电子测量技术的应用
《电子测量技术》课件
模拟信号发生器和数字信号发生器。
分类
频率范围、波形精度、调制功能等。
参数
电路测试、信号源校准、模拟通信系统等。
应用ห้องสมุดไป่ตู้景
用于分析数字电路的逻辑时序关系。
功能
多通道同步采样、触发功能强大、可解码多种总线协议。
特点
数字系统调试、嵌入式系统开发、总线分析等。
应用场景
电子测量技术的应用实例
音频信号的测量是电子测量技术的重要应用之一，主要用于声音的质量控制和参数测量。
调制解调的方法
滤波的概念
通过电子线路或器件将不需要的频率分量滤除，以改善信号的质量和特征。
信号放大的概念
通过电子线路或器件将微弱信号放大到所需的幅度和功率水平。
放大与滤波的方法
包括放大器设计和滤波器设计等，用于改善信号的质量和特征。
电子测量仪器的基本知识
产生各种波形信号，如正弦波、方波、三角波等。
数字信号的测量是电子测量技术的重要应用之一，主要用于数字信号的处理和分析。
总结词
数字信号的测量包括信号幅度、频率、脉冲宽度等参数的测量。通过电子测量技术，可以精确地测量数字信号的各种参数，为数字信号的处理和分析提供可靠的数据支持。在通信、雷达、导航等领域中，数字信号的测量具有广泛的应用价值。
详细描述
智能决策支持
未来的电子测量技术将与人工智能技术紧密结合，实现智能决策支持。通过采集大量的测量数据并进行分析，可以为决策者提供科学、准确的决策依据，提高决策效率和准确性。
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电子测量技术的发展趋势与展望
智能化
随着人工智能和机器学习技术的快速发展，电子测量技术正朝着智能化方向发展。智能化测量设备能够自动完成数据采集、处理和分析，提高测量效率和精度。
电子测量技术的发展及应用
电子测量技术的发展及应用
电子测量技术的发展主要是跟电子设备和系统的发展有关，为了满足用于诊断、检测、调试和使用电子设备的需求，早期的电子测量技术就出现了，常见的设备有测试仪表、电能计、电压表等。
随着技术的发展和应用的扩大，各种电子测量技术也随之发展，如量子电子测量技术、数字电子测量技术、射频电子测量技术、激光电子测量技术等等。
电子测量技术在电子设备的研制、调试、诊断和维修中发挥着重要的作用。
它可以用来检测有机体外各种电子设备的状态，如电子元件的电子参数、频率、功率、信号强度、相位等；还可以用来检测电子设备的热量特性，以及维修时可以判断电子元件的故障类型。
使用电子测量设备可以提高维修效率，防止故障造成的损失，从而节约成本，检修实验室也可以方便快捷的检测电子设备的参数。
电子测量仪器在海洋科学与技术中的应用
电子测量仪器在海洋科学与技术中的应用引言：海洋科学与技术的发展对于人类的生存和发展具有重要的意义。
为了更好地了解和研究海洋中的各种现象和变化，科学家们需要精确、高效的测量工具和技术手段。
在海洋科学研究与技术应用中，电子测量仪器起着重要作用。
本文将讨论电子测量仪器在海洋科学与技术中的应用，并探讨其在海洋资源开发、环境监测和灾害预警等方面的重要性。
一、电子测量仪器在海洋资源开发中的应用海洋是地球上最大的资源库之一，其中蕴藏着丰富的矿产资源、能源资源和生物资源，对这些资源的准确测量是进行资源开发的关键环节。
电子测量仪器通过测量水下地形、水质、水温和水压等参数，为海底矿产勘探、海洋油气开发和海洋渔业提供了有力的支持。
在海底矿产勘探中，电子测量仪器可以使用声纳技术进行海底地形的测量。
通过声纳设备发送声波信号，并根据声波的反射和传播时间来确定海底地形的形态和特征。
这种测量技术可以帮助科学家们确定矿产资源的分布情况，指导海底矿产的开发和利用。
对于海洋油气开发而言，电子测量仪器在勘探和生产过程中发挥着重要作用。
例如，地震勘探技术通过使用地震仪器记录海底地壳的震动信息，来推断地下是否存在油气储层。
此外，电子测量仪器还可以用于监测海洋油田中的油气井口状态和生产情况，以提高生产效率和安全性。
在海洋渔业中，水温和水质是决定鱼类分布、繁殖和生长的重要因素。
电子测量仪器可以通过测量水温和水质参数，提供科学家们了解海洋环境的信息，从而指导渔业资源的合理开发。
此外，在渔业渔获监测中，电子测量仪器的应用也可以帮助监测渔业资源的数量和状况，促进渔业可持续发展。
二、电子测量仪器在海洋环境监测中的应用随着全球环境问题的日益突出，海洋环境监测变得越来越重要。
电子测量仪器在海洋环境监测中具有广泛的应用，可以帮助科学家们了解海洋生态系统的状态、监测海洋污染和气候变化等重要参数。
在海洋生态系统监测中，电子测量仪器可以用于测量海水的化学成分、营养盐含量和溶解氧含量等重要指标。
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。
电子测量在现实生活的重要性
电子测量在现实生活的重要性在现实生活中，处处都离不开测量。
所谓测量就是借助于专用的技术工具通过实验和计算，对被测对象收集信息的过程。
在自然界中，对于任何被研究的对象，若要定量地进行评价，必须通过测量来实现。
在电子技术领域中，中肯的分析只能来自正确的测量。
通过测量，我们由感性世界跨入了理性世界，逐步有了理性的分析，通过分析和归纳，我们才能得到规律性的知识来改造世界，科学技术才能得以高速发展。
电子测量理论知识是基础。
我们在实际测量工作中，由于外界条件、仪器本身和观测者技术水平等的不同，必然导致对同一测量对象进行的若干次测量所得到的结果彼此不同，或在各观测值与其理论值之间仍存在差异。
也就是说，测量结果中含有误差是不可避免的。
为了消除或减少误差，需要对误差的来源、性质及其产生和传播的规律进行研究，来解决测量中经常遇到的一些问题。
通过运用误差理论知识，我们可以了解到在一系列的观测值中如何确定最可靠值；如何来评定测量的精度；如何确定误差的限度。
这时候就体现出电子测量理论性学习的重要性。
在实际应用中，电子测量技术水平在很大程度上影响着科学技术的发展速度和深度，科学技术上有一些突破是以测试技术的突破为基础的。
好比如，示波器是一种显示波形的工具，它利用示波管内电子束的偏转来展现波形，是种常用的测量观测工具。
它将无形的波化为有形的图像，有了示波器，我们可以明确的看到波形，准确地测定周期等数据。
它的出现，人类对电磁波不再陌生，甚至是达到了了如指掌的程度，人们不用再费劲心里的猜测波形，计算数据，示波器大大的方便了人们对于波的研究。
因为示波器是一件电子测量代表性工具，所以说，电子测量在科学发展中有着重要的地位。
不仅仅是示波器，显微镜也是如此，通过显微镜，人类发现了生命的最基本单位——细胞，有了微生物学等技术的产生，使人类对生物界的认识有了质的飞跃。
之后发明的电子显微镜，又比光学显微镜提高了约三个数量级。
由此可见电子技术引入测量领域的巨大的推动作用。
智能电网中的电子测量技术
智能电网中的电子测量技术随着科技的不断发展，智能电网已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。
智能电网通过引入先进的电子测量技术，为能源管理和电力供应带来了巨大的变革。
本文将探讨智能电网中的电子测量技术的重要性以及其在能源管理中的应用。
智能电网的核心在于实时数据的收集和分析。
而电子测量技术则扮演着关键的角色，它能够准确地测量和记录电力系统中的各种参数，如电流、电压、功率因数等等。
这些测量数据能够提供给能源管理系统，从而实现对电力系统的实时监测和控制。
首先，电子测量技术在智能电网中的应用可以提高电力系统的安全性和稳定性。
通过实时测量电流和电压，我们能够及时发现电力系统中的故障和异常情况。
例如，当电流超过额定值时，电子测量技术能够及时报警，避免电力设备的过载和损坏。
此外，电子测量技术还可以监测电力系统中的电压波动和谐波，确保电力的质量和稳定性。
其次，电子测量技术在智能电网中的应用可以提高能源的利用效率。
通过实时测量功率因数和电力负荷，我们能够更好地了解电力系统的运行状况。
基于这些数据，能源管理系统可以根据实际需求进行优化调整，实现对电力负荷的精确控制。
这样一来，能源的利用效率将得到大幅提升，从而降低能源的浪费和成本。
此外，电子测量技术在智能电网中还可以实现对能源的分布和管理。
传统的电力系统往往是集中式的，即电力由一处或几处发电厂产生，并通过输电线路分配到各个用户。
然而，随着分布式能源的兴起，电力系统正逐渐向着去中心化的方向发展。
电子测量技术可以实时监测分布式能源的产生和消耗情况，从而实现对能源的分布和管理。
这样一来，能源可以更加高效地分配到各个用户，提高能源的利用率。
最后，电子测量技术在智能电网中的应用还可以促进可再生能源的发展。
随着环境问题的日益严重，可再生能源已经成为了未来能源发展的主要方向。
然而，可再生能源的波动性和不稳定性给电力系统的运行带来了挑战。
电子测量技术可以实时监测可再生能源的产生和消耗情况，从而更好地预测和调整电力系统的运行。
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》课件
电子测量技术在人工智能中的应用
数据处理
人工智能需要大量的数 据进行训练和学习，电 子测量技术可以提供高 精度、高效率的数据处 理解决方案。
算法优化
人工智能算法的优化需 要电子测量技术进行性 能评估和改进。
嵌入式系统
人工智能的嵌入式系统 需要电子测量技术进行 硬件和软件的测试和调 试。
THANKS
功能
用于观察和测量电信号的 波形，测量信号的幅度、 频率等参数。
分类
模拟示波器和数字示波器 ，其中数字示波器又分为 实时示波器和采样示波器 。
使用注意事项
正确选择示波器的量程范 围，避免信号过载；根据 需要选择合适的触发模式 。
信号发生器
功能
产生各种波形信号，如正弦波、方波、三角波等 。
分类
模拟信号发生器和数字信号发生器。
网络化
网络化测量仪器将实现远程控制和数 据共享，提高测量效率和资源利用率 。
电子测量技术在物联网中的应用
传感器网络
物联网中的传感器网络需要高精度、高稳定性的电子测量技术进 行数据采集和处理。
无线通信
物联网中的无线通信技术需要电子测量技术进行信号质量测试和优 化。
智能家居
智能家居中的各种设备需要进行精确的电量、温度、湿度等参数的 测量，需要电子测量技术的支持。
当、零点漂移等。
环境误差
由于环境因素的变化，如温度 、湿度、气压等，对测量结果 造成的影响。
人为误差
由于操作人员的主观因素，如 视觉误差、操作不当等，对测 量结果造成的影响。
方法误差
由于测量方法的局限性或不完 善性，如测量电路的设计缺陷 、算法误差等，对测量结果造
成的影响。
电子测量的数据处理
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电子测量技术的应用
----锁相环的应用和改进
院系：理工学院
年级：2013级
专业：电子信息科学与技术
学号：1303618029
姓名：徐洪涛
一、锁相环的概述
1.锁相环是一种相位反馈的闭环自动控制系统,环路锁定之后,平均稳态频差等于零,稳态相差为固定值，锁相环的这一重要特征使其在电视、通信、雷达、遥测遥感、测量仪表,特别是在人造卫星和宇宙飞船的无线电系统中,得到了广泛应用。
近年来,锁相环路的研究日趋深入,应用更加广泛。
由于具有线性性能的锁相环（这里称为线性锁相环在实际应用中具有不可替代的优势,它能够在很大程度上避免了非线性锁相环的缺陷,因此,人们一直没有放弃对线性锁相环的研究,并极力主张开发锁相环的线性应用范围* 但目前基本锁相环很难在线性范围内达到实际要求,其环路性能远不如非线性锁相环的性能好,当频差较大时,由于环路已超出线性工作范围,它根本不能锁定,或者能锁定但锁定时间较长,这要求对锁相环路进行改进,使其具有良好的线性性能。
2. 锁相环的组成部分
许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利用锁相环路就可以实现这个目的。
一般情形下,这种锁相环的三个组成部分和相应的运作机理是：(1) 鉴相器：用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号中的时钟的相差的幅度; (2) 可调相/调频的时钟发生器器：用于根据鉴相器所输出的信号来适当的调节锁相器内部的时钟输出信号的频率或者相位,使得锁相器完成上述的固定相差功能;
二、锁相环的分类与特点
1.锁相环路种类繁多，大致可将其分类如下：(1)按输入信号分：①恒定输入环路－用于稳频系统。
②随动输入环路－用于跟踪系统。
(2)按环路部件分：①模拟锁相环路－环路部件采用模拟电路。
②取样锁相环路－将模拟锁相环路中普通鉴相器改为取样保持鉴相器就构成取样锁相环路。
③数字锁相环路－环路部件采用数字电路。
根据环路部件是部分还是全部采用数字电路有部分数字环和全数字环。
④集成锁相环路－环路部件采用集成电锁相环的特点概括起来
就是“稳”、“窄”、“抗”、“同步”。
“稳”指的是锁相环的基本性能是输出信号频率稳定的跟踪输入信号的频率，它们不存在频率差而只有很小的稳态相位差。
因此可以用锁相环做成稳频系统，例如微波稳频信号源，原子频率标准等。
“窄”指的是锁相环具有窄带跟踪性能。
正是因为它的窄带特性，可以做成窄带跟踪滤波器。
从输入的已调信号中提取基准的载波信号，实现相干性。
因此在相干通信中得到广泛应用。
“抗”指的是锁相环的抗干扰性能，抑制噪声性能。
理论分析表明，锁相环的环路信噪比比输入信噪比小得多，所以它可以广泛用于抗噪声干扰的装置。
同时，锁相环又可以将深埋于噪声中的信息提取出来，因此它在弱信号提取方面发挥了很大的作用。
“同步”是指锁相环的同步跟踪性能。
如果数字信号本身含有位同步信息，利用锁相环可以从数字信号本身来提取位同步信号，所以锁相环在数字通信等系统中广泛的用做位同步装置。
2.锁相环的优点
(1)可以实现理想的频率控制。
这是由于环路锁定时，环路输出无剩余稳态频差存在所致。
(2)可以不用谐振线圈而具有较高的选择性。
(3)门限性能好。
锁相环用做调频信号解调器时，其门限性能要比普通鉴相器要改善5db左右。
(4)易于集成化与数字化。
组成环路的基本部件易于采用模拟集成电路，环路实现数字化后，更易于采用数字集成电路。
锁相环的集成化、数字化为减小体积、降低成本、提高可靠性实现多用途提供了有利条件。
3. 全数字锁相环的工作原理
当环路失锁时，异或门鉴相器比较输入信号(fin)和输出信号(fout)之间的相位差异，并产生K变模可逆计数器的计数方向控制信号(dnup)；K变模可逆计数器根据计数方向控制信号(dnup)调整计数值，dnup为高进行减计数，并当计数值到达0时，输出借位脉冲信号(borrow)；为低进行加计数，并当计数值达到预设的K 模值时，输出进位脉冲信号(carryo)；脉冲加减电路则根据进位脉冲信号(carryo)和借位脉冲信号(borrow)在电路输出信号(idout)中进行脉冲的增加和扣除操作，来调整输出信号的频率；重复上面的调整过程，当环路进入锁定状态时，异或门鉴相器的输出se为一占空比50%的方波，而K变模可逆计数器则周期性地产生进位脉冲输出carryo和借位脉冲输出borrow，导致脉冲加减电路的输出idout 周期性的加入和扣除半个脉冲。
这样对于输出的频率没有影响，也正是基于这种原理，可以把等概率出现的噪声很容易的去掉。
环路滤波器的性能优劣会直接影响到跟踪环路的性能。
而采用数字化的环路滤波器便于调试参数和提高系统可靠性。
环路滤波器的输出要直接控制频率合成器产生相应频率，使本地伪码能够准确跟踪发端信息。
数字环中使用的数字环路滤波器与模拟环中使用的环路滤波器作用一样，都对噪声及高频分量起抑制作用，并且控制着环路相位校正的速度与精度。
适当选择滤波器的参数，可以改善环路的性能。
数字环路滤波器的设计原理是建立在模拟环路滤波器的基础上的。
三、锁相环技术的应用及发展
3.1 锁相环的应用
（1）调制和解调的概念为了实现信息的远距离传输，在发信端通常采用调制
的方法对信号进行调制，收信端接收到信号后必须进行解调才能恢复原信号。
所谓的调制就是用携带信息的输入信号Ui来控制载波信号Uc的参数，使载波信号的某一个参数随输入信号的变化而变化。
载波信号的参数有幅度、频率和位相，所以，调制有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）三种。
调幅波的特点是频率与载波信号的频率相等，幅度随输入信号幅度的变化而变化；调频波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，频率随输入信号幅度的变化而变化；调相波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，相位随输入信号幅度的变化而变化。
（2）锁相环在频率合成电路中的应用在现代电子技术中，为了得到高精度的振荡频率，通常采用石英晶体振荡器。
但石英晶体振荡器的频率不容易改变，利用锁相环、倍频、分频等频率合成技术，可以获得多频率、高稳定的振荡信号输出。
输出信号频率比晶振信号频率大的称为锁相倍频器电路；输出信号频率比晶振信号频率小的称为锁相分频器电路。
3.2 锁相环的发展
传统的数字锁相环系统是希望通过采用具有低通特性的环路滤波器，获得稳定的振荡控制数据。
对于高阶全数字锁相环，其数字滤波器常常采用基于DSP的运算电路。
这种结构的锁相环，当环路带宽很窄时，环路滤波器的实现将需要很大的电路量，这给专用集成电路的应用和片上系统SOC（system on chip）的设计带来一定困难。
另一种类型的全数字锁相环是采用脉冲序列低通滤波计数电路作为环路滤波器，如随机徘徊序列滤波器、先N 后M 序列滤波器等。
这些电路通过对鉴相模块产生的相位误差脉冲进行计数运算，获得可控振荡器模块的振荡控制参数。
目前，已有单片集成全数字锁相环的商用产品，但作为某一个实际项目设计，需要的锁相电路特性不尽相同，有些现成的产品，不是成本高、体积大、资源浪费多，就是不能完全满足设计性能的要求。
根据位移检测的特点，采用高密度可编程逻辑器件，可根据实际要求，充分利用器件资源，同时把一些相关的数字电路组合在一起，不仅提高了系统的集成度和可靠性，降低了功耗，降低了成本。
而且使电路性能得到明显改善。