第八章电子测量和仪器的基本知识
电子测量原理
电子测量原理电子测量是一种利用电子设备进行物理量测量的技术方法。
在科学研究、工程技术以及生产制造等领域，电子测量得到了广泛的应用。
本文将介绍电子测量的原理、常用的电子测量仪器以及应用案例。
一、电子测量原理概述电子测量的基本原理是将待测物理量转化为电信号，通过电子设备进行测量和处理。
电子测量可分为直接和间接两种方式。
直接测量是指将待测物理量转化为电信号进行测量，常见的有电压、电流和电阻等。
间接测量是通过某种物理效应将待测物理量转化为电信号，再进行测量，如温度、压力、位移等。
二、电子测量仪器1.示波器示波器是电子测量中最常用的仪器之一，用于显示待测信号的波形。
示波器可以显示信号的幅值、频率、相位等信息，通过观察波形来判断信号是否合格。
示波器有模拟示波器和数字示波器两种类型，数字示波器具有更高的精度和功能。
2.万用表万用表是一种多功能的电子测量仪器，可以测量电压、电流、电阻、电容等基本物理量。
万用表常用于电路维修、实验室研究以及工程测量等领域。
随着科技的发展，万用表也在不断更新，新一代的数字万用表功能更加强大。
3.频谱分析仪频谱分析仪用于测量信号的频谱特性，能够将复杂的电信号分解成不同频率的分量。
频谱分析仪在通信、无线电、音频等领域有广泛的应用，可以用于信号分析、故障诊断以及无线电频道分配等。
三、电子测量应用案例1.温度测量温度测量是电子测量中常见的应用之一。
利用热敏电阻、热电偶、红外线传感器等测温元件，可以测量物体的温度。
温度测量在工业自动化、气象观测、医疗设备等方面都有广泛的应用。
2.压力测量压力测量广泛应用于石油化工、水处理、汽车工业等领域。
常用的压力传感器有电容式传感器、电阻式传感器和压阻式传感器等。
通过测量物体受力变形或流体压强，可以准确测量压力大小。
3.位移测量位移测量用于测量物体的位置移动或形变。
常用的位移传感器有光电编码器、应变测量电阻和激光测距仪等。
位移测量在机器人技术、建筑工程和制造业等方面有广泛的应用。
电子测量原理
电子测量原理电子测量是现代科技领域中不可或缺的一部分，通过电子设备测量物理量的数值。
电子测量的原理主要包括测量基本原理、测量仪表原理、测量方法等方面的内容。
本文将从这些方面对电子测量原理进行探讨。
1. 测量基本原理电子测量的基本原理是通过电子仪器测量物理量的数值。
测量基本原理可以分为四个方面：传感器原理、信号处理原理、数据采集原理以及数据处理原理。
（1）传感器原理传感器是电子测量中关键的组成部分，它能将一种待测量的物理量转换为电信号，再通过电子仪器进行处理。
传感器的种类繁多，常见的传感器有温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。
（2）信号处理原理信号处理是将传感器输出的电信号进行放大、滤波等处理，以便更好地观测和分析物理量的变化情况。
（3）数据采集原理数据采集是利用模拟-数字转换技术将模拟信号转换为数字信号，并进行必要的编码和校验，以便于后续的数据处理。
（4）数据处理原理数据处理是对采集到的数字信号进行分析、计算、显示等操作，从而获得所需的测量结果。
2. 测量仪表原理测量仪表是进行电子测量的工具，它包括测量仪器、测量传感器、测量电缆等。
测量仪表的原理可以分为仪表传感器接口、测量电路、显示装置等方面。
（1）仪表传感器接口仪表传感器接口是将传感器和仪表连接起来，将传感器采集到的信号传递给测量仪器，实现测量功能。
（2）测量电路测量电路是测量仪表中的核心部分，它通过适当的电路设计，将传感器接口传递过来的信号进行放大、滤波等处理，以获得准确的测量结果。
（3）显示装置显示装置是用于展示测量结果的部分，常见的显示装置有数码管、液晶显示屏等。
3. 测量方法电子测量有多种方法，常见的有直接测量法、间接测量法和对比测量法。
（1）直接测量法直接测量法是最常见、最直接的测量方法，它通过测量仪表直接测量待测量物理量的数值，如使用温度计测量温度、使用电压表测量电压等。
（2）间接测量法间接测量法是通过已知和未知量之间的关系进行测量的方法，通常需要通过公式或者其他方法来计算得到待测量物理量的数值。
电子测量与仪器第八章频率域测量频谱分析仪
2023/5/16
电子测量与仪器第八章频率域测量频 谱分析仪
•8.1 频率域测量概述
一、频域测量的任务： 两大任务：
１、线性系统频率特性测量： 集总参数、分布参数；准静态系统(低频、高频、
微波)；不同的波段，用不同的仪器： 高频段(30-300MHz)：扫频仪 微波段(300M-300GHz)：网络分析仪 (非绝对分法)
相位信息。适用于连续信号和周期信号的频谱测量。 扫频式分析：使分析滤波器的频率响应在频率轴上 扫描。 差频式分析（外差式分析）：利用超外差接收机的 原理，将频率可变的扫频信号与被分析信号进行差 频，再对所得的固定频率信号进行测量分析，由此 依次获得被测信号不同频率成分的幅度信息。这是 模拟式频谱仪最常采用的方法。
电子测量与仪器第八章频率域测量频 谱分析仪
•二、顺序滤波式频谱仪
也这叫种档方级法滤简波单频易谱行仪，，但由在多频个带通较带宽互或相较衔高接频的段 带 的情通况滤下波需器要和大共量用滤检波波器器，构仪成器。体用积多过个大频；率由固于定通带且 相 窄，邻的分窄辨带力带和通灵滤敏波度器都阵不列是来很区高分。被一测般信用号于的低各频种段频的
• 滤波器响应时间（建立时间） 信号从加到滤波器输入端到获得稳定输出所需的
时间。通常用达到稳幅幅度的90％所需的时间TR来 表述，它与绝对带宽B成反比：TR∝1/B。
宽带滤波器的响应时间短，测量速度快；窄带滤 波器建立时间较长，但频率分辨率更高、信噪比好。 响应时间限制了频谱仪的扫描分析速度，影响实时频 谱分析的实现。
III：150~300MHz，由II倍频得到
电子测量与仪器第八章频率域测量频 谱分析仪
一、外差式频谱仪的组成 主要包括输入通道、混频电路、中频处理 电路、检波和视频滤波等部分。
电子测量基础知识归纳
电子测量基础知识归纳1. 什么是电子测量电子测量是一种通过使用电子设备和技术来测量、检测和监控电信号、电流、电压和电气特性的过程。
它在许多领域中被广泛应用，例如电子工程、通信工程、自动化等。
2. 常见的电子测量仪器2.1 数字万用表数字万用表是最常见的电子测量仪器之一。
它可以测量电压、电流、电阻、频率等电气特性。
数字万用表使用数字显示屏，精度高，操作简单。
2.2 示波器示波器是用于显示电信号波形的仪器。
它可以实时显示电压随时间的变化。
示波器可用于观察信号的频率、幅度、相位等特性，以及检测电路中的故障。
2.3 频谱分析仪频谱分析仪可以将信号分解为不同频率的成分，并显示其幅度。
它被广泛用于无线通信、音频处理、信号调制等领域。
2.4 信号发生器信号发生器是用于产生各种电信号的仪器。
它可以生成不同频率、幅度和波形的信号，常用于电子实验、测试和调试。
3. 电子测量的重要性电子测量在现代科技发展中起着重要的作用。
它可以帮助工程师和科学家了解电子设备和电路的性能，并进行相关的研究和开发。
通过电子测量，我们可以确保电子产品的质量和可靠性，并及时发现并解决问题。
4. 电子测量的常见应用4.1 电路设计与测试在电路设计过程中，电子测量是不可或缺的。
它可以帮助工程师验证设计的正确性，并进行性能测试和优化。
电子测量还可以用于检测电路中的故障，方便故障排除和维修。
4.2 通信工程电子测量在通信工程中起着至关重要的作用。
它可以帮助工程师测试和监测信号的质量、传输效率和可靠性。
电子测量还可以用于调试和优化通信设备和系统。
4.3 自动化在自动化系统中，电子测量被广泛应用于监测和控制过程变量。
它可以帮助工程师实时获取传感器和执行器的数据，并进行有效的控制和调节，以实现自动化系统的稳定和优化。
5. 结论电子测量是现代科技不可或缺的一部分，它帮助我们了解和掌握电子设备和电路的性能。
通过使用常见的电子测量仪器，我们可以进行电路设计和测试，优化通信工程，实现自动化控制。
《电子测量技术》课程标准(检测类专业)
《电子测量技术》课程标准一、课程基本信息1、课程名称：电子测量技术/ Electronic Measurement Techniques2、学时/学分：40/2.53、先修课程：《高等数学》、《模拟电子技术》，《数字电子技术》。
4、面向对象：检测类专业5、开课系：机电工程系6、教材：于宝明等, 《电子测量技术》，高等教育出版社,2017.2二、课程性质和任务电子测量是现代科学获取信息的重要途径。
掌握电子测量技术是从事生产实践和科研的必备基础，也是培养学生“实践动手能力”的重要标志性课程。
其特点是综合性强、实践性突出、应用面广泛。
电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。
通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事生产实践以及研发工作打下基础。
三、教学内容和基本要求（一）电子测量技术的基本知识1、教学内容（1）测量及其意义；（2）电子测量的意义和特点；（3）电子测量方法的分类；（4）测量误差的基本概念；（5）测量结果的表示及有效数字；2、教学要求（1）了解电子测量的主要内容、特点和基本方法；（2）了解测量误差产生的原因及特点；（3）掌握误差基本理论及分析（4）能对测量结果（数据）进行正确的处理。
3、重点和难点重点：（1）电子测量的特点；（2）测量误差的基本概念；（3）测量结果的表示及有效数字。
难点：测量结果的表示及有效数字。
（二）信号发生器1、教学内容（1）信号源概述；（2）低频信号源的组成原理及使用。
（3）高频信号源的组成原理。
（4）函数信号发生器的组成原理及使用。
2、教学要求（1）了解信号源的分类和基本组成；（2）掌握低频信号发生器的基本组成、工作原理及特点；（3）掌握高频信号发生器的基本组成、工作原理及特点。
( 4) 掌握函数信号发生器的基本组成、工作原理及特点；3、重点和难点重点：（1）正弦信号源的主要性能指标；（2）低频信号发生器的基本组成和工作原理；（3）函数信号发生器的基本组成和工作原理。
电子测量与仪器基础知识
一、填空题1、电子测量是以为依据,借助于,对电量和非电量进行测量的原理和方法。
2、使用指针式万用表进行电阻测量时,应选择好仪表的,尽可能使仪表的指针偏转到刻度线的附近。
3、信号发生器按信号波形分,有正弦信号发生器、、脉冲信号发生器、四类。
4、用万用表测量电压时,应将黑表笔插入“”插座内,红表笔插入“”插座内,将两只表笔与被测电压的两端。
5、用万用表测量电流时,应将万用表的两表笔在被测电路两端。
6、示波器的探极校准信号是 V、 Hz。
7、测量误差可分为、和。
8、万用表使用完毕后,转换开关应置于交流或上。
9、交流毫伏表的功能是用来测量以及电平测试等。
10、函数信号发生器能产生三角波、、、方波。
二、选择题1、使用指针式仪表进行电压电流测量时,就尽可能使仪表的指针处于满度值的()。
A、中间区域B、满度值C、满度值的2/3以上区域D、满度值的1/3以下区域2、要测量40V左右的直流电压,用()的电压表较合适。
A、量程为100V、5.0 级B、量程为50V、0.5级C、量程为150V、0.5 级D、量程为30V、0.5 级3、在利用万用表电阻挡测量电阻时,发现指针不动,则说明( )。
A、电阻值较小,倍率挡选大了B、电阻值较大,倍率挡选大了C、测量机构坏了D、电阻值很大,倍率挡选小了4、在测量过程中,按规定对仪器进行校准和计量可以减少( )。
A、仪器误差B、理论误差C、方法误差D、人为误差5、系统误差决定了测量的( ),随机误差决定了测量的( )。
A、精密度B、正确度C、准确度D、稳定度6、使用指针式仪表进行电阻测量时,尽可能使仪表的指针处于满度值的()。
A、中间区域B、满度值C、满度值的2/3以上区域D、满度值的1/3以下区域7、当被测电压1000V<U<2500V时,万用表的红表笔插入()A、标有“2500V”的B、标有“10A”的C、万用表的负极D、万用表的正极8、( )与绝对误差大小相等,但符号相反。
《电子测量与仪器》课件
电路元件参数测量
电路元件的参数对于电路设计和分析至关重要。我们将学习如何测量电阻、 电容和电感的数值，以及如何使用仪器进行频率和相位的测量。
示波器使用与维护
示波器是电子工程师必备的工具。我们将深入研究示波器的使用方法，包括 波形观察、测量和分析。同时，我们还将分享示波器的维护技巧，确保其始 终处于最佳工作状态。
小结和总结
通过课程的学习，您将对电子测量与仪器有一个全面的了解。不仅掌握了基础理论知识，还能熟练操作各种测 量仪器并进行维护。祝愿您在电子测量领域取得巨大的成功！
信号发生器使用与维护
信号发生器在电子实验和调试中扮演着重要角色。我们将了解如何使用信号发生器生成各种波形和信号，并学 习如何维护和校准这些设备，以保证其输出的准确性和量和监测电路中电压、电流和电阻等参数的关键工具。我们将 探讨数字电表的使用方法，包括选择合适的测量方式和测量范围，并分享如 何保养和校准数字电表。
《电子测量与仪器》PPT 课件
课程介绍：欢迎来到《电子测量与仪器》课程的世界！在这个课程中，我们 将深入探讨电子测量的基础知识，为您揭示电路元件参数测量的技巧，展示 示波器、信号发生器和数字电表的使用与维护方法。通过本课程，您将全面 了解电子测量的核心概念，掌握关键技能。
电子测量基础
建立坚实的基础非常重要。我们将介绍电子测量的基本原理和常用的测量仪 器。了解如何选择合适的仪器以及如何正确连接和操作这些仪器。
单元一 电子测量与仪器基本知识
单元一电子测量与仪器基本知识一、电子测量基础知识1、测量的概念1）广义的测量:为了获取被测对象的信息而进行的实验过程。
在这个过程中，人们借助专门的设备去感知和识别有关的信息，取得关于被测对象的属性和量值的信息，并以便于人们利用的形式表示出来。
信息获取的基本原理如下图所示。
感知和识别2）测量的基本要素：被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境。
3）测试技术：测量中所采用的原理、方法和技术措施的总称。
4）测量环境：指测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间的一切物理和化学条件的总和。
它包括温度、湿度、力场、电磁场、辐射、有关电磁量（工作电压、负载阻抗、地磁场、雷电等）的数值、范围及其变化。
2、电子测量及其内容1）电子测量：泛指以电子科学技术为手段的测量，即以电子技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。
2）电子测量的内容电能量的测量：包括各种频率及波形下的电压、电流、功率、电场强度等的测量。
电路参数的测量：包括电阻、电感、电容、阻抗、品质因数、电子器件参数等的测量。
电信号特征的测量：包括信号频率、周期、时间、相位、调幅度、调频指数、失真度、噪音以及数字信号的逻辑状态等的测量。
电子设备性能的测量：包括放大倍数、衰减、灵敏度、频率特性、通频带、噪声系数的测量。
特性曲线的测量：包括幅频特性曲线、晶体管特性曲线等的测量和显示。
各种非电量的测量：一般方法是采用非电量的电测法，首先是通过传感器将众多非电量（如温度、压力、流量等）转换成电量，再进行电子测量。
3、电子测量的特点1）频率范围宽：测量交流信号的频率范围低至10-6Hz以下，高至THz （1THz=1012Hz）。
2）量程范围宽：测量范围的上限值与下限值之间相差很大，仪器具有足够宽的量程。
如数字万用表对电阻测量小到10-5Ω，大到108Ω，量程达到13个数量级；电压测量由纳伏（nV）级至千伏（kV）级电压，量程达12个数量级；3）准确度高：可以使频率和时间测量准确度达到10-13 ~10-14的数量级（这是目前在测量准确度方面达到的最高指标），长度测量和力学测量的最高精度均达10-9量级。
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第八章电子测量和仪器的基本知识
教学要求：了解电子测量的意义和特点；熟悉测量方法的分类；掌握测量误差的概念及误差的表示方法。
教学重点：误差的表示方法
教学难点：误差的表示方法
教学方法：讲授法
教学时间：6学时
教学过程：
第一节电子测量的一般方法
一、导入新课：简述电子测量的重要性
二、新授：
1、测量及意义
（1） 测量：把被测量与同种类的作为单位的量，通过一定的测量方法进行比较，以确[定被测量是该单位的若干倍。
单位越大，测量的数值越大。
（2） 测量结果的组成
测量结果的量值由两个部分组成：数值（大小及符号）和单位
2、电子测量的意义和特点
（1） 电子测量的意义
（2） 电子测量的内容
a. 电能量的测量：如电流、电压、功率等
b. 电路元件参数的测量：如电阻、电感电容等
c. 电信号特性的测量：如频率、周期相位等
d. 电路特性的测量：放大倍数、灵敏度等
e. 特性曲线的测量：幅频特性等
基本参数：频率、电压、时间、阻抗
（3） 电子测量的特点
a.测量频率范围宽
b.仪器测量范围广
c.测量准确度高
d.测量速度快
e. 易于实现遥测
e.易于实现测量自动化和测量仪器微机化
3、测量方法的分类
（1）按测量方式分类
直接测量、间接测量、组合测量
（2）按被测信号的性质分类
时域测量、频域测量、数据域测量
三、巩固 看书1－3页内容
四、小结 在分析时―――首先―――然后―――最后―――。
五、作业：1、什么是测量、测量结果的组成 2、电子测量的意义 3、电子测量的基本参数
4、电子测量的特点
第二节测量误差
一、复习 1、电子测量的特点
2、电子测量方法的分类
二、新授
1、绝对误差
（1）定义：被测量的测量值X与其真值Ao之差，称为绝对误差。
用Δ x表示 ΔX=X－Ao
（2）修正值：与绝对误差的大小相等，但符号相反的量值称为修正值。
用C表示 C＝－ΔX＝A－X
A＝X+C
2、相对误差
定义：绝对误差与被测量的真值之比，称为相对误差
γAo＝ΔX/Ao×100%
（1）实际相对误差（用实际值代替真值）
γA＝ΔX/A×100%
（2）示值相对误差（用示值代替实际值）
γx＝ΔX/X×100%
（3）引用误差γm=ΔX/Am×100%
（4）最大引用误差 γmm＝ΔXm/Am×100%
（5）仪表的准确度 ±K%＝ΔXmax/Am×100%
（6）测量结果的准确度（相对误差）γ＝±K%×Am/X
准确度等级有0.10.20.5 1.0 1.5 2.5 5.0共七级
3、例题分析
例1：两个电压的测量值分别是103V、12V，实际值分别是100V、10V试分别求出测量的绝对误差和相对误差。
解：ΔU1＝U1X－U1＝103V－100V＝3V
ΔU2＝U2X－U1＝12V－10V＝2V
（｜ΔU1｜>｜ΔU2｜说明U1的测量结果偏离实际值的程度大）
γU1＝ΔU1/U1×100%＝3%
γU2＝ΔU2/U2×100%＝20%
（｜γU1｜<｜γU2｜说明U2的测量结果准确度低于U1）
例2：某被测电压为8V，用1.5级10V量程的电压表测量，可能产生的最大相对误差为多少？
解：（略）
三、巩固 看书3－4页内容
四、小结 在分析时―――首先―――然后―――最后―――。
五、作业：习题1－7
第三节测量结果的表示及有效数字的处理
一、复习 1、什么是绝对误差、相对误差
2、什么是引用误差、仪表的准确度
二、新授
1、测量误差的来源
（1）仪器误差
（2）理论误差和方法误差
（3）影响误差
（4）人身误差
2、测量误差的分类
（1）系统误差
在确定的测试条件下，误差的数值保持恒定或在条件改变时按一定规律变化的误差。
（2）随机误差（偶然误差）
在相同条件下多次测量同一值时，每次测量结果出现无规律的随机变化的误差。
（3）疏失误差（粗大误差）
在一定条件下，测量值明显偏离实际值时所对应的误差。
3、测量结果的表示及有效数字
（1） 测量结果的表示：数值（大小、等号）+单位
（2） 有效数字及有效数字位数
从最左边一位非零的数字算起到最后一位始（含未尾的零）
A、有效数字的位数估算出测量的误差
一般规定误差不超过有效数字位数未位单位的一半。
如1.00A则ΔA<±1/2×0.01A＝0.005A
B、有单位的数字需注意记录的方法
变换单位后，有效数字的倍数不应改变
如1000mA可写成1.000A表示四位有效数字，不可写成1A；
2.0V写成20×102mV不可写成2000mV。
C、“0”的意义。
在最左面的0为非有效数字，在最后或中间为有效数字；未尾的0
很重要。
如0.03表示一位有效数字，该数可能在0.025－0.035之间。
而0.030表示
两位有效数字，该数可能在0.0295－0.0305之间。
4、数字的舍入规则
小于5舍、大于5入、等于5看奇偶（求偶数法则）。
例1：对以下数据进行舍入处理，要求小数点后保留两位。
16.3720――16.3732.4550――32.46 4.5452――4.55
3.8546――3.85 1.995――2.00 1.985――1.98
5、电子测量仪器的分类
6、电子测量仪器的误差
（1）固有误差 （2）工作误差 （3）稳定误差（4）变动量
三、巩固 看书4－11页内容
四、小结 在分析时―――首先―――然后―――最后―――。
五、作业：习题8－10。