第1章 电子测量与仪器基础知识
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。
第1章 电子测量原理
（7）测量环境
测量环境是指测量过程中人员、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、重 力场、电磁场、辐射、化学气雾和粉尘，霉菌以及有关电 磁量(工作电流、电压、频率、源阻抗、负载阻抗、地磁 场、雷电等)的数值、范围及其变化。
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《电子测量原理》
(补充）计量的基本概念
方式多样化，灵活 单位自愿行为
自下而上 可越级溯源 “数据”的准确性
方式单一，不灵活 政府法制行为
自上而下 强调逐级传递 “器具”的准确性
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《电子测量原理》
• 1．1．2 电子测量的意义
它的优势表现在： （1）具有极快的速度
（2）具有极精细的分辨能力和很宽的作用范围
（3）极有利于信息传递 （4）极为灵活的变换技术，有利于信息的获取 （5）巨大的信息处理能力
1．1．1 测量的基本概念
• 3．测量的组成
（2）测量过程——基本要素之间的互动关系
测量过程是测量的主体(测量人员)获取测量客体(被测对 象)的量值信息的过程。 具体的整个过程如下图所示：
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《电子测量原理》
1．1．1 测量的基本概念
开 始 被测对象 论 证 阶 段 测量任务要求 现有仪器设备
（2）离开测量就不会有真正的科学
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《电子测量原理》
1．1．1 测量的基本概念
• 1 ．测量的意义（续）
（3）在现代化的工业生产中，处处离不开测量
测量是精细加工的基础，没有测量也就没有现代化的制 造业。 生产水平越是高度发达，测量的规模就越大，需要的测 量技术与仪器也越先进。 （4）在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量 比如航空航天领域，医学生物领域，农业、气象、环境、 勘探等各学科
《电子测量技术与仪器》课程标准
附件：课程标准体例框架和要求《电子测量技术》课程标准一、课程定位（一）课程背景在线上线下交互式教学方式的大趋势下，搭建云课堂，让学生可以在线学习，在线与老师同学交流，高效而且方便，即使在线下课堂中，合理应用云平台的优质资源也可以提高实践实训的效能，《电子测量技术》教学团队开始探寻新的教学模式。
《电子测量技术》作为电类专业必修的核心专业技能课程，与电子信息工程技术专业一样有着丰厚的传承和历史底蕴，同时也承受着电子测量行业日新月异的技术革新与产业升级带来的冲击。
为了给国家，给测量行业输送更高素质更贴近行业发展的技术人才，为了更好的调动学生的积极性，培养学生严谨细致的职业素养，提升学生的就业竞争力，提高课堂教学效率和实验室设备利用率，在2020年秋季，开展了《电子测量技术》课程线上线下混合式教学。
其中以电子信息工程技术专业(3+2)作为调研分析对象，探索《电子测量与仪器》课程线上线下混合式教学的优势和可持续发展性，并对所获得的数据进行科学与客观的分析，加强反思，力求推进本课程的更新与改进。
（二）课程定位《电子测量技术》是一门实践性技术应用型课程。
是适用于电子电气类相关专业开设的一门专业技能课程。
通过本课程的学习使学生获得正确选用测量方案能力；具有正确选用仪器、仪表的能力；具有对电路测量、调试、故障排除、维修的能力；具有对常用电路进行设计、调试、检测、维护的能力。
本课程不仅为后续专业课程的学习打下基础，同时培养学生的学习能力及职业能力。
二、设计思路根据人才培养方案中对本专业学生目标能力要求，学生自身的需要、兴趣和身心发展水平，社会与行业的发展需要结合本课程目标要求在现代通用电子测量技术及仪器领域，经校内外专家论证，选择了应用最广泛，最贴合就业岗位的技术技能及仪器仪表的相关内容。
本课程在线上线下+多媒体+实训室学习情景下，模拟实际测量工作任务为教学载体，实施理论实践一体化教学。
（二）课程内容编排设计（一）课程内容选取技术内容：理论先行，系统为上，将实际测量项目与电子测量仪器测量原理及具体应用结合。
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。
电子测量的基础知识
1.1 电子测量概述
1. 1. 3 电子测量的特点
（1）测量频率范围宽 电子电气测量所遇到的测量对象，其频率覆盖范围极宽，
低至10-6 Hz以下，高至1012 Hz以上。 （2）测量的量程宽
量程是测量范围的上、下限值之差或上、下限值之比。 电子电气测量的另一个特点是被测对象的量值大小相差悬殊。
1.1 电子测量概述
1.1 电子测量概述
1. 1. 1 测量的意义和概念
测量是通过实验的方法对客观事物取得定量信息的过程。 人们通过对客观事物大量的观察和测量，形成定性和定量的 认识，经过归纳和总结，建立起各种定理和定律，而后又通 过测量来验证这些认识、定理和定律是否符合实际情况。
测量是建立在实验基础上的。从本质上说，测量包含了 两方面的含义：“测”，任何要测量的事物必须是人可感受 到的，至少是可以转换成人可感受的事物；“量”，任何要 测量的事物必须是可以量化的。
例如：高档次的数字万用表，直接测量的电阻 值为3×10-5～3×108 Ω，量程比为1﹕1013
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1.1 电子测量概述
1. 1. 3 电子测量的特点
（3）测量准确度高低相差悬殊 就整个电子电气测量所涉及的测量内容而言，测量结果
的准确度是不一样的，有些参数的测量准确度可以很高，而 有些参数的测量准确度却又相当低。
电能量的测量包括对各种频率、波形下的电压、电流、 功率、电能等的测量，对于交流电源，又分单相和三相交流 电的上述各参数的测量。
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1.1 电子测量概述
1. 1. 2 电子测量的内容
（2）电信号特性测量 电信号特性的测量可分为时域特性测量、频域特性测量
和数据域测量，具体包括对波形特征、波形参数、频率、周 期、相位差、失真度、调幅度、调频指数、频谱特性、群迟 延、信号带宽以及数字信号的逻辑状态等的测量。
第1章电子测量与仪器基础知识
解：△U1=U1x—U1A=98—100=-2V
△U2=U2x—U2A=9—10=-1V
|△U1|＞|△U2| ，两者的相对误差分别为
A1
U 1 U1A
2 100
100%
2%
A2
U 2 U 2A
1 10
100%
10%
| A1| A2
，说明U2的测量准确度低于U1。
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知识重点
1.电子测量的内容。 2.电子测量方法的分类。 3.测量误差的表示方法、来源及分类。 4.测量结果的表示。 5.电子测量仪器的分类及误差。
1. 测量误差的表示方法。
教
知识难点
2. 测量结果的表示。
3.有效数字的处理。
推荐教学方式
1.从测量误差的实际应用入手，通过对应用的分析，加深对测量误差的感性 认识。
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2、有效数字及有效数字位
②“0”在最左面为非有效数字。例如0.03kΩ，两个零均为非有效 数字。“0”在最右面或两非零数字之间均为有效数字，不得在数据 的右面随意加“0”。
③ 有效数字不能因选用的单位变化而改变。如测量结果为2.0A， 它的有效数字为二位。如改用mA做单位，将2.0A改写成 2000mA，则有效数字变成四位，是错误的，应改写成
，此时它的有效数字仍为二位。
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3、数字的舍入规则
超过保留位数的有效数字，应予删略。删略的原则如下：
（1）四舍六入。
（2）若大于保留数字末位数为“5”时
①如“5”后为非0数，则“入”
②如“5”后为0,则“求偶数法则”，——即是原为奇数则加1变为偶数，原为偶数不变。
教案 电子测量与仪器(电子工业出版社第2版)配套教案
高等职业教育电子信息类贯通制教材（电子技术专业）电子测量与仪器（第2版）教学指南宋悦孝主编张伟主审Publishing House of Electronics Industry北京• BEIJING前言为了配合《电子测量与仪器（第2版）》课程的教学，体现教材的编写特色，更好地为读者服务，编写此教学资料。
教学资料内容有三个部分：第一部分是教学指南，包括了课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学时间分配。
第二部分是电子教案，采用PowerPoint课件形式。
教师可以根据不同的教学要求按需选取和重新组合。
第三部分是习题答案，给出了每道习题的解答过程。
限于编著者水平，教学资料中有错误或不妥之处，请读者给予批评指正。
编者《电子测量与仪器（第2版）》教学指南一、课程的性质与任务本课程是高等职业技术学校工科应用电子技术类专业的一门主干专业课程。
它的目标是使学生具备从事相关专业的高素质劳动者和中高级专门人才所必需的电子测量与仪器的基本知识和基本技能；并为提高学生的全面素质、增强适应职业变化的能力和继续学习的能力打下良好的基础。
二、教学提要、课程内容、教学要求第1章电子测量与仪器的基本知识1. 电子测量概述●了解电子测量的基本概念及测量结果表示的注意事项。
●了解电子测量的内容。
（自学）●了解电子测量方法的分类原则、分类结果，正确选择测量方法的原则。
（自学）2. 测量误差的基本概念●灵活掌握测量误差的表示方法。
●了解测量误差的来源与分类。
（自学）●掌握测量误差按性质的分类、特点与减小措施。
3. 电子测量仪器的基本知识●了解电子测量仪器的发展。
（自学）●了解虚拟仪器的组成与特点。
●掌握电子测量仪器的主要性能指标。
●了解电子测量仪器的分类。
（自学）●掌握电子测量仪器误差的分类与定义。
4. 测量结果的表示及测量数据的处理●明确测量结果数字表示方法与物理意义。
●理解有效数字的定义，明确有效数字的物理意义。
●了解有效数字位数取舍的方法与运算规则●掌握有效数字的舍入规则，会对测量结果进行简单的数据处理。
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同是周四的天数依次加7，如1，1+7=8，8+7=15，15+7=22，22日已经接近24日，所以往后写到24。
（3）如果隔天计算经过时间，要分两天计算。
例如：小红昨天晚上9:30睡觉，今天早晨6:00起床，睡了多长时间？12时－9时30分=2小时30分2小时30分＋6小时=8小时30分答：小红睡了8小时30分。
11、各类节日：目录1.1 电子测量和仪器的基本知识 (2)1.1.1 电子测量的意义 (2)1.1.2 电子测量的内容 (2)1.1.3 电子测量的特点 (3)1.2 电子测量方法的分类 (3)1.2.1 按测量方式分类 (4)1.2.2 按被测信号性质分类 (4)1.3 测量误差的基本概念 (5)1.3.1 重要概念 (5)1.3.2 测量误差的表示方法 (5)1.3.3 测量误差的来源与分类 (7)1.4 测量结果的表示和有效数字 (8)1.4.1 测量结果的表示 (8)1.4.2 有效数字和有效数字位 (8)1.4.3 数字的舍入规则 (9)1.5 电子测量仪器的基本知识 (9)1.5.1 电子测量仪器的分类 (9)1.5.2电子测量仪器的误差 (11)1.5.3 电子测量仪器的正确使用 (11)1.6 参考文献 (12)知识点1.1 电子测量和仪器的基本知识测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程。
测量结果= 数值(大小及符号) + 单位。
注意：没有单位的量值是没有物理意义的。
1.1.1 电子测量的意义随着测量学的发展和电子学的应用，诞生了以电子技术为手段的新的测量技术，即电子测量。
如用数字万用表测量电压、用频谱分析仪监测卫星信号等。
电子测量是测量学的一个重要分支，是测量技术中最先进的技术之一。
目前，电子测量不仅因为其应用广泛而成为现代科学技术中不可缺少的手段，同时也是一门发展迅速、对现代科学技术的发展起着重大推动作用的独立科学。
随着电子测量仪器与通信技术、总线技术、计算机技术的结合，出现了“智能仪器”、“虚拟仪器”、“自动测试系统”，丰富了测量的概念和发展方向。
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U 1 2 100% 2% A1 U 1 A 100
U 2 1 100% 10% A2 U 2 A 10
|
A1
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A2
，说明U2的测量准确度低于U1。
【例1-2】 被测电压的实际值在10V左右，现有150V、0.5级和 15V、1.5级两块电压表，问选用哪块表更为合适？ 解：若使用150V、0.5级电压表它的最大绝对误差为：
3、选择测量方法的原则
根据被测量本身的特性、所需要的精确程度、环境条件及 所具有的测量设备等因素，综合考虑，选择合适的测
量方法。只有选择正确的测量方法，才能使测量得到
精确的测量结果；否则，可能会出现下列问题： 1. 出错误的测量数据，测量结果不能信赖。 2. 坏测量仪器、仪表或被测设备、元器件。 在选择测量方法时，如果必要，还要制订正确的测量方案。
泛而成为现代科学技术中不可缺少的手段，同时也是一
门发展迅速、对现代科学技术的发展起着重大推动作用 的独立学科。从某种意义上说，近代科学技术的水平是 由电子测量的水平来保证和体现的。电子测量的水平是 衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。
2、电子测量的内容
1)、 电能量的测量，如电流、电压、功率等的测量。 2 ）、电路、元器件参数的测量，电阻、电感、电容、阻 抗的品质因数、电子器件参数等的测量。 3）、 电信号特性的测量，如频率、波形、周期、时间、 相位、谐波失真度、调幅度及逻辑状态等的测量。 4 ）、电路性能的测量，如放大倍数、衰减量、灵敏度、 通频带、噪声指数等的测量。 5）、 特性曲线的显示，如幅频特性、器件特性等的显示。
说明：由此可见，在测量中，应根据被测量的大小，合理选择仪表量程，并兼顾准确 度等级，而不能片面追求仪表的级别
1、测量误差的表示方法
（2）修正值 与绝对误差的绝对值大小相等，但符号相反的量值， 称为修正值，用c表示。 （2.3） 对测量仪器进行定期检查时，用标准仪器与受检仪器 相对比，以表格、曲线或公式的形式给出受检仪器的 修正值。在日常测量中，使用该受检仪器测量所得到 的结果应加上修正值，以求得被测量的实际值，即 （2.4）
值的依从关系。
测量结果的量值由两部分组成：数值（大小及符号） 和相应的单位名称。没有单位的量值是没有物理意义的。
测量是一种比较过程，把被测量与同种类的单位量 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。被测量的数值与所选单位成反比。
1.2
功放静态参数测量与调试
1、电子测量的意义 电子测量涉及极宽频率范围内所有电量、磁量以及 各种非电量的测量。目前，电子测量不仅因为其应用广
3、电子测量的特点
1）、测量频率范围宽 2）、量程宽 3）、 测量准确度高
4）、测量速度快
5）、易于实现遥测 6）、 易于实现测量自动化和测量仪器微机化
1.3电子测量方法的分类
1、按测量方式分类
1）、直接测量
2）、间接测量
3）、组合测量
2、按被测信号的性质分类
1）、时域测量 2）、频域测量 3）、数据域测量 4）、随机测量
1、测量误差的表示方法
2）相对误差
绝对误差虽然可以说明测量结果偏离实际值的情况，但不 能确切反映测量的准确程度，不便于看出对整个测量结果 的影响。因此，除绝对误差外，还有相对误差。
绝对误差与被测量的真值之比，称为相对误差（或称相 对真误差），用表示 （2.5）
2、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
U m 0.5% 150V 0.75V
若表头的示值为10V，则测量的相对误差
1为
0.75V 1 100% 7.5% 10V
同理，用15V、1.5级电压表测量，则相对误差
2 为：
显然，应选用15V、1.5级电压表。
1.5% 15V 2 100% 2.25% 10V
1.4 测量误差的基本概念
1、测量误差的表示方法
测量误差有两种表示方法：绝对误差和相对误差。 1）、绝对误差 （1）定义：由测量所得到的被测量值x与其真值之差， 称为绝对误差，即 ( 2.1 ) 式中， 为绝对误差。 由于测量结果x总含有误差，x可能比大，亦可能比小， 因此既有大小，又有正、负。其量纲和测量值相同。
教学导航
1.电子测量的内容。 2.电子测量方法的分类。 3.测量误差的表示方法、来源及分类。 4.测量结果的表示。 5.电子测量仪器的分类及误差。 1. 测量误差的表示方法。 2. 测量结果的表示。 3.有效数字的处理。 1.从测量误差的实际应用入手，通过对应用的分析，加深对测量误差的感 性认识。 2.另举一实例，进行案例分析，介绍测量误差，巩固理论知识，将理论与 实际结合起来，同时拓展学生知识面。 4学时 1.本章注重对概念、各种测量仪器分类、误差等的理解。 2.通过案例，掌握测量误差，并对它进行实际应用。 3.查有关资料，加深理解，拓展知识面。
3、测量误差的分类
1）、系统误差 2）、随机误差 3）、疏失误差
1.5 测量结果的表示及有效数字
1、测量结果的表示
测量结果的数字式表示：它包括一定的数值（绝对值的大
小及符号）和相应的计量单位。例如7.1V、465kHz等。
有时为了说明测量结果的可信度，在表示测量结果时，还 要同时注明其测量误差值或范围。例如（4.32±0.01）V， （465±1）kHz等。
知识重点
教
知识难点
推荐教学方式
建议学时 推荐学习方法 学 必须掌握的 理论知识 必须掌握的技能
1.测量误差的表示方法、来源及分类。 2.测量结果的表示。
能够熟练认识各种测量仪器并能正确表示测量结果。
1.1测量及其意义
测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程。在 这种认识过程中，人们依据一定的理论，借助于专门的 设备，通过实验的方法求出被测量的量值或确定一些量
【例1-1】 两个电压的实际值分别为U1A=100V，U2A=10V；测量值 分别为U1x=98V，U2x=9V。求两次测量的绝对误差和相对误差。 解：△U1=U1x—U1A=98—100两者的相对误差分别为