现代电子测量与实验技术(第一部分)
现代电子测量技术教案
现代电子测量技术教案第一章：电子测量概述1.1 电子测量的概念与意义1.2 电子测量技术的分类与发展1.3 电子测量仪器的基本组成与性能指标1.4 电子测量误差及其处理方法第二章：信号发生器与信号分析仪2.1 信号发生器的原理与分类2.2 信号发生器的使用与调试2.3 信号分析仪的原理与结构2.4 信号分析仪的应用与操作第三章：频率与时间测量3.1 频率测量原理与方法3.2 频率测量仪器的结构与使用3.3 时间测量原理与方法3.4 时间测量仪器的结构与使用第四章：电压与电流测量4.1 电压测量原理与方法4.2 电压测量仪器的结构与使用4.3 电流测量原理与方法4.4 电流测量仪器的结构与使用第五章：阻抗与频率响应测量5.1 阻抗测量原理与方法5.2 阻抗测量仪器的结构与使用5.3 频率响应测量原理与方法5.4 频率响应测量仪器的结构与使用第六章：功率测量与能量计6.1 功率测量的概念与意义6.2 功率测量仪器的原理与分类6.3 功率测量方法与操作步骤6.4 能量计的原理与应用第七章：谐波测量与滤波器7.1 谐波测量的重要性7.2 谐波测量的原理与方法7.3 滤波器的设计与选择7.4 滤波器在谐波测量中的应用第八章：噪声测量与频谱分析8.1 噪声测量的意义与方法8.2 频谱分析原理与技术8.3 噪声测量仪器与操作8.4 噪声测量结果的分析与处理第九章：现代电子测量技术在工程应用案例分析9.1 现代电子测量技术在通信领域的应用9.2 现代电子测量技术在电子制造行业的应用9.3 现代电子测量技术在电力系统的应用9.4 现代电子测量技术在汽车电子领域的应用第十章：实验与练习10.1 实验一：信号发生器与信号分析仪的使用10.2 实验二：频率与时间测量实验10.3 实验三：电压与电流测量实验10.4 实验四：阻抗与频率响应测量实验10.5 实验五：功率测量与能量计实验10.6 实验六：谐波测量与滤波器实验10.7 实验七：噪声测量与频谱分析实验10.8 实验八：现代电子测量技术在工程应用案例分析重点和难点解析重点环节1：电子测量的概念与意义补充和说明：本环节需要重点关注电子测量的基本原理和其在工程实践中的应用价值。
电子测量实验指导书
目录实验一电子测量基本知识..................... 错误！未定义书签。
实验二模拟万用表与数字万用表的使用错误！未定义书签。
实验三稳压电源的原理及使用.............. 错误！未定义书签。
实验四频率测量实验 ........................... 错误！未定义书签。
实验五示波器性能的研究与测量......... 错误！未定义书签。
实验六扫频仪的作用.......................... 错误！未定义书签。
实验七电压测量研究.......................... 错误！未定义书签。
实验一电子测量基本知识一、使用电子测量仪器的一般注意事项电子测量仪器的类型很多。
各种不同的使用特点。
但下列若干注意事项，对一般的实验用仪器是具有普遍指导意义的。
掌握这些知识，可以减少测量误差，防止损坏仪器或被测电路，也可防止发上人身事故。
使用前应阅读技术说明书或有关仪器使用方法的资料，即使对实验经验丰富的人，当使用不熟悉的仪器时，也应做到这一点，切记盲目乱用，如使用中发现有异常现象，应即使报告实验室管理人员并记载于仪器履历卡中。
对精密仪器的实验，一般要求实验室提供所用仪器经周期鉴定后的修正值。
接通电源前，应先检查仪器的量程、功能、频段、衰减、增益、时基、极性等旋钮及开关，看是否有松脱及滑位、错位等现象，发现时应及时修复，然后把上述各旋钮置于所需位置。
当时被测对象不太了解时，一般情况下应将仪器的“增益”、“输出”、“灵敏度”、“调制”等旋钮置于最小部位，将“衰减”、“量程”等旋钮置于最高位。
要注意被测电路中是否喊有直流高压以及该直流高压是否超出了仪器的耐压能力。
必要时应加隔直电容。
有时，被测电路的直流成分会影响测量结果，这在选择及使用仪器时要特别小心。
1、接通电源前，应仔细检查实验装置的各连接线是否有接错和短路现象。
要特别注意地线的连接。
测量时，要先接地线在接高电位端。
现代电子测量技术教案
现代电子测量技术教案第一章：现代电子测量技术概述1.1 教学目标让学生了解现代电子测量技术的基本概念。
让学生掌握现代电子测量技术的主要应用领域。
让学生了解现代电子测量技术的发展趋势。
1.2 教学内容现代电子测量技术的定义。
现代电子测量技术的主要应用领域。
现代电子测量技术的发展趋势。
1.3 教学方法采用讲授法，讲解现代电子测量技术的定义、应用和发展趋势。
采用案例分析法，分析现代电子测量技术在实际应用中的具体案例。
1.4 教学评估采用课堂问答方式，评估学生对现代电子测量技术定义的掌握情况。
采用小组讨论方式，评估学生对现代电子测量技术应用领域的理解情况。
第二章：电子测量仪器的基本原理2.1 教学目标让学生了解电子测量仪器的基本原理。
让学生掌握电子测量仪器的主要组成部分。
让学生了解电子测量仪器的工作原理。
2.2 教学内容电子测量仪器的基本原理。
电子测量仪器的主要组成部分。
电子测量仪器的工作原理。
2.3 教学方法采用讲授法，讲解电子测量仪器的基本原理、主要组成部分和工作原理。
采用实验法，让学生通过实际操作电子测量仪器，加深对电子测量仪器工作原理的理解。
2.4 教学评估采用课堂问答方式，评估学生对电子测量仪器基本原理的掌握情况。
采用实验报告方式，评估学生对电子测量仪器工作原理的理解情况。
第三章：电子测量仪器的使用与维护3.1 教学目标让学生掌握电子测量仪器的使用方法。
让学生了解电子测量仪器的维护方法。
3.2 教学内容电子测量仪器的使用方法。
电子测量仪器的维护方法。
3.3 教学方法采用实验法，让学生通过实际操作电子测量仪器，掌握电子测量仪器的使用方法。
采用讲授法，讲解电子测量仪器的维护方法。
3.4 教学评估采用实验报告方式，评估学生对电子测量仪器使用方法的掌握情况。
采用课堂问答方式，评估学生对电子测量仪器维护方法的掌握情况。
第四章：电子测量技术在工程实践中的应用4.1 教学目标让学生了解电子测量技术在工程实践中的应用。
现代电子测量技术_补充共52页
混频器
设输入到混频器中的输入已调信号VS（t）和本振电 压VL （t）分别为：
V L t V L c m L o t V s s t V sc m s t o
输出为输入的瞬时值的乘积 输入任意，波形、幅度、频率不受限制 常用元件
双级型或MOS型的四象限乘法器
混频器
混频，又称变频，是一种频谱的线性搬移过程，它是 使信号自某一个频率变换成另一个频率。完成这种功能的电 路称为混频器(或变频器)。
混频器可以看作是一个三端口器件，有两个输入端口， 包括接受信号端口和本地振荡器端口，输出是中频端口。混 频器输出两种基本信号，分别是两个输入信号的和频和差频。 他们之间的选择由滤波器完成
现代电子测量技术
15
有源滤波器
有源滤波器：由有源器件构成的滤波 器。
分类
低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF）
30.09.2019
现代电子测量技术
16
一阶有源滤波电路
30.09.2019
现代电子测量技术
17
一阶有源滤波电路
2. 高通滤波电路
–
–
3. 带通滤波电路 vI R1 可由低通
滤波
滤波器类型： 增益型滤波器 低通（0～ ω ） 高通（ω ～∞） 带通（ω1 ～ω2 ） 带阻 全通和延迟均衡器：用来校正传输系统引起的延迟失真
LC滤波，有源RC滤波
RC滤波电路
在整流电路输出的直流电压脉动较大，一般不能 满足实际需要，必须用滤波电路滤除交流分量，得到 平滑的直流电压。在小功率直流电源中，常用的滤波 电路有电容滤波、Г 型滤波和п 滤波。在整流电路输出
现代电子测量技术_2共69页文档
y( t ) 输出
测试系统框图
30.09.2019
现代电子测量技术
7
2.2 电子测量的对象——信号与系统
2.2.1 信号的基本概念 测量的目的是获取被测对象的信息，信息描述
了被测对象的状态及其变化方式。 信号就是信息的某种物理表现方式，信号是信
息的载体，是物质，具备能量。 同一个信息可以用不同的信号来运载，反之，
2.1.1 电子测量的意义
20世纪30年代，便开始了测量科学与电子科学的结合， 产生了电子测量技术
处理信息最有效、最成功的是电子科学技术
①具有极快的速度 ②具有极精细的分辨能力，很宽的作用范围。 ③极有利于信息传递 ④极为灵活的变换技术。 ⑤巨大的信息处理能力
30.09.2019
现代电子测量技术
30.09.2019
现代电子测量技术
9
2.2.2 信号的分类
1.确定性信号和非确定性信号
电子测量中被测信号大多是时间的函数x(t)，按其
性质不同可分类如下：
①确定性信号：在相同试验条件下，能够重复实现的 信号。确定性信号又分为：恒定（直流）信号；周期 信号（简谐周期信号和复杂周期信号）；非周期信号 （准周期信号和瞬变冲激信号）；
现代电子测量技术
赵志斌 电力系电信教研室
30.09.2019
1
第2章 测量方法与测量系统
2．1 电子测量的基本原理 2．2 电子测量的对象——信号与系统 2. 3 测量方法的分类概述 2．4 测量系统的静态特性 2. 5 测量系统的动态特性
30.09.2019
现代电子测量技术
2
2.1 电子测量的基本概念
30.09.2019
现代电子测量技术
现代电子测量与实验技术
A
B
T B
2、通用计数器组成
fA
A 放大、整形 1 闸 门 TB 计数 显示
2 门控电路
TB B 放大、整 形
4.4 电子计数器测频测周及误差分析
4.4.1、电子计数器的组成框图
4.4.2、电子计数器的测量功能
1、频率测量
N A fx 放大、整 形 D B 闸 门 计数 显示
A
Tc
B C Tc D Tx
【例4.1】 设fx＝20MHz，选闸门时间Ts＝0.1s，则 由于〒1误差而产生的测频误差为：
f x 1 1 7 5 10 fx Ts f x 0.1 2 107
若Ts增加为1s，则测频误差为〒5〓10－8，精 度提高10倍，但测量时间是原来的10倍。
4.5.3、周期测量误差分析
1、量化误差 进行频率的数字化测量时，被测量与标准单位不是正好 为整数倍，因此在量化过程中有一部分时间零头没有被计 算在内而造成的误差 2、触发误差 门控脉冲在干扰信号的作用下使触发 提前或滞后所带来的误差 3、标准频率误差
4.5.2、频率测量误差分析
1．误差表达式
f x f c 1 ( ) fx Ts f x fc
f N T
2．时频测量的特点
范围广 精度高
速度快
自动化 程度高
3．频率测量方法概述
电桥法
直读法
模拟法
谐振法 拍频法
比较法 频率测量方法
差频法
示波法
电容充放电法 电子计数器法
李沙育图形法
测周期法
数字法
4.1.2、 电子计数器
1． 电子计数器的分类 ①．通用计数器 ③．时间计数器 ②．频率计数器 ④．特种计数器
电子技术实验教程实验实验一
实验一：电压源与电压测量仪器系别：姓名:学号：实验日期：一、实验目的1掌握直流稳压电源的功能、技术指标和使用方法；2掌握任意波函数信号发生器的功能、技术指标和使用方法；3掌握四位半数字万用表功能、技术指标和使用方法；4学会正确选用电压表测量直流、交流电压。
二、实验仪器1直流稳压电源 1台2数字函数信号发生器 1台3数字万用表 1台4电子技术综合实验箱 1台三、实验原理（一）GDP-3303型直流稳压电源1、直流稳压电源的主,要特点具有三路完全独立的浮地输出(CH1、CH2、FIXED)固定电源可选择输出电压值2.5V、3.3V和5V，适合常用芯片所需固定电源。
(2)两路（主路CHI键、从路CH2键）可调式直流稳压电源，两路均可工作在稳压、稳流工作方式，稳压值为0-32V连续可调，稳流值为0-2A连续可调。
(3)两路可调式直流稳压电源可设置为组合（跟踪）工作方式，在组合（跟踪）工作方式下，可选择：①串联组合方式（面板SER/INDEP键）：通过调节主路CH1电压、电流，从路CH2电乐、电流自动跟随主路CH1变化，输出电压最大可达两路电压的额定值之和(接线端接CHl+和CH2-)。
②并联组合方式（面板PARA/INDEP键）：通过调节主路CH1电压，从路CH2电压自动跟随主路CH1变化，两路电流可单独调节，输出电流可达两路屯流的设定值之和。
(4)锁定功能：为避免电源使用过程中，误调整电压或电流值，该仪器还设置锁定功能（面板LOCK键），当按下按键时，电压、电流调节旋钮不起作用，若要解除该功能，则艮按该键即可。
(5)输出保护功能：当调节完成电压、电流后，需通过按面板OUTPUT键才能将所调电压、电流从输出孔输出。
2、使用方法1开机前，讲电流调节旋钮调到最大值，电压调节旋钮调到最小值。
开机后再将电压旋流调到需要的电压值。
2当电源作为恒流源使用时，开机后，通过电流调节旋钮调制需要的稳流值。
3当电源作为稳压源使用时，可根据需要调节电流旋钮任意设置限流保护点。
实验1_常用电子仪器的使用及电子元器件的检测
实验1_常用电子仪器的使用及电子元器件的检测引言：电子技术是现代科学与技术的重要组成部分，而电子仪器是电子技术发展的基础与支撑，它们在数据测量与分析、信号处理与传输、控制与自动化等领域中起着重要作用。
了解和熟练运用常用电子仪器的使用方法，对于掌握电子技术实践操作和电子元器件的检测具有重要意义。
本实验旨在通过实际操作，让学生掌握常用电子仪器的基本使用方法，并学习电子元器件的检测技术。
实验目的：1.了解及掌握示波器、信号发生器、万用表等常用电子仪器的基本使用方法；2.学习并掌握电阻、电容、电感等基本电子元器件的测量与检测方法；3.培养实验操作技能，加强实践能力。
实验器材：示波器、信号发生器、万用表、电阻、电容、电感。
实验步骤：1.示波器的使用（1）将示波器插头的黄色端接地线连接到实验台的地线上，并将示波器的插头插入电源插座。
（2）按下示波器的开关，待示波器预热完成后，调整亮度和聚焦旋钮，使示波器屏幕显示清晰。
（3）使用示波器的探头，将探头的黑色插头插入示波器的CH1插孔，探头尖端（即红色插头）可用于检测电路信号。
（4）调整示波器的TIME/DIV旋钮和VOLTS/DIV旋钮，可以控制波形时间上的缩放和电压上的幅度变化。
（5）通过示波器观察电路中的信号波形。
2.信号发生器的使用（1）将信号发生器的电源插头插入电源插座，并按下开关。
（2）调节信号发生器的频率、幅度和波形等参数，可以通过旋钮或按键进行调整。
（3）通过信号发生器可以产生不同波形的信号，如正弦波、方波、脉冲波等，可以用于电路测试和信号调试。
3.万用表的使用（1）将万用表的电源插头插入电源插座，并按下开关。
（2）选择电阻测量档位，将红色万用表探头连接到待测电阻的一端，黑色探针连接到另一端，读取万用表上显示的电阻值。
（3）选择电容测量档位，将红色探头连接到待测电容的正极，黑色探针连接到负极，读取万用表上显示的电容值。
（4）选择电感测量档位，将红色探头连接到待测电感的一端，黑色探针连接到另一端，读取万用表上显示的电感值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
四. 测试技术与仪器的发展
第四阶段：虚拟仪器（VI,Virtual Instruments） 虚拟仪器的概念（VI,Virtual Instruments）是美国国家 仪器(NI,National Instruments)公司与1986年提出的。 虚拟仪器就是指在计算机上添加一层软件和一些硬件模 块，使用户操作这台通用计算机就像操作一台真实的仪器一 样，它强调软件的作用，提出了“软件就是仪器”的概念。
三. 仪器校准的基础知识
测试仪表 标准仪表
信号发生器
仪表校准框图
三. 仪器校准的基础知识
测试信号发生器 标准仪表
标准信号发生器
信号发生器校准框图
三. 仪器校准的基础知识
M1
信号发生器
测试信号变
标准仪表
换器
M2
标准信号变 换器
测 试 值 = 标 准 值 ×M1/M2
信号变换器校准框图
四. 测试技术与仪器的发展
第二代自动化测试系统的设计、使用和组装都比较 容易。
五. 自动化测试系统
第二代自动化测试系统的基本结构：
接口总线（GPIB）
测记 录设备
被测对象
五. 自动化测试系统
第二代自动化测试系统的集成步骤 ：
确定问题，即提出测试任务和解决办法； 进行测试仪器的选择，选择系统构成所需的程控仪器； 选择控制器，即计算机； 设计被测装置的测试接口； 组建自动测试系统； 编写测试程序和测试系统文件。
现代电子测量与实验技术（第一部分）
基本知识与电子测量技术的发展
一. 电子测量所涉及的范围
电能量的测量，如电压、电流和功率等
元器件和电路参数的测量，如电阻、电感、品质因数等 电信号特性的测量，如信号的波形、失真度等
电子电路性能的测量，如增益、灵敏度和噪声系数等
特性曲线的测试，如幅频特性曲线、相频特性曲线等
二. 电子测量仪器的分类
按功能分：
网络特性测量仪器 用来测量电气网络的各种特性，如网络分析仪等； 电子元器件参数测试仪器 用来测量各种电子元器件的电参数或显示特性曲线，如 晶体管参数测试仪等；
二. 电子测量仪器的分类
按功能分：
电波特性测试仪器 用来对电波传播、电磁场强度、干扰强度等参量 进行测量，如场强测试仪和EMC测试仪等； 辅助仪器 用于配合上述仪器的使用对信号进行放大、检波、 隔离和衰减等，如放大器、衰减器、检波器、滤波器 和各种交直流电源等。
三. 仪器校准的基础知识
校准的定义 将一台精度已知的仪器（标准仪器）与一台未知 精度的仪器（被校准仪器）进行比较的过程称为仪器 的校准。 校准方法 直接比较法和间接比较法。
三. 仪器校准的基础知识
直接比较法
仪表和信号发生器都是测试仪器，它们可以互相 比较，如偏离度超过允许范围即认为仪器超差。 即如校准一台仪表，则需要一台标准信号发生器， 校准发生器则需要一台标准仪表。
五. 自动化测试系统
第一代自动化测试系统 第一代自动化测试系统多为专用系统，通常是针对 某项具体的任务而设计的。 其结构特点是采用比较简单的定时器或扫描器作为 控制器，其接口也是专用的。 第一代自动化测试系统的通用性很差。
五. 自动化测试系统
自 动 驾 驶 仪 舵传 感器
第一代自动化测试系统
五. 自动化测试系统
第三代自动化测试系统 第三代自动测试系统的概念是70年代末提出的，其 设计的目标是： 充分发挥计算机的能力，取代电子设备的大部分功 能，使之成为测量仪器不可分割的组成部分，与整个系 统融为一体； 整个自动测试系统简化到仅由计算机、通用硬件和 应用软件三部分组成。
五. 自动化测试系统
第三代自动测试系统的特点 计算机或测试工作站为核心； 系统中大多硬件是通用的，配备以不同的软件可以完成 不同的功能； 计算机、取样器、激励器和测试仪相当于四块积木，软 件相当于搭积木的方法，采用不同的软件就可以搭出不 同的效果。
五. 自动化测试系统
第三代自动测试系统的组成 激励信号产生 电路 计 算 机 取样器/接收器
二. 电子测量仪器的分类
III组仪器
可工作在室外环境，要求温度为 -10 ～ 50℃，湿度 为5～90%RH（50℃时），在运输过程中允许受到振动与 冲击。
二. 电子测量仪器的分类
按功能分：
信号发生器 用来产生测量所需的各种波形的信号，如信号源等 信号分析仪器 用来观测、分析和记录各种电参量的变化，包括时域、频 域、数字域及调制域的分析仪器，如示波器等 频率和相位测量仪器 用来测量电信号的频率、时间间隔和相位，如频率计等；
五. 自动化测试系统
定义
能自动进行测量、数据处理和传输，并以适当方 式显示或输出测试结果的系统称为自动化测试系统 （ATS） 在自动化测试系统中，所有测试工作都是在预先 编制好的测试程序统一控制下自动完成的。
五. 自动化测试系统
发展： 自动化测试系统的发展阶段大致可以按构成方 式分为三代。
转台 校 准 信号 转换 元件 A/D变 换器 运算器 电源 数字逻辑 控制电路 气源 程序存储器 脉冲源 时控部分 打印机 译码器 显示器
存储器
某导弹自动驾驶仪自动测试系统方框图
五. 自动化测试系统
第二代自动化测试系统： 第二代自动化测试系统采用了标准化的通用可程控 测量仪器接口总线（GPIB）、可编程的仪器和测试控制 计算机.
三. 仪器校准的基础知识
测试仪器 标准仪器
仪表
信号发生器
仪表校准框图
三. 仪器校准的基础知识
测试仪器
标准仪器
信号发生器
仪表
信号发生器校准框图
三. 仪器校准的基础知识
标准仪器 标准仪器
信号发生器
信号变换器
仪表
信号变换器校准
三. 仪器校准的基础知识
间接比较法 标准仪表与测试仪表进行比较 标准信号发生器与测试信号发生器进行比较 标准信号变换器与测试信号变换器进行比较
激励信号 激励信号
可编 程接 口适 配器
响应信号 响应信号
被 测 系 统
二. 电子测量仪器的分类
基本分类 ： 专用仪器 为某一个和几个专门目的而设计的仪器，如电视彩 色信号发生器、光纤测试仪器等；
通用仪器 为某一个或几个电参数测量而设计的测量仪器，如 示波器、逻辑分析仪等；
二. 电子测量仪器的分类
按工作频段分： 超低频、音频、视频、高频和微波仪器 按电路原理分： 模拟式和数字式 按使用条件分： I、II、III组仪器
二. 电子测量仪器的分类
I组仪器为高精度仪器 工作温度为 10 ～ 30℃，湿度为 20 ～ 75 ％ RH （ 30℃ 时），使用时只允许有轻微振动；
二. 电子测量仪器的分类
II组仪器 工作环境为0～40℃，湿度为20～90%RH（40℃时）， 使用中允许有一般的振动和冲击 通用仪器应符合该组要求；
第一阶段：模拟仪器 其基本结构是由模拟电路或电磁机械式的，如指针式万 用表，模拟示波器等。 第二阶段：数字化仪表 将模拟信号的测量转化为数字信号测量，并以数字方式 输出测量结果，适用于快速响应和较高精度的测量，如数字 电压表、数字示波器等。
四. 测试技术与仪器的发展
第三阶段：智能仪器 内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处 理能力。 但它的功能块全部都是以硬件或固化的软件形式存在， 因此无论开发还是应用，都缺乏灵活性。 目前大部数字化仪器都属于智能仪器。
现代电子测量与实验技术
北京理工大学信息技术学院电子工程系
教学目的
学习和了解电子测量的基本知识及其技术发展方向； 掌握主要电子测量仪器的基本原理、功能与操作使用； 熟悉一些基本电参量的测量方法。
参考资料
《电子测量》 刘国林、殷贯西等编著，机械工业出版社 《现代电子测试技术》 陈光禹主编，国防工业出版社 《电子测量仪器实用大全》管致中主编，东南大学出版社 TEK、Agilent等仪器厂商的仪器使用说明书和发布的资料