1、第第1章章 緒緒 論論 課程簡介課程簡介一、課程性質(zhì)一、課程性質(zhì) 電子測量技術(shù)基礎(chǔ)是電類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。包括電子測量的基本原理、誤差理論與數(shù)據(jù)處理、主要電子儀器的工作原理、性能指標(biāo)、電參數(shù)的測試方法，該領(lǐng)域的最新發(fā)展等。電子測量技術(shù)綜合應(yīng)用了電子、計算機(jī)、通信、控制等技術(shù)。 二、教學(xué)目的二、教學(xué)目的通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握常用的電子測量儀器的基本原理和使用方法，獲得有關(guān)電子測量與儀器方面的基本技能和應(yīng)用能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、從事實際工作和研發(fā)工作打下基礎(chǔ)。1/13第第1章章 緒緒 論論 三、主要內(nèi)容三、主要內(nèi)容 （1）測量誤差理論與數(shù)據(jù)處理（2）信號發(fā)生器與電子示波器的結(jié)構(gòu)及工

2、作原理（3）頻率和時間測量 （4）相位差測量 （5）電壓測量（6）阻抗測量 四、教學(xué)重點四、教學(xué)重點波形測試、時間頻率、電壓、集中參數(shù)測量儀器以及信號發(fā)生器的原理、性能及使用。2/13第第1章章 緒緒 論論 五、學(xué)習(xí)方法五、學(xué)習(xí)方法本課程的學(xué)習(xí)方法，預(yù)習(xí)教材、上課聽講、課后復(fù)習(xí)、練習(xí)、作業(yè)的方式進(jìn)行。注意提出問題，分析問題，解決問題的過程，通過學(xué)習(xí)本課程，除了掌握常用電子測量儀器的基本原理和使用方法外，更重要的是對科學(xué)思維方法及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。六、檢測要點六、檢測要點誤差基本知識，信號發(fā)生器，示波器，電子計數(shù)器，電子電壓表，交流電橋等的組成原理及有關(guān)計算。3/13第第1章章 緒緒 論論 七、考

3、核方法七、考核方法本課程計劃課時48學(xué)時（3個學(xué)分），其中理論課38課時，實驗課10課時。采用百分計的方法進(jìn)行考核。期平得分理論考試分60%實驗得分20%平時分理論考試采用閉卷形式，“識記”、“領(lǐng)會”、“簡單應(yīng)用”、“綜合應(yīng)用”四個層次的試題在試卷中所占的分?jǐn)?shù)比例依次約為：30%、40%、20%、10%。試題的難度可分為：容易，中等偏易，中等偏難，難；它們在試卷中所占分?jǐn)?shù)比例依次大致為：20%、40%、30%、10%。平時分總分為20分，進(jìn)行倒扣分，標(biāo)準(zhǔn)為：每遲到一次扣每遲到一次扣1分；曠課一次扣分；曠課一次扣5分；缺交作業(yè)一次扣分；缺交作業(yè)一次扣2分。分。 4/13第第1章章 緒緒 論論 第

4、第 1章章 緒緒 論論 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容1.1 電子測量 1.2 電子測量的內(nèi)容和特點1.3 電子測量的一般方法 1.4 電子測量儀器概述本章要點本章要點 1、電子測量的意義、內(nèi)容、特點；2、電子測量的方法、分類。5/13第第1章章 緒緒 論論 1.1 電子測量電子測量一、測量一、測量 1 1測量的意義測量的意義生產(chǎn)、生活離不開測量，科學(xué)實驗離不開測量，離開測量就不會有真正的科學(xué)。沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有天文學(xué)，沒有顯微天文學(xué)，沒有顯微鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，沒有指南針就沒有沒有指南針就沒有航海事業(yè)航海事業(yè) 6/13第第1章章 緒緒 論論 2、測量的定義、測量的定義測量

5、是為了確定被測對象的量值量值而進(jìn)行的實驗過程實驗過程。測量結(jié)果測量結(jié)果測量數(shù)值測量數(shù)值測量單位測量單位3、測量的內(nèi)涵、測量的內(nèi)涵 測量對象：被測客體中的相應(yīng)的量值信息。 測量目的：從被測對象取得一個定量的認(rèn)識。 測量過程: 通過實驗去認(rèn)識對象的過程。 測量方法：比較； a. 直接比較 b. 間接比較 測量標(biāo)準(zhǔn)：同類已知單位。 測量結(jié)果：最終能表示給測量主體(人)。7/13第第1章章 緒緒 論論 3、廣義測量的定義、廣義測量的定義廣義地講，測量不僅對被測的物理量進(jìn)行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進(jìn)行定性、定位的測量定性、定位的測量。例如故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地震源測定

6、、衛(wèi)星定位等。而測量結(jié)果也不僅僅是由量值和單位來表征的一維信息，還可以用二維或多維的圖形、圖像來顯示可以用二維或多維的圖形、圖像來顯示被測對象的屬性特征、空間分布等。 廣義測量原理可以從信息獲取過程來說明，包括信息的信息的感知和信息識別感知和信息識別兩個環(huán)節(jié)。 8/13第第1章章 緒緒 論論 二、電子測量二、電子測量1 廣義上的定義是用電子測量儀器進(jìn)行的測量用電子測量儀器進(jìn)行的測量都稱為電子測量。2 從狹義來講，電子測量是指利用電子測量儀器來測量電的量值。測量電的量值。 電子測量除對各種電量、電信號及電路元器件的特性和參數(shù)進(jìn)行測量外，還可通過各種敏感器件敏感器件和傳感裝置傳感裝置對非電量進(jìn)行測

7、量，而且往往更加方便、快捷、準(zhǔn)確，有時是用其他測量方法所不能替代的。9/13第第1章章 緒緒 論論 1.2 電子測量的內(nèi)容和特點電子測量的內(nèi)容和特點 一、電子測量的內(nèi)容一、電子測量的內(nèi)容電子測量的內(nèi)容很多，大概分為四大類四大類：1電能量測量：電能量測量：包括電壓、電流、功率等的測量。2電信號特性測量：電信號特性測量：包括波形、頻率、周期、相位、失真度、調(diào)幅度、調(diào)頻指數(shù)及數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)等的測量。3電路元件參數(shù)測量：電路元件參數(shù)測量：包括電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)及電子器件的參數(shù)等的測量。4電子設(shè)備的性能測量：電子設(shè)備的性能測量：包括增益、衰減、靈敏度、頻率特性、噪聲指數(shù)等的測量。10/

8、13第第1章章 緒緒 論論 二、電子測量的特點二、電子測量的特點與其他測量方法和測量儀器相比，電子測量具有以下特點： 1測量頻率范圍寬測量頻率范圍寬10-6hz1012hz2測量的量程寬測量的量程寬量程是測量范圍，例如，地面上接收到的宇宙飛船自外空發(fā)來的信號功率，低到10-14 w數(shù)量級，而遠(yuǎn)程雷達(dá)發(fā)射的脈沖功率，可高達(dá)108w以上，兩者之比為1 1022。11/13第第1章章 緒緒 論論 3測量準(zhǔn)確度高低相差懸殊測量準(zhǔn)確度高低相差懸殊有些參數(shù)的測量準(zhǔn)確度可以很高，而有些參數(shù)的測量準(zhǔn)確度卻又相當(dāng)?shù)汀＠纾瑢︻l率和時間的測量準(zhǔn)確度，可達(dá)到1013 1014的量級。而品質(zhì)因數(shù)q值和電場強(qiáng)度的測量準(zhǔn)

9、確度，只有101量級。4測量速度快測量速度快 由于電子測量是基于電子運(yùn)動和電磁波電磁波的傳播，加之現(xiàn)代測試系統(tǒng)中高速電子計算機(jī)計算機(jī)的應(yīng)用，使得電子測量無論在測量速度，還是在測量結(jié)果的處理和傳輸，都可以以極高速度進(jìn)行。12/13第第1章章 緒緒 論論 5可以進(jìn)行遙測可以進(jìn)行遙測可以用有線有線或無線無線的方式傳送到測試控制臺(中心)，從而實現(xiàn)遙測和遙控。6易于實現(xiàn)測試智能化和測試自動化易于實現(xiàn)測試智能化和測試自動化帶有微處理器微處理器和gpib標(biāo)準(zhǔn)儀器接口(程控測量儀器通用24針總線接口)，可以方便地構(gòu)成完善的自動測試系統(tǒng)，電子測量易于實現(xiàn)測試智能化和測試自動化。7影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜影響

10、因素眾多，誤差處理復(fù)雜影響測量結(jié)果及測量誤差的因素大體上可分為外部的和內(nèi)部的。它通常來自測量系統(tǒng)的外部，如環(huán)境溫度、濕度、環(huán)境溫度、濕度、電源電壓，外界電磁干擾電源電壓，外界電磁干擾等。13/13第第1章章 緒緒 論論 1.3 電子測量的一般方法電子測量的一般方法一、按測量手續(xù)分類一、按測量手續(xù)分類 1直接測量直接測量 它是指直接從測量儀表的讀數(shù)從測量儀表的讀數(shù)獲取被測量量值的方法。2 間接測量間接測量它是利用直接測量的量與被測量之間的函數(shù)關(guān)系利用直接測量的量與被測量之間的函數(shù)關(guān)系(可以是公式、曲線或表格等)，間接得到被測量量值間接得到被測量量值的測量方法。3組合測量組合測量 當(dāng)某項測量結(jié)果需

11、用多個參數(shù)表達(dá)時，可通過改變測條通過改變測條件進(jìn)行多次測量件進(jìn)行多次測量，根據(jù)測量量與參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系列出方程列出方程組并求解，進(jìn)而得到未知量組并求解，進(jìn)而得到未知量，這種測量方法稱為組合測量。1/13第第1章章 緒緒 論論 例如，電阻器電阻溫度系數(shù)的測量電阻溫度系數(shù)的測量。已知電阻器阻值rt與溫度t 間 滿足關(guān)系：式中r20為 t =20時的電阻值，為已知量， 稱為電阻的溫度系數(shù)，t 為環(huán)境溫度。為了獲得 值，可以在在二個不同的溫度二個不同的溫度 tl、t2下測得相應(yīng)下測得相應(yīng) 的二個電阻值的二個電阻值 rt1、rt2, 代入式上式得到聯(lián)立方程求解聯(lián)立方程，就可以得到求解聯(lián)立方程，就可以得到

12、 值。值。、222202211201)20()20()20()20(ttrrttrrtt220)20()20(ttrrt、2/13第第1章章 緒緒 論論 二、按測量方式分類二、按測量方式分類l . 偏差式測量法偏差式測量法在測量過程中，用儀器儀表指針的位移指針的位移(偏差)表示被測量大小的測量方法，稱為偏差式測量法。例如使用萬用表測量電壓、電流等。由于是從儀表刻度上直接讀取被測量直接讀取被測量，包括大小和單位，因此這種方法也叫直讀法直讀法。用這種方法測量時，作為計量標(biāo)準(zhǔn)的實物并不裝在儀表內(nèi)直接參與測量，而是事先用標(biāo)準(zhǔn)量具對儀表讀數(shù)、刻度進(jìn)行校準(zhǔn)，實際測量時根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)大小確定被測量量值。3/1

13、3第第1章章 緒緒 論論 2零位式測量法零位式測量法零位式測量法又稱作零示法或平衡式測量法平衡式測量法。測量時用被測量與標(biāo)準(zhǔn)量相比較(因此，也把這種方法叫作比較測量法)，用指零儀表用指零儀表( (零示器零示器) )指示被測量準(zhǔn)量與指示被測量準(zhǔn)量與標(biāo)準(zhǔn)量相等標(biāo)準(zhǔn)量相等( (平衡平衡) )， 從而獲得被測量。利用惠斯登電橋測量電阻(或電容、電感)是這種方法的一個典型例子，如圖1.3-1所示。當(dāng)電橋平衡時，可以得到421rrrrx(1.3-3)4/13第第1章章 緒緒 論論 圖 1.3-1 惠斯登電橋測量電阻示意圖 5/13第第1章章 緒緒 論論 3微差式測量法微差式測量法偏差式測量法和零位式測量法

14、相結(jié)合，構(gòu)成微差式測量法。它通過測量待測量與際準(zhǔn)量之差通過測量待測量與際準(zhǔn)量之差( (通常該差值很小通常該差值很小) )來得到待測量量值來得到待測量量值，如圖1.3-2所示。圖 1.3-2 微差式測量法示意圖6/13第第1章章 緒緒 論論 圖 1.3-3 用微差法測量直流穩(wěn)壓源的穩(wěn)定度7/13第第1章章 緒緒 論論 三、按被測量的性質(zhì)分類三、按被測量的性質(zhì)分類1時域測量時域測量時域測量也叫作瞬態(tài)測量，主要測量被測量隨時間的測量被測量隨時間的變化規(guī)律變化規(guī)律。典型的例子如用示波器觀察脈沖信號的上升沿、下降沿、平頂降落等脈沖參數(shù)以及動態(tài)電路的暫態(tài)過程等。2頻域測量頻域測量頻域測量也稱為穩(wěn)態(tài)測量，主

15、要目的是獲取待測量與待測量與頻率之間的關(guān)系頻率之間的關(guān)系。如用頻譜分析儀分析信號的頻譜、測量放大器的幅頻特性、相頻特性幅頻特性、相頻特性等。8/13第第1章章 緒緒 論論 3數(shù)據(jù)域測量數(shù)據(jù)域測量數(shù)據(jù)域測量也稱為邏輯量測量也稱為邏輯量測量，主要是用邏輯分析儀等設(shè)備對數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進(jìn)行測量對數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進(jìn)行測量。數(shù)據(jù)域測量可以同時觀察多條數(shù)據(jù)通道上的邏輯狀態(tài)，或者顯示某條數(shù)據(jù)線上的時序波形，還可以借助計算機(jī)分析大規(guī)模集成電路芯片的邏輯功能等。4隨機(jī)測量隨機(jī)測量 隨機(jī)測量又叫作統(tǒng)計測量，主要是對各類噪聲信號進(jìn)對各類噪聲信號進(jìn)行動態(tài)測量和統(tǒng)計分析行動態(tài)測量和統(tǒng)計分析。這是一項較新的測

16、量技術(shù)，尤其在通信領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。9/13第第1章章 緒緒 論論 除了上述幾種常見的分類方法外，還有其他一些分類方法。比如，按照對測量精度的要求，可以分為精密測精密測量和工程測量量和工程測量；按照測量時測量者對測量過程的干預(yù)程度分為自動測量和非自動測量自動測量和非自動測量；按照被測量與測量結(jié)果獲取地點的關(guān)系分為本地本地( (原位原位) )測量和遠(yuǎn)地測量測量和遠(yuǎn)地測量( (遙測遙測) )，接觸測量和非接觸測量接觸測量和非接觸測量；按照被測量的屬性分為電量測電量測量和非電量測量量和非電量測量等等。10/13第第1章章 緒緒 論論 四、測量方法的選擇原則四、測量方法的選擇原則在選擇測量方法時，要綜合考慮下列主要因素：被測被測量本身的特性；量本身的特性；所要求的測量準(zhǔn)確度；所要求的測量準(zhǔn)確度；測量環(huán)境；測量環(huán)境；現(xiàn)現(xiàn)有測量設(shè)備等。有測量設(shè)備等。在此基礎(chǔ)上，選擇合適的測量儀器和正確的 測量方法。前面曾提到，正確可靠的測量結(jié)果的獲得，要依據(jù)測量方法和測量儀器的正確選擇、正確操作和測量數(shù)據(jù)的正確處理。否則，即便使用價值昂貴的精密儀器設(shè)備，也不 一定能夠得到準(zhǔn)確的結(jié)果，甚至可能損壞測量儀器和被測設(shè)備。11/13第第1章章 緒緒 論論 例例1 直接用萬用表r1電阻檔測量晶體管發(fā)射結(jié)結(jié)電阻，由于限流電阻過小而使基極注入電流很大，很容易將晶體管損壞。例