正面布线层、正面丝印层和成上下排列分布状的多个实验检测表，实验箱面板反面至少设反面布线层及布线焊接层，多个实验检测表包括数字式电压表、数字式电流表、数字式功率表和数字式功率表，各实验检测表与实验箱面板电连接，实验箱面板正面上安装焊接有用于提高学生实验教学认知判断识别能力的电路原理元器件，正面丝印层设有用于电路实验原理连接图的电路原理连线丝印层和用于教学识别所用每个元器件信息的文字符号丝印层，电路原理连线丝印层用于教学实验展示构成实验箱面板上电路原理元器件的各元器件之间电气连接原理，正面布线层用于教学实验展示模拟电路模块的实际电气布线连接结构及布线设计特性结构；内置供电电源包括为实验箱面板和多个实验检测表提供工作电源的三相电源、恒压电源、恒流电源、可调恒压电源和可调恒流电源；实验箱面板正面上设提供电路原理教学所需的验证模块和/或测试模块，所述的验证模块和/或测试模块采用构成模块的元器件独立明装在实验箱面板正面上的安装分布结构，所述的验证模块和/或测试模块上设与检测仪器相电连接的检测连接件和备用元器件。

2.按照权利要求1所述的电路原理实验箱，其特征在于：所述的元器件信息包括为学生提供电路原理教学实验认知判断识别每个不同元器件的元器件名称、元器件符号、元器件参数和元器件管脚符号信息。

3.按照权利要求1所述的电路原理实验箱，其特征在于：所述的布线设计特性结构包括为学生提供电路原理教学实验认知的布线焊盘结构、布线走向规划结构、静电屏蔽布线结构、布线最大工作电流规划结构、过孔电气规划布线结构和信号隔离布线结构；PCB板采用单层板、双层板或多层板结构，PCB板上的布线层包括顶层布线层、底层布线层和/或中间层布线层，单层电路PCB板具有底层布线层和顶层丝印层，顶层丝印层包括文字符号丝印层和电路原理连线丝印层；双层电路PCB板包括顶层布线层、底层布线层、顶层丝印层和底层丝印层，顶层丝印层和底层丝印层均包括文字符号丝印层和电路原理连线丝印层，顶层布线层和底层布线层之间通过过孔实现顶层布线层和底层布线层之间的电气布线连接；多层电路PCB板具有双层电路板特性之外还具有若干层不可明见的中间层布线层，顶层布线层、中间层布线层和底层布线层之间通过过孔实现各层布线层之间的电气布线连接。

4.按照权利要求1所述的电路原理实验箱，其特征在于：所述的电路原理连线丝印层和文字符号丝印层采用不同丝印颜色结构，文字符号丝印层的文字符号位置就近对应于每个元器件所在位置。

5.按照权利要求1所述的电路原理实验箱，其特征在于：所述的验证模块或测试模块包括RLC阻抗特性测试模块、RLC串联谐振测试模块、基尔霍夫定律验证模块、叠加原理验证模块、戴维南定理和诺顿定理验证模块、提高功率因素研究验证模块以及三相交流电压电流测试模块。

6.按照权利要求1所述的电路原理实验箱，其特征在于：所述的三相电源、恒压电源、恒流电源、可调恒压电源和可调恒流电源与实验箱安装形成一体式实验箱结构，三相电源采用为5V三相交流输出弱电电源，恒压电源、恒流电源、可调恒压电源和可调恒流电源均采用为弱电电源。

7.按照权利要求1所述的电路原理实验箱，其特征在于：所述的检测连接件采用元件插柱、引接连接孔位和/或检测孔位结构，元件插柱、引接连接孔位和/或检测孔位与验证模块或测试模块电连接。

8.按照权利要求1所述的电路原理实验箱，其特征在于：所述的备用元器件包括为学生提供电路原理教学实验认知验证或测试参数替换用的电阻、电容和可调电位器。

9.按照权利要求1所述的电路原理实验箱，其特征在于：所述的实验箱体整体长宽高尺寸为50±1CM*35±1CM*16±1CM。

10.一种电路原理实验箱实验方法，其特征在于：包括如下实验步骤

a 熟悉权利要求1～9之一所述的电路原理实验箱所配置的各类电源、测量仪表及验证模块和/或测试模块的布局与测量使用方法的熟悉步骤；

b 根据电路原理实验教学课程目的需求选择实际所需进行的验证或测试实验步骤；

c 根据权利要求1～9之一所述的验证模块或测试模块所涉及的RLC阻抗特性测试模块、RLC串联谐振测试模块、基尔霍夫定律验证模块、叠加原理验证模块、戴维南定理和诺顿定理验证模块、提高功率因素研究验证模块以及三相交流电压电流测试模块选择使用对应的实验检测表进行相对应的验证或测试操作步骤；

d 在c步骤中所采用的验证或测试方法包括：用分流法测电流表内阻；用分压法测电压表内阻；用数字电压表测量电路电源及电阻上的电压值来验证基尔霍夫定律正确性；用开路电压法和短路电流法测定有源二端网络的特性曲线验证戴维南定理；验证电阻感抗容抗与频率之间的关系及其特性曲线、测定RLC串联电路的幅频特性曲线；对三相负载做星形连接和三角形连接，进行验证两种接法状态时，线相电压及相电流之间的关系；用一瓦特表法和二瓦特表法测量三相电路有功功率和无功功率；

e 根据c步骤检测或验证所获得的实验数据，记录或绘制得到对应的数据表格或数据特性曲线的实验数据处理步骤；

f 将记录或绘制得到对应的数据表格或数据特性曲线与理论数据进行相对比，判断是否符合实验要求的比对步骤；

g通过e步骤总结获得实验结论的结论总结步骤。