电子测量学教学资料 电子测量大作业
电子测量技术教案
电子测量技术教案第一章：电子测量技术概述1.1 教学目标让学生了解电子测量技术的定义、作用和分类。
让学生掌握电子测量技术的基本原理和常用测量方法。
1.2 教学内容电子测量技术的定义和作用电子测量技术的分类电子测量技术的基本原理常用测量方法及其适用范围1.3 教学方法采用讲解、示例和实验相结合的方式进行教学。
1.4 教学步骤引入电子测量技术的概念，让学生了解其定义和作用。
讲解电子测量技术的分类，让学生了解不同类型的测量技术。
讲解电子测量技术的基本原理，让学生理解其工作原理。
介绍常用测量方法及其适用范围，让学生了解不同测量方法的应用场景。
通过示例和实验，让学生实际操作并加深对电子测量技术的理解。
第二章：电压测量2.1 教学目标让学生掌握电压测量的基本原理和方法。
让学生了解不同类型电压测量仪器的特点和选用原则。
2.2 教学内容电压测量的基本原理电压测量方法及其适用范围电压测量仪器的类型及特点电压测量仪器的选用原则2.3 教学方法采用讲解、示例和实验相结合的方式进行教学。
2.4 教学步骤讲解电压测量的基本原理，让学生理解电压测量的过程。
介绍不同类型的电压测量方法及其适用范围，让学生了解选择合适的测量方法的重要性。
讲解不同类型电压测量仪器的特点和选用原则，让学生了解不同仪器的适用场景。
通过示例和实验，让学生实际操作并加深对电压测量的理解。
第三章：电流测量3.1 教学目标让学生掌握电流测量的基本原理和方法。
让学生了解不同类型电流测量仪器的特点和选用原则。
3.2 教学内容电流测量的基本原理电流测量方法及其适用范围电流测量仪器的类型及特点电流测量仪器的选用原则3.3 教学方法采用讲解、示例和实验相结合的方式进行教学。
3.4 教学步骤讲解电流测量的基本原理，让学生理解电流测量的过程。
介绍不同类型的电流测量方法及其适用范围，让学生了解选择合适的测量方法的重要性。
讲解不同类型电流测量仪器的特点和选用原则，让学生了解不同仪器的适用场景。
电子测量技术大作业及答案
学习中心/函授站姓名学号20232020601、大作业试题公布时间：(1)毕业班：2023年4月21日；(2)正常班：2023年5月19日；2、考试必须独立完成，如发现抄袭、雷同均按零分计；3、答案须用《西安电子科技大学网络与继续教育学院2023春期末考试答题纸》(个人专属答题纸)手写完成，要求字迹工整、卷面干净、整齐；4、在线上传时间：(1)毕业班学生于2023年4月21日至2023年5月4日在线上传大作业答卷；(2)正常班学生于2023年5月19日至2023年5月29日在线上传大作业答卷；5、拍照要求完整、清晰，一张图片对应一张个人专属答题纸(A4纸)，正确上传。
KP =、K F K P =K F(每空2分，共20分)1、在电子测量技术中，按被测量对象性质及技术处理领域的不同，电子测量包括时域测量、__________测量和数据域测量。
答案;频域2、电子测量所包括的技术有变换技术、比较技术、___________技术、处理技术及显示技术等。
答案：放大技术3、标定一量程为100mA 的电流表，经过大量数据测量以及和标准表的数据比较，发现在10mA 处的误差最大，且为0.8mA，则这块表的等级应标定为__1级_______级表。
4、有效数字体现了测量仪器的误差，现用一电压表测量某电压，测量结果的有效值为2.382V，则该测量仪器的最大误差为__0.0005V _。
5、在各类交流电压表的刻度标定中，电压表的刻度一般是按__________定标刻度的。
答案交流电压有效值6、最小二乘法是处理测量数据很重要的一种方法，一般在工程上常利用用最小二乘法的原理来__________。
答案：拟合测量曲线7、在模拟式交流电压中，常用的三种类型的交流电压表有峰值电压表、__________和有效值电压表。
答案：均值电压表8、用示波器测量某信号的周期，若选择的扫描速度越高，则屏幕显示的波形周期个数越__________。
任务 1 认识电子测量(电子测量技术)
任务 1 认识电子测量在人们的日常生活中经常需要进行测量，如用尺子测量物品长度，用体温计测量体温，用 血压计测量血压等，测量可以说无处不在 。
不仅日常生活中离不开测量，生产制造和科学研究 等领域更离不开测量技术 。
测量是使用合适的仪器设备 、采用一定的测量方法以获得被测对 象量值的过程 。
电子测量是测量学的一个重要分支，通过本任务的学习，我们来了解什么是电 子测量，以及电子测量的特点 、内容 、分类等，逐步培养工程意识 。
1.电子测量的基本概念 （1） 电子测量的定义随着电子技术的发展，电子测量技术也得到迅速发展 。
本课程所说的电子测量是指利用 电子技术对各种电参量 、电性能进行的测量，如用万用表测量电压 、电流 、电阻等，即对各种电 参量 、电性能的测量技术和常用电子测量仪器的使用 。
（2） 电子测量的主要内容① 电能量的测量，如电流 、电压 、电功率等的测量 。
② 电信号特征的测量，如电信号的频率 、周期 、相位 、失真度等的测量 。
③ 电子元件参数的测量，如电阻 、电感 、电容以及晶体管 、集成电路等元件各种参数的 测量 。
④ 电路性能参数的测量，如增益 、通频带 、灵敏度 、信噪比等的测量 。
⑤ 特性曲线的测量，如半导体元件的伏安特性曲线 、电路的频率特性曲线等的测量。
2.电子测量的特点 （1） 测量频率的范围宽随着技术不断发展，新元件 、新工艺的采用使电子测量的频率范围越来越宽 。
电子测量不 仅能测量直流电量，也能测量交流电量，其频率范围可达 10-6~1012Hz 。
但是需要注意，不同 的测量仪器，即使测量同一种电量，其工作原理和测量方法也各不相同，所能测量的频率范围 也是不同的 。
因此要根据具体的测量要求，选择合适的测量仪器和测量方法 。
（2） 测量仪器的量程宽量程是指仪器所测量参数的范围 。
电子测量仪器的量程很宽，如数字式万用表可以测量 的电压范围从纳伏至千伏，量程可达 12 个数量级 。
电子测量大作业资料
电子测量技术大作业班级: 通信1109学号: 11211105姓名: 单赟吉专业: 通信工程指导老师: 朱云二零一三年十二月第一题： 一．研究题目：4-19：在Multisim 环境下，设计一种多斜积分式DVM ，给出原理图和仿真实验结果。
二．积分型A/D 转换电路2.1 双积分型A/D 转换电路双积分型ADC 是1种V —T 型A/D 转换器，原理电路如图12.2.2-1(a)所示，由积分器、比较器、计数器和部分控制电路组成。
工作过程如下：（1）平时（即A/D 转换之前），转换控制信号v C =0，计数器和触发器FFc 被清零，门G1、G2输出低电平，开关S 0闭合使电容C 完全放电，S 1掷下方，比较器输出v B =0，门G3关闭。
（2）v C =1时，开关S 0断开，开关S 1掷上方接输入信号V I ，积分器开始对V I 积分，输出电压为⎰-=-=tt RCV dt V RCv 0II O 1(2.1)显然v O 是1条负向积分直线，如图12.2.2-1(b)中t =0～T 1段实线所示。
与此同时，比较器输出v B =1（因v O <0），门G3开启，计数器开始计数。
（3）当积分到t =T 1=2n T cp 时（其中T cp 是时钟CP 的周期），n 位计数器计满2n 复0，FFc 置1，门G2输出高电平，开关S 1掷下方接基准电压（－V REF ），积分器开始对（－V REF ）进行积分。
设t =T 1时，v O 下降到v O =V O1，由式（3.1）1IO1T RCV V -= （2.2）)()(11REFO11REF O1O T t RCV V dt V RCV v tT -+=--=⎰（2.3）v O 波形如图3.5(b)中t =T 1～（T 1+T 2）段实线所示。
（4）当t =T 1+T 2时，v O 上升到v O =0V ，v B =0，门G3被关闭，计数器停止计数，此时计数器中保存下来的数字就是时间T 2。
电子测量技术复习资料
电⼦测量技术复习资料第⼀章绪论1.测量：测量就是利⽤试验⼿段，借助各种测量仪器量具，获得未知量量值的过程。
2.电⼦测量：电⼦测量泛指以电⼦技术为基本⼿段的⼀种测量技术。
3.智能仪器：⼈们习惯把内含微型计算机和GPIB接⼝的仪器称为智能仪器。
4.虚拟仪器：通常是指以计算机为核⼼的，由强⼤的测试应⽤软件⽀持的具有虚拟仪器⾯板，⾜够的仪器硬件及通信功能的测量信息处理系统。
5.电⼦测量的特点：1测量频率范围宽，低⾄10-6Hz以下，⾼⾄1012Hz以上。
2仪器量程范围宽。
3测量准确度⾼低相差悬殊。
4测量速度快。
5可以进⾏遥测。
6显⽰⽅式清晰直观。
7宜于实现测试智能化和测试⾃动化。
8易于实现仪器⼩型化。
9影响因素众多，误差处理复杂。
6.电⼦测量的⽅法：按测量⼿段分类：1直接测量：直接从测量仪表的读书获取被测量量值的⽅法。
2间接测量：它是利⽤直接测量量与被测量量之间的函数关系，间接得到被测量量值得⽅法。
3组合测量：当某测量参数需⽤多个未知参数表⽰时，可通过改变测量条件进⾏多次测量，根据测量量与未知参数之间的函数关系列出⽅程组并求解，进⽽得到未知量，这种测量⽅法叫组合测量。
按测量⽅式分类：1偏差式测量法：⽤仪器仪表指针的位移表⽰被测量量⼤⼩的测量⽅法。
2零⽰式测量法：⼜称平衡式测量法，测量时⽤被测量与标准量相⽐较，⽤指零仪表指⽰被测量与标准量相等，从⽽测得被测量。
3微差式测量法：偏差式测量法与零⽰式测量法相结合。
按被测量性质分类：1时域测量：主要测量被测量随时间的变化规律。
2频域测量：主要⽬的是获取待测量与频率之间的关系。
3数据域测量：主要是⽤逻辑分析仪等设备对数字量，或逻辑电路的逻辑状态进⾏测量7．智能仪器的特点：1是操作⾃动化2具有对外接⼝功能8．智能仪器的组成：主要与⼀般计算机的区别：多⼀个专⽤的外围设备-----测试电路。
9．计量与测量的区别：计量是利⽤技术和法制⼿段实现单位统⼀和量值准确可靠地测量。
电子测量大作业
《电子测量技术》课程研究性作业姓名 :学号 :班级：指导教师 :日期 :目录一、6-14 在Multisim环境下，基于Tektronix TDS204虚拟示波器设计一种时域反射计，给出电路原理图和实验仿真结果。
(2)1.1时域反射计简介 (2)1.2时域反射计原理 (2)1.3电路原理图 (5)1.4实验仿真结果 (6)二、7-14查阅网络分析仪的技术资料，说明网络分析仪的功能和基本原理，比较网络分析仪和频谱分析仪的异同点。
(6)2.1网络分析仪的功能 (6)2.2网络分析仪的基本原理 (7)2.3频谱分析仪与网络分析仪的异同点 (7)一、6-14 在Multisim环境下，基于Tektronix TDS204虚拟示波器设计一种时域反射计，给出电路原理图和实验仿真结果。
1.1时域反射计简介时域反射计(TDR)用来测量信号在通过某类传输环境传导时引起的反射，如电路板轨迹、电缆、连接器等等。
TDR仪器通过介质发送一个脉冲，把来自“未知”传输环境的反射与标准阻抗生成的反射进行比较。
TDR 显示了在沿着一条传输线传播快速阶跃信号时返回的电压波形。
波形结果是入射阶跃和阶跃遇到阻抗偏差时产生的反射的组合。
1.2时域反射计原理时域反射计TDR是最常用的测量传输线特征阻抗的仪器，它是利用时域反射的原理进行特性阻抗的测量。
图1是传统TDR工作原理图。
TDR包括三部分组成：1) 快沿信号发生器：典型的发射信号的特征是：幅度200mv，上升时间35ps，频率250KHz方波。
2) 采样示波器：通用的采样示波器.3) 探头系统：连接被测件和TDR仪器。
测试信号的运行特征参考图2所示。
由阶跃源发出的快边沿信号注入到被测传输线上，如果传输线阻抗连续，这个快沿阶跃信号就沿着传输线向前传播。
当传输线出现阻抗变化时，阶跃信号就有一部分反射回来，一部分继续往前传播。
反射回来的信号叠加到注入的阶跃信号，示波器可采集到这个信号。
电子测量大作业
电子测量大作业实验一(6-13)：触发电平、触发极性、触发耦合方式对示波器波形显示的影响示波器根据触发电平和触发极性的不同可分为四种情形：正电平正极性触发、正电平负极性触发、负电平正极性触发、负电平负极性触发，不同情形下的出发点是不同的，在Multsim下用Agilent54622D虚拟示波器对这四种情形进行仿真。
一、触发耦合方式:耦合方式包括交流触发和直流触发，试验中中需要参加直流电源，本试验中参加了1v的直流电源。
2、交流触发：二、触发极性：示波器根据触发电平和触发极性的不同可分为四种情形：正电平正极性触发、正电平负极性触发、负电平正极性触发、负电平负极性触发，不同情形下的出发点是不同的，在Multsim下用Agilent54622D虚拟示波器对这四种情形进行仿真。
1、正电平正极性触发：2、正电平负极性触发：4、负电平负极性触发：网络分析仪一、根本功能网络分析仪是测量网络参数的一种新型仪器，可直接测量有源或无源、可逆或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数，并以扫频方式给出各散射参数的幅度、相位频率特性。
自动网络分析仪能对测网络分析仪的网络是指一组内部相互关联的电子元器件。
网络分析仪的功能之一是量化两个射频元件间的阻抗不匹配，最大限度地提高功率效率和信号的完整性。
每当射频信号由一个元件进入另一个时，总会有一局部信号被反射，而另一局部被传输。
网络分析仪产生一个正弦信号，通常是一个扫频信号。
有响应时，会传输并且反射入射信号。
传输和反射信号的强度通常随着入射信号的频率发生变化。
网络分析仪可以分为标量〔只包含幅度信息〕和矢量〔包含幅度和相位信息〕两种分析仪。
近年来矢量网络分析仪由于其较低的本钱和高效的制造技术，流行度超过了标量网络分析仪。
二、根本原理：〔1〕网络分析仪的根本结构网络分析仪主要包括合成信号源、S参数测试装置、幅相接收机和显示局部。
网络分析仪的根本结构如下列图所示：合成信号源由3～6GHz YIG振荡器、3.8GHz介质振荡器、源模块组件、时钟参考和小数环组成。
第七章电子测量大作业
电子测量大作业【实验题目】查阅网络分析仪的技术资料,说明其功能与工作原理,比较网络分析仪与频谱分析仪的异同点。
目录:网络分析仪简介..．．.....．..．.．.．..．...．..．.．...．.．.......．.....２网络分析仪的功能.......．.．....．．.．．.．.....．.．..．．.．.....．．．...２网络分析仪的原理...．．.．.....．．..............．....．．.．..．.．...．2 频谱分析仪简介.....．．．..．...．..．.....．.........．．....．.．．.....３频谱分析仪的基本原理.....．...．．．..．．．.．....．.．．...．.......．．.．3 结论．．．....．．....．....．.....．.....．.......．...．．..........．．.．4一．网络分析仪简介矢量网络分析仪,它本身自带了一个信号发生器，可以对一个频段进行频率扫描．如果是单端口网络分析仪测量的话，将激励信号加在端口上，通过测量反射回来信号的幅度和相位,就可以判断出阻抗或者反射情况. 而对于双端口测量,则还可以测量传输参数. 由于受分布参数等影响明显,所以网络分析仪使用之前必须进行校准图１网络分析仪二．网络分析仪的功能可直接测量有源或无源、可逆或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数，并以扫频方式给出各散射参数的幅度、相位频率特性。
自动网络分析仪能对测量结果逐点进行误差修正，并换算出其他几十种网络参数,如输入反射系数、输出反射系数、电压驻波比、阻抗（或导纳）、衰减（或增益）、相移和群延时等传输参数以及隔离度和定向度等。
三．网络分析仪的原理一个任意多端口网络的各端口终端均匹配时,由第n个端口输入的入射行波ａｎ将散射到其余一切端口并发射出去。
若第ｍ个端口的出射行波为bm,则n 口与ｍ口之间的散射参数Ｓmn=bm/an。
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二.波形重建理论
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二.波形重建理论
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三.多功能电子测量装置的实现
系统总体框图：
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三.多功能电子测量装置的实现
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一.电子测量基本参数的理论基础
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3）快速傅里叶变换：
以分奇数偶数的方式进一步抽取，就可以得到N/4点的 DFT，重复抽取的过程，就可以使N点的DFT用一组2点 的DFT来计算。在基数为2的FFT中，设N=ZM，则总共 有M级运算，每级中有N/2个2点FFT蝶形运算，因此， N点FFT总共有N/2109:N个蝶形运算。对于本采集系统， 每周波采集256点，因此需8级蝶形运算。
数据存储在FIFO中,供微处理器进行处理微处理器根据
菜单的选择输入,执行相应的算法处理软件,得到相应的
测量结果,然后在LCD上将结果显示出来多功能电子测
量装置通常都集数字万用表,频率计,示波显示,多种电
参量测试等功能于一体,具有体积小，耗电低、携带方
便的特点。
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三.多功能电子测量装置的实现
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三.多功能电子测量装置的实现
4.频率计工作原理：
被测信号经过整形电路,产生同频率的矩形波规则的脉 冲信号计数器根据所提供的矩形波上升沿进行计数,计 数时间由选通时间控制部分决定,根据频率所处的范围 来决定档位为提高测量精度,通常分级进行,即对频率较 低的信号采用测周的方法进行,而对频率较高的信号则 采用测频的方法频率计常用计数器及单片机实现,也可 通过可编程逻辑器件实现。
视在功率、功率因数、频率。根据被采集信号的不同， 数据采集可分为直流采样和交流采样两大类。
2.测量算法介：
算法
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正弦模型算法
非正弦模型算法
最大值算法、单点算法、 有效值算法、傅立叶算
半周期积分算法、两点 法〔包括全波傅立叶算
算法、导数算法和快速 法、半波傅立叶算法、
三点算法
快速傅立叶算法、递推
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三.多功能电子测量装置的实现
多功能电子测量装置把DSP FPGA微控制器A/D转换器
LCD控制器等核心部件构造系统,并利用CCS操作系
统,ASIC设计技术LCD图形显示技术及数字信号处理技
术等综合设计。通常来说,被测信号经前端信号输入通
道进行调理,以满足最佳A/D转换要求,高速A/D转换后的
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三.多功能电子测量装置的实现
3.万用表工作原理：
模拟万用表通过电阻分压网络实现电参数的测量〔叹目 前有许多数字万用表的专用芯片,这些芯片内部一般集成 有刀D转换器LCD液晶显示驱动器和测量模式选择开关等 模块，其外围电路较简单,常常由测量输入电路AC/DC变 换电路电压基准电路和蜂鸣器等组成申压电容电阻测量 分别有一个外部基准电压,这个电压经过一个齐纳二极管 稳压后再经微调电阻调节到各自所需的电压值芯片的电 压/电阻/电容/频率端口可分别测量交流/直流电压、电阻、 电容、频率。
1.模拟示波器的工作原理：
传统的模拟示波器把需要观测的两个电信号加至示波 管的XY通道以控制
电子束的偏移,从而获得荧光屏上关于这两个电信号关 系的显示波形显然,这种模拟示波器体积大重量重成本 高价格贵,并且不太适合用于对非周期的单次信号的测 量
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三.多功能电子测量装置的实现
2.数字示波器的工作原理： 现代数字存储示波器首先对模拟信号进行高速采样获得 相应的数字数据并存储用数字信号处理技术对采样得到 的数字信号进行相关处理与运算,从而获得所需的各种信 号参数(包括可能需要使用万用表测试的一些元器件电气 参数)根据得到的信号参数绘制信号波形,并可对被测信号 进行实时的瞬态的分析,以方便用户了解信号质量,快速准 确地进行故障的诊断. 在经过几次这样的“采样一分析一调整一重采样”循环 后,示波表即可完成即触即测功能,而无须人工调换量程, 便于手持操作.
傅立叶算法等)、最小二
乘算法、小波变换算法
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一.电子测量基本参数的理论基础
3.基于FFT的电基本参数测量模型 1）一个非正弦的时间周期函数，可用傅立叶级数表示 为：
（） （1） （2）
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一.电子测量基本参数的理论基础
(1),(2)式分别代表电压和电流的连续傅里叶变换。 2）序列的离散傅立叶变换 对连续周期时间函数在〔0，T」内进行N点等间隔采 样，得到电压序列u(n)
基于DSP的多功能电子测量装置的研究
赵雪雷 王乾梁 师云柯
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目录
一.电子测量基本参数的理论基础 二.波形重建理论 三.多功能电子测量装置的实现 四.讨论与分析 五.展望与延伸
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一.电子测量基本参数的理论基础
1.概况：
电气量的测量主要包括:电流有效值、电压有效值、有 功功率、无功功率、
2）测周原理
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二.波形重建理论
3）峰峰值、直流、交流和交直流:
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二.波形重建理论
4）占空比和脉宽:
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二.波形重建理论
5）波形重建的理论在示波器中的应用
I 实时采样：指所有的采样点都是按照一个固定的次序 来采集的。这个波形采样的次序和采样点在示波器屏 幕上出现的次序是相同的。只要一个触发事件就可以 启动全部的采集动作。
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一.电子测量基本参数的理论基础
4）基于FFT的基本电力参数测量模型（具体见提纲） I电流，电压幅值 Ii电流，电压有效值 Iii有功功率 Iv无功功率 V视在功率 Vi功率因数
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二.波形重建理论
1.摘要 2.波形参数测量 1）测频原理
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二.波形重建理论
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四.讨论与分析
详见提纲
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五.展望与延伸
详见提纲
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