电子测量与仪器教案打印

编号：HTZY-P14-R2120102011 学年第 二学期教 案（封面）课程名称： 电子测量与仪器 教 研 室： 电测与通信 授课班级： 09 电气一/二 任课教师： 喻尤芬 使用教材： 电子测量与仪器 贵州航天职业技术学院2011 年 3 月教 案（首页）课程名称 电子测量与仪器 总计： 60 学时课程类别 必选 学分 3.5任课教师 喻尤芬讲课： /48 学时实验： 12 学时上机： 学时授课对象 专业（教学）班级：09 电测、09 通信教材信息和主要参考资料教材：电子测量技术与仪器徐洁主编 机械工业出版社出版 ISBN978-7-111-11061-3电子测量技术与仪器实训肖萍主编机械工业出版社出版教学目的和要求该课程是在对电子类专业基础课程（电路分析、模拟电路和数字电路等课程）学习的基础上开设的，为该专业学生打下扎实的专业基础课程内容与基本要求。教学重点及难点本课程是测控技术与仪器类专业的专业课程。在该专业的教学计划中，电子测量与仪器是一门实践性较强的技术课程，它的目的和任务是使学生获得电子测量方面的基本理论，基本知识和基本技能，理解电子测量的原理和测试技术，掌握测量仪器的使用注：课程类别：必选、限选、任选、实验课教案格式电子测量与仪器 课程教案课次 1授课类型（请打） 理论课 讨论 实验 习题 其他课时安排 2授课题目（教学章、节或主题）：第一章 电子测量与仪器的基础知识教学目的、要求（分掌握、熟悉、理解三个层次）：掌握电子测量仪器基本知识，理解电子测量的特点教学重点及难点：重点：电子测量与仪器的含义与地位 难点：电子测量方法。 教 学 基 本 内 容 方法及手段（可增加页）1.测量的目的就是取得用数值和单位共同表示的被测量的结果，是人们借助于专门的设备，依据一定的理论，通过实验的方法将被测量与已知同类标准量进行比较而取得测量结果。被测量的结果必须是带有单位的有理数，例如，某测量结果为 9.3V 是正确的，而测得的结果为 9.3 或 V 是错误的。广义的电子测量是指利用电子技术进行的测量。狭义的电子测量是指对电子技术中各种电参量所进行的测量。2.电子测量技术及电子测量仪器的应用十分广泛、发展十分迅速，对科学技术的发展起着巨大的推动作用，从某个意义来说，电子测量水平代表着一个国家的科技水平的高低。这是因为电子测量有着其他测量无法相比的众多优点。3. 测量结果可以通过不同的测量方法来取得。电子测量的方法有很多种，如直接测量、间接测量与组合测量等。多媒体讲解作业、讨论、思考题：P10(1，2)课后小结：填表说明：1.每项页面大小可自行添减，一次课写一份上述格式教案。2.课次为授课次序，填第 1、2、3等3.方法及手段如：举例讲解、多媒体讲解、模型、实物、挂图、音像讲解等教案格式电子测量与仪器 课程教案课次 2授课类型（请打） 理论课 讨论 实验 习题 其他课时安排 2授课题目（教学章、节或主题）：第一章 电子测量与仪器的基础知识教学目的、要求（分掌握、熟悉、理解三个层次）：掌握电子测量仪器的主要技术指标，电子测量仪器的误差教学重点及难点：固有误差 ，基本误差，工作误差，影响误差教 学 基 本 内 容 方法及手段（可增加页）1.电子测量仪器的技术指标主要包括频率范围、准确度、量程与分辨力、稳定性和可靠性、环境条件、响应特性以及输入输出特性等。测量准确度通常以容许误差或不确定度的形式给出。不确定度是指在对测量数据进行处理的过程中，为了避免丢失真实数据而人为扩大的测量误差，由于它在一定程度上能反映出测量数据的可信程度而得名，不确定度的数值越大，丢失真实数据的可能性越小，即可信度越高。容许误差是为了描述测量仪器的测量准确度而规定的，利用仪器进行测量时，允许仪器产生的最大误差。2. 电子测量仪器的误差是指由于受测量仪器等因素的影响而产生的测量误差，是误差的主要来源，也是电子测量仪器的一项重要质量指标3.影响误差用于表明某一项影响量（即影响因素）对仪器测量误差的影响。例如温度误差、频率误差等。一般在某一影响量对测量影响比较大时才给出，它是一种误差的极限。稳定误差是仪器标称值在其他影响量和影响特性保持恒定的情况下，在规定时间内产生的误差极限。习惯上以相对误差形式给出或者注明最长连续工作时间多媒体讲解作业、讨论、思考题：P10(3-6)课后小结：填表说明：1.每项页面大小可自行添减，一次课写一份上述格式教案。2.课次为授课次序，填第 1、2、3等3.方法及手段如：举例讲解、多媒体讲解、模型、实物、挂图、音像讲解等教案格式电子测量与仪器 课程教案课次 3授课类型（请打） 理论课 讨论 实验 习题 其他课时安排 2授课题目（教学章、节或主题）：测量误差及处理教学目的、要求（分掌握、熟悉、理解三个层次）：掌握测量误差的基本概念，分类及特点，熟悉测量误差的来源。教学重点及难点：重点：绝对误差及相对误差的特点及计算难点：测量结果的表示及测量数据的处理教 学 基 本 内 容 方法及手段（可增加页）1.测量的目的是得到被测量的真实结果，即真值，但由于人们对客观规律认识的局限性，不可能得到被测量的真值。测量值与被测量真值之间的差异称为测量误差。测量误差的表示方法有三种：绝对误差、相对误差和容许误差。1. 绝对误差 （1）定义 测量所得的测量值 x 与真值 A0 之差称为绝对误差，用 x 表示，即 x=xA0 式中，x 称为被测量的给出值、示值或测量值，习惯上统称为示值；A0 称为被测量的真值。 注意示值和仪器的读数是有区别的，读数是从仪器刻度盘、显示器等读数装置上直接读到的数字，而示值则是由仪器刻度盘、显示器上的读数经换算而成的2. 相对误差包括实际相对误差、示值相对误差和满度相对误差。3 可见，对于同一仪表，所选量程不同，可能产生的最大绝对误差也不同。而当仪表准确度等级选定后，测量值越接近满度值时，测量相对误差越小，测量越准确。因此，一般情况下应尽量使指针处在仪表满度值的三分之二以上区域。但该结论只适用于正向线性刻度的一般电工仪表。对于万用表电阻挡等这样的非线性刻度电工仪表，应尽量使指针处于满度值的 1/2 左右的区域。 相对误差只有大小和符号，没有单位。多媒体讲解作业、讨论、思考题：P10 (7-10)课后小结：填表说明：1.每项页面大小可自行添减，一次课写一份上述格式教案。2.课次为授课次序，填第 1、2、3等3.方法及手段如：举例讲解、多媒体讲解、模型、实物、挂图、音像讲解等教案格式电子测量与仪器 课程教案课次 4授课类型（请打） 理论课 讨论 实验 习题 其他课时安排 2授课题目（教学章、节或主题）：第 2 章 电压测量与电压表教学目的、要求（分掌握、熟悉、理解三个层次）：掌握电压测量的基本要求，交流电压的表征。熟悉电子电压表的分类。教学重点及难点：重点：流电压的表征量包括平均值 、峰值 、有效值 U 以及波形因数 KF、波峰因数 KP。难点：模拟式交流电压表有放大检波式、检波放大式和外差式等三种不同的结构形式教 学 基 本 内 容 方法及手段（可增加页）1. 电压测量是电子测量的基础，基本的电压测量仪器是电压表。电压表、示波器、计数器是电子测量三大仪器。在实际测量中，被测电压具有频率范围宽、幅度差别大、波形种类多等特点，电压测量应满足下列基本要求：2. 平均值简称为均值，是指波形中的直流成分，所以纯交流电压的平均值为零。为了更好地表征交流电压的大小，交流电压的平均值特指交流电压经过均值检波后波形的平均值，它分为半波平均值 和全波平均值；交流电压的峰值是指交流电压在一个周期内（或一段时间内）以零电平为参考基准的最大瞬时值，记为 （或 UP） ，分为正峰值 （或 UP+）和负峰值 (或 UP-)。一般情况下，正峰值 和负峰值 并不相等，峰值与振幅值Um 也不相等，这是因为振幅值是以电压波形的直流成分为参考基准的最大瞬时值。交流电压的大小通常是指它的有效值 U，有效值又称为均方根值，是根据它的物理定义来确定的3. 电子电压表简称为电压表，分为模拟式电压表和数字式电压表。多媒体讲解作业、讨论、思考题：P38（1-3）课后小结：填表说明：1.每项页面大小可自行添减，一次课写一份上述格式教案。2.课次为授课次序，填第 1、2、3等3.方法及手段如：举例讲解、多媒体讲解、模型、实物、挂图、音像讲解等教案格式电子测量与仪器 课程教案课次 5授课类型（请打） 理论课 讨论 实验 习题 其他课时安排 2授课题目（教学章、节或主题）：第二章 2.2 电流，电压测量的基本方法教学目的、要求（分掌握、熟悉、理解三个层次）：掌握电流的测量，电压的测量，均值电压表，有效值电压表峰值电压表的结构及特点理解他们的不同计算方法教学重点及难点：电流的测量，电压的测量，均值电压表，有效值电压表峰值电压表的结构及特点教 学 基 本 内 容 方法及手段（可增加页）1.磁电式直流电流表（即表头）可以直接用来测量较小的直流电流，测量时应与被测电路串联，而且允许通过的电流较小，如果电流过大，将损坏表头，通常用作检流计、微安表和小量程毫安表。为了扩大表头的电流量程，常采用与表头并联电阻的方法，此并联电阻称为分流电阻或分流器，如图 3.6(a)和图 3.6(b)所示分别为开路式分流器和闭路式环形分流器。改变分流器阻值的大小可以改变电流表的量程，RP 为电流表表头内阻2. 磁电式电流表指针偏转角度 与被测电流 I 成正比，当它具有一定内阻时，偏转角度与其两端的电压也成正比，它可以用来测量直流电压。但因为表头的内阻不大，允许通过的电流又小，所以测量电压的范围很小，一般为毫伏级。为了测量大电压，常采用与表头串联电阻的方法，此电阻称为分压电阻，如图 3.7 所示。改变分压电阻可以改变电压表的量程3. 模拟式交流电压表主要分为高频电压表和低频电压表。高频电压表一般采用检波放大式结构，多采用峰值检波器检波，故称之为峰值电压表。低频电压表通常称为交流电压表或交流毫伏表，一般采用放大检波式结构，利用平均值检波器或有效值检波器检波，分别构成均值电压表和有效值电压表多媒体讲解作业、讨论、思考题：P38（4-7）课后小结：填表说明：1.每项页面大小可自行添减，一次课写一份上述格式教案。2.课次为授课次序，填第 1、2、3等3.方法及手段如：举例讲解、多媒体讲解、模型、实物、挂图、音像讲解等教案格式电子测量与仪器 课程教案课次 6授课类型（请打） 理论课 讨论 实验 习题 其他课时安排 2授课题目（教学章、节或主题）：第二章 2.4 数字电压表教学目的、要求（分掌握、熟悉、理解三个层次）：掌握数字电压表的结构及特点。熟悉数字电压表的技术指标，了解万用表的结构特点教学重点及难点：数字电压表的结构及特点教 学 基 本 内 容 方法及手段（可增加页）1. 与模拟式电压表相比，数字电压表具有精度高、测速快、抗干扰能力强和便于实现电压测量智能化与自动化等优点，应用比较广泛。但由于不能较直观地观测到交变电压的变化情况，故不能完全替代模拟式电压表。在此，我们仅讨论直流数字电压表。2. 数字电压表的核心是 A/D 变换器，应用比较广泛的是双积分式 A/D变换器以及逐次比较式 A/D 变换器。1. 双积分式 A/D 变换器双积分式 A/D 变换器即双斜式 A/D 变换器，属于 V-T 型积分式 A/D 变换器。它将直流电压与基准电压的比较通过两次积分变换为两个时间段的比较，并由此将模拟电压变换为与其输入电压的平均值（即输入直流电压）成正比的时间段，时间段的长短则由计数器来测定，计数器所得的计数值即 A/D 变换的结果。双积分式 A/D 变换器的工作过程分为准备、取样和比较三个3. 三次积分式 A/D 变换器又称为三斜式 A/D 变换器，它是将双积分式 A/D 变换器的第二次积分（定值反向积分）分成两次进行：粗积分、精积分。其目的是加快变换速度、减小变换误差。三次积分式 A/D 变换器的工作过程分为准备、取样、粗积分和精积分四个阶段，在此主要介绍后三个阶段的工作过程。多媒体讲解作业、讨论、思考题：P38（8-14）课后小结：填表说明：1.每项页面大小可自行添减，一次课写一份上述格式教案。2.课次为授课次序，填第 1、2、3等3.方法及手段如：举例讲解、多媒体讲解、模型、实物、挂图、音像讲解等教案格式电子测量与仪器 课程教案课次 7授课类型（请打） 理论课 讨论 实验 习题 其他课时安排 2授课题目（教学章、节或主题）：第三章 波形测试与仪器 教学目的、要求（分掌握、熟悉、理解三个层次）：掌握示波器按其性能、结构的分类及特点 理解波形测试的基本原理教学重点及难点：通用示波器的用途性能结构。阴极射线示波管教 学 基 本 内 容 方法及手段（可增加页）1. 电子示波器简称为示波器，它借助阴极射线示波管（CRT，Cathode Ray Tube）电子射线的偏转将电信号变换成可见图像，实现波形的显示，实现电压、周期、频率、时间、相位、调制系数等参数的测量。示波器也是构成特性曲线测试仪器等的重要组成部分，例如晶体管特性图示仪、扫频仪等，阴极射线示波管是示波器重要组成部分，用来将电信号变换为光信号而加以显示。CRT 主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三大部分组成，它们都封装在密闭呈真空的玻璃壳内。偏转系统的作用是：扫描电压、被测信号加到 X、Y 偏转板上时，各自在 X、Y 偏转板间形成偏转电场，分别使电子束产生在X、Y 方向上的位移，由此确定出亮点在荧光屏上的位置。2.当示波管未加偏转电压时，电子束打在荧光屏中心位置上而产生亮点。当在示波管 X、Y 偏转板上都只加直流电压时，也可以在荧光屏上得到一个位置产生变化的亮点。每个亮点所在的位置都可以设为起始点。被测信号的波形可以看作是由很多亮点构成的，由示波管的线性偏转特性可知，每个亮点在 X、Y 方向上的坐标（即相于起始点的距离）分别与被测信号波形中该点的时间及瞬时电压成正比。当被测电压、扫描电压分别加至垂直、水平偏转板上时，电子束受到垂直、水平偏转板的共同作用，使电子束每一时刻产生的亮点的垂直位移与被测电压的瞬时电压成正比，而在时间上则一一对应，这样就在荧光屏上得到一个留存时间很短的亮点轨迹，即波形。只要被测信号是周期性信号，每次得到的波形又能完全重复，并且每次重复的间隔时间又很短，就可以得到稳定的被测信号波形，重复间隔时间应少于人眼视觉暂留时间，否则，波形会闪烁，不便于观测多媒体讲解作业、讨论、思考题：P70 （1-3）课后小结：填表说明：1.每项页面大小可自行添减，一次课写一份上述格式教案。2.课次为授课次序，填第 1、2、3等3.方法及手段如：举例讲解、多媒体讲解、模型、实物、挂图、音像讲解等教案格式电子测量与仪器 课程教案课次 8授课类型（请打） 理论课 讨论 实验 习题 其他课时安排 2授课题目（教学章、节或主题）：第三章3.3 通用示波器的基本组成及技术指标 3.4 示波器的应用教学目的、要求（分掌握、熟悉、理解三个层次）：掌握单踪示波器的基本组成，通用示波器的 X，Y 通道。熟悉示波器的使用教学重点及难点：重点：单踪示波器的基本组成，通用示波器的 X，Y 通道难点：不同示波器的技术教 学 基 本 内 容 方法及手段（可增加页）1. 通用示波器主要由 X 通道（HORIZONT