电子测量技术

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1、*1*1*1*1*1目 录退 出下一页上一页最后一页第10章 现代电子测量仪器第1章 电子测量第2章 信号源第3章 示波器第4章 电子计数器第5章 电子电压表第6章 扫频仪第7章 晶体管特性图示仪第8章 失真度仪第9章 万用电桥和Q表目 录1*2*2*2*2*2目 录退 出下一页上一页最后一页1.1概述1.2电子测量仪器1.3电子测量方法1.4测量误差1.5实训章节目录2*3*3*3*3*3目 录退 出下一页上一页最后一页第 1 章电子测量n本章要点 n电子测量的意义、内容、特点n电子测量仪器的分类、用途、典型仪器及使用常识n电子测量的方法、分类 n电子测量的误差及减小误差的方法 3*4*4*

2、4*4*4目 录退 出下一页上一页最后一页1.1概述n1.1.1 测量和电子测量的意义 1. 测量（1）量体裁衣就是一个测量的例子。 （2）在初中做化学实验的时候，总是要用量 杯，定量取参加反应的溶液，这也是测量。 （4）在生活、生产和科学实验中，随时都 要测量。 （3）机器设备的研制、检测和使用过程中的 调试，都要依赖测量技术去实现。 4*5*5*5*5*5目 录退 出下一页上一页最后一页3.电子测量（1）广义上的定义是用电子线路制造成的仪器进行 的测量都称为电子测量。 （2）从狭义来讲，电子测量是指利用电子线路制造的 仪器用来测量电的量值。 2.测量的意义（1）测量是人类认识自然和改造自然

3、的一个重要手 段。 （2）测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验 过程。5*6*6*6*6*6目 录退 出下一页上一页最后一页v电的量值包括：a.电能量:电压、电流、功率。b.电路参数：电阻、电容、电感、阻抗、品质 因数。c.电信号特性：波形、频率、相位等。6*7*7*7*7*7目 录退 出下一页上一页最后一页4.电子测量的意义（1）电子测量是测量学的重要组成部分； （2）使电子测量技术得到广泛应用，从而推动了 电子和其它行业的发展；（3）电子测量技术的发展，不仅标志着测量技术 的提高，而且推动了整个科学技术的发展和人类的 进步。7*8*8*8*8*8目 录退 出下一页上一页最后一页n1.1

4、.2电子测量的特点1.测量频率范围宽：2.测量量程范围宽： 3.测量精确度很高 ： 4.测量速度快： 5.容易实现自动遥测：10-51012Hz 量值比：1：1022 10-1310-14Hz 计算机、计算机网络 传感、计算机8*9*9*9*9*9目 录退 出下一页上一页最后一页1.直接测量与间接测量 （1）直接测量法测量电参数时，可由仪器的表盘或显示器直接读 出被测量的数值，对某一未知量直接进行测量，从而 得到被测量值的测量方法称为直接测量。例如，用频率计测量频率，用电流表串入电路中测量 电流，都属于直接测量。直接测量法直观迅速。n1.1.3电子测量的分类9*10*10*10*10*10目

5、录退 出下一页上一页最后一页（2）间接测量法先用仪器测量一个与被测量有间接关系的间 接测量，再通过这一间接量与被测量之间的函数 关系，通过计算而得到测量结果的测量方法称为 间接测量。例如，测量已知电阻两端的电压，电阻消耗的功 率可以用公式P=U 2/R（U是电阻两端的电压，R是 电阻的阻值），求出功率。10*11*11*11*11*11目 录退 出下一页上一页最后一页（3）组合测量法在测量中被测量值不能一次得出结果，需要通 过测量几个未知量，然后通过被测量与这几个未知 量之间的方程组求解，得到被测量结果。 11*12*12*12*12*12目 录退 出下一页上一页最后一页2.按被测信号特性分类

6、 （1）时域测量测量被测对象在不同时间的特性。例如，用示波器测量被测信号的波形，测量它的幅 度、周期、上升沿和下降沿及动态电路的瞬态过程 。（2）频域测量频域测量是测量被测对象在不同频率时的特性 ，主要测量被测量与频率之间的关系。例如，用扫频仪测量电视机图象中放的幅频特性。12*13*13*13*13*13目 录退 出下一页上一页最后一页（3）数据域测量数据域测量是对数字系统逻辑特性进行 的测量。数据域测量可以同时观察多条数据通道 上的逻辑状态或显示某条数据线上的时序波形 ，也可以用计算机分析大规模集成电路芯片的 逻辑功能。13*14*14*14*14*14目 录退 出下一页上一页最后一页n1

7、.1.4 电子测量的内容电子测量的内容很多，大概分为四大类：1 电路元件参数包括电阻、电抗、阻抗、电感、电容、品质 因数、 介质常数、导磁率、晶体管等。2 电能量包括电压、电流、功率、电场强度、电磁干 扰及噪声等。14*15*15*15*15*15目 录退 出下一页上一页最后一页3信号特征包括频率、相位、幅度、上升沿、下降沿 、调制度、频谱、信噪比等。4电路性能包括灵敏度、选择性、频带宽度、分辨力、 增益、衰减、驻波比、反射系数、噪声系数 等。 15*16*16*16*16*16目 录退 出下一页上一页最后一页1.2 电子测量仪器 n 电子测量仪器种类繁多。n 根据测量精度的要求不同，既有高精

8、度的， 也有普通的，甚至还有简易的；n 根据用途分类有专业用仪器和通用仪器。专 业用仪器是指各专业中测量特殊参量的仪器， 如心电图仪就是用于医疗专业的；n 通用示波器则是用于测量电路及电路调试、 维修和电子元件。这里主要是介绍用于电子和 通信类的通用仪器。16*17*17*17*17*17目 录退 出下一页上一页最后一页1 集中参数测量仪器（1）用途测量电阻、电容、电感值。（2）典型仪器Q表、万能电桥、电容电感测量仪。 n1.2.1 常见的电子测量仪器17*18*18*18*18*18目 录退 出下一页上一页最后一页2 器件参数测量仪器（1）用途测量各种电子器件的参数，如晶体二极管的输入 特性

9、，晶体三极管的放大倍数。（2）典型仪器晶体管特性图示仪。3 电平测量仪器（1）用途测量电能的量，包括电流、电压、电功率。18*19*19*19*19*19目 录退 出下一页上一页最后一页（2）典型仪器电流表、电压表、电平表、多用表、功率表 。4 信号发生器（1）用途用仪器产生的低频信号、高频信号、脉冲信 号等对电子产品进行调试和维修。（2）典型仪器低频信号发生器、高频信号发生器、脉冲信 号发生器和函数发生器。19*20*20*20*20*20目 录退 出下一页上一页最后一页5 时间频率测量仪器（1）用途用于测量周期性曲线的频率、周期、脉冲数。（2）典型仪器频率计。6 信号波形测量仪器（1）用途

10、观察电信号电压或电流与时间之间的关系。（2）典型仪器示波器。 20*21*21*21*21*21目 录退 出下一页上一页最后一页7 网络参数测量仪器（1）用途测量网络的频率特性、相位特性、噪声特性等。（2）典型仪器扫频仪。8 数据域测试仪器（1）用途 研究以离散时间或事件为自变量的数据流。（2）典型仪器逻辑分析仪。21*22*22*22*22*22目 录退 出下一页上一页最后一页9 计算机仿真测量（1）用途可以避免受实验时间和设备的限制，方便设计 电路。（2）典型软件EWB。22*23*23*23*23*23目 录退 出下一页上一页最后一页n1.2.2 电子测量仪器的使用常识 要使电子测量仪器

11、正常的工作，必须要注意它 的使用条件和使用方法。 因为电子测量仪器是由电阻、电容、电感、晶 体管、集成电路等多种电子元件及零部件构成的， 那么，仪器就会受到温度、电压、电流、湿度、振 动、电磁干扰等因素的影响。 如何保证电子测量仪器的正常工作，获取准确 的测量数据，保障电子测量仪器的完好和测量人员 的操作安全，是电子测量仪器使用的首要问题。23*24*24*24*24*24目 录退 出下一页上一页最后一页（1）电源使用仪器前最首要的问题是检查仪器的供电要 求。（2）仪器的连接 仪器的电源插头应该采用“三星”插头， “中星” 应与仪器的外壳相连接。 仪器的放置既要考虑到仪器连线的方便，又要考 虑

12、到仪器的散热，尽量不要重叠放置。1 电源和仪器的连接24*25*25*25*25*25目 录退 出下一页上一页最后一页 同时使用几台仪器时，测试线的连接要尽量 短，减少信号的衰减，尽量减少测试线的交叉， 以免信号相互串扰产生寄生振荡。 技术接地是指仪器的测试端口标有“” 的点 ，它应与被测电路的技术接地点连在一起。25*26*26*26*26*26目 录退 出下一页上一页最后一页2.环境因素 根据电子测量的性质和各种电子测量仪器的技 术要求不同，环境因素对测量的影响也不同。 为了达到最佳的测量效果，国际电工委员会（ IEC）对不同的电子测量仪器的工作环境分别作了 规定，我国也制定了相应的部颁标

13、准（SI2075-82 标准）。 从环境影响角度考虑，可以把电子测量仪器分 成三类：26*27*27*27*27*27目 录退 出下一页上一页最后一页（1）高精度仪器高精度仪器测量精度高，相应的测量电路比较 复杂。安装高精度仪器的房间要安装空调，以保证 仪器正常使用。（2）通用仪器通用仪器对温度的要求不高，用于一般的环境 。它允许受到一般的振动和冲击。（3）特殊仪器特殊仪器是指在特殊环境使用的仪器。它可以 在气温较低或有大量热源的高温环境下工作，使用 时允许受到振动和冲击。27*28*28*28*28*28目 录退 出下一页上一页最后一页1.3 电子测量方法 n1.3.1 按获得读数的方法分类

14、1 直读法用能够直接指示或显示被测参数的电子仪器 进行测量称为直读法。例如，用电压表测量电压，指针的偏转位置反映 了被测电压的大小，我们可以直读电压值。28*29*29*29*29*29目 录退 出下一页上一页最后一页2 比较法用被测量和已知量进行比较而得到测量参数的 方法。它有下面几种：（1）替代法在仪器上用已知量的标准元件代替未知的被测 元件，如果两次测量仪器的读数相同，则未知量等 于已知量。如利用Q表测量电感量。（2）差值法仪器测量的读数是未知量和标准已知量的差值 。29*30*30*30*30*30目 录退 出下一页上一页最后一页（3）重合法在测量过程中，将未知量变为一系列均匀出 现的

15、记号或信号，并和对应已知量的一系列均匀 出现的记号或信号作比较，观察它们重合的情况 ，确定被测量的值。30*31*31*31*31*31目 录退 出下一页上一页最后一页n1.3.2 根据测量结果的方法分类 在仪器上直接获得测量结果并进行读数，称为直 接测量。如用频率计测量频率。 1 直接测量在这种测量中，是测量一个与被测量有着某种函数关 系的量，再利用函数关系计算出被测量。如测量放大电路的集电极电流，我们可以测量发射极 上电阻的电压，再通过部分电路的欧姆定律计算出集 电极电流。2 间接测量31*32*32*32*32*32目 录退 出下一页上一页最后一页在测量中被测量值不能一次得出结果，需要通 过测量几个未知量，然后通过被测量与这几个未知 量之间的方程组求解，得到被测量的结果。例如，在电阻与温度的关系式：Rt=R201+（t-20 ）+(t-20)2中的和测定。可以立方程求解3.组合测量法 Rt1=R201+（t1-20）+(t1-20)2Rt2=R201+（t2-20）+(t2-20)2解出和的这些测量结果。 32*33*33*33*33*33目 录退 出下一页上