电子测量教学大纲(电子).doc

电子测量技术教学大纲 课程名称：电子测量技术课程代号：02323010 学时数：48学时（实验10学时） 学分数：3 适用专业：电子信息工程一、本课程的地位、任务和作用本课程是电子信息工程专业的专业必修课。包括电子测量的基本原理、测量误差分析和实际应用。主要电子仪器的工作原理、性能指标、电参数的测量方法，以及该领域的最新发展。电子测量技术综合了电子、计算机、通信、控制等技术。通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力，使学生具有一定的组织测量的能力和分析测量误差、处理实验数据的能力。可开拓学生的思路，培养综合应用知识能力和实践能力。培养学生严肃认真、求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。二、本课程相关的课程先修课程为：高等数学、工程数学、大学物理、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、计算机原理及应用等。三、本课程的基本内容及要求第一章 绪论介绍本课程的地位、任务及作用，测量和计量的意义及基本概念、电子测量的特点和应用。掌握电子测量的概念、特点；掌握计量的概念、计量器具、特性、分类；掌握电子测量常用仪器和常用方法及原理。 第二章 测量误差理论和数据处理方法介绍测量误差的基本概念，理解测量误差的来源。重点讲述测量中的随机误差、系统误差、粗大误差的估计及处理方法。要求熟练掌握数学期望值、残差等的计算，掌握正态分布、平均分布,会熟练计算，能使用贝塞尔公式，掌握有限次测量的数据处理方法；掌握系统误差分析方法和合成方法；掌握误差的合成和分配的方法；掌握测量数据的处理方法。第三章 模拟测量方法主要叙述对模拟电压测量的三种检波器，即平均值、峰值、有效值检波器，以及由三种检波器构成的电压表。并介绍对噪声电压、分贝值和失真度的测量。了解电压测量的特点，掌握动圈式电压表的工作原理，电子电压表的工作原理，掌握交流电压的表征：峰值、平均值、有效值的概念、换算，波峰因素、波形因素，掌握交流电压的测量原理，模拟式交流电压表的主要类型；掌握均值电压表和有效值电压表的工作原理，会使用其进行计算，掌握分贝值测量；掌握峰值式检波器构成高频交流电压表的原理，会使用脉冲电压测量方法。掌握对噪声电压、分贝值和失真度的测量。第四章 数字测量方法掌握数字式电压表的组成原理，掌握逐次比较型DVM和双积分型DVM的工作原理和特点。掌握数字多用表。掌握计数法测频原理，会熟练计算其误差；掌握计数法测量周期的原理和误差计算；掌握计数法测量时间间隔及误差分析。会熟练使用频率计并分析误差。第五章 时域测量重点叙述电子示波器的分类，模拟示波器的Y通道和X 通道的组成和电路原理。详细的叙述了多波形显示、取样示波器、数字存贮示波器的组成和工作过程。对晶体管图示仪也作了介绍。掌握示波器组成结构、工作原理，掌握示波器的技术性能，掌握示波器基本部件，Y通道、X通道、增辉和Z轴调制、校正器的工作原理，掌握对应面板的按钮，会熟练使用示波器测量幅度、周期、相位差等；理解双踪和双扫描示波器的工作原理、区别，会使用；理解高速和取样示波器的原理，掌握非实时取样技术；理解记忆和存贮示波器原理。第六章 频域测量叙述了扫频仪的基本概念、分类、结构、工作原理和应用。掌握线性系统的幅频特性、相频特性测量方法，掌握扫频信号源的工作原理。介绍了频谱分析仪的结构、工作原理及其应用。掌握信号分析和信号频谱的概念，掌握频谱分析仪的分类，掌握扫频外差式频谱仪组成、基本工作原理及性能，能够使用频谱分析仪分析各种信号。第七章 测量用信号源对一般正弦信号发生器作扼要介绍，重点介绍锁相和频率合成技术在正弦信号源中的应用。了解信号源作用和组成及分类，了解正弦、脉冲及函数发生器的组成、原理。了解频率合成原理、分类、特点和发展，掌握锁相环（PLL）的基本工作原理及性能，了解锁相环的几种基本形式。第八章 逻辑分析仪掌握逻辑分析仪基本组成原理，状态分析和定时分析，数据捕获与触发跟踪，多通道数据源的存储、数据显示以及主要特点、技术指标。第九章 自动测试系统本章讲述自动测试系统的组成、发展及其主要的总线技术。四、实验及要求（一）电压测量工程（2学时） 学会用模拟电压表（均值型、峰值型、有效值型）测各种波形的电压，能够正确读出各种幅值（有效值、峰值、均值），分析误差；能够用实验的方法判断电压表的类型；学会用模拟电压表测噪声电压的有效值；学会用电平表；学会正确运用数字多用表，正确认识、处理测量过程中的误差及干扰。 （综合性实验，必做）（二）频率测量工程（2学时） 通过用电子计数器精确测量频率、周期、相位差、频率比等量，进一步掌握电子计数器的测量原理，并对测量过程中的各种误差进行分析。认识标准计量源的计量过程。 （验证性实验，必做）（三）示波测试技术的运用（2学时）通过对双踪示波器和双扫描示波器部分环节的输出波形的观察、分析，以及对部分按钮的操作，进一步掌握示波器的工作原理。学会正确使用示波器测电压、频率、周期、相位差等常见物理量。掌握示波器的X-Y图示仪功能。 （验证性实验，必做）（四）失真度测量技术（2学时）认识失真度测量仪的测量原理、仪器结构，利用失真度测量仪对正弦波的失真度进行测量，并进行误差分析。（验证性实验，选作）（五）频率特性测量技术（2学时） 认识频率特性图示仪的测量原理、仪器结构。正确使用频率特性图示仪测系统的频率特性。学会用点频法测量系统的频率特性。 （验证性实验，必做）（六）信号的频谱分析（2学时）认识频谱分析仪的测量原理；正确使用频谱分析仪分析正弦信号、方波信号及调幅波信号的频谱。 （验证性实验，必做）（七）虚拟电子技术实验（2学时）认识虚拟仪器工作原理、仪器结构；正确使用虚拟仪器测量信号的波形。 （验证性实验，选作）课程设计及要求：数字多用表的设计。要求学生按测量精度、速度、抗干扰能力等要求要求，自行选择合适的A/D转换电路。并按要求自行设计AC/DC转换器、 I/V转换器、 R/V转换器及精密全波检波电路。五、习题数量及要求本课程是一门专业技术课，每章围绕讲课内容布置与电子测量技术相关的习题58题（每次课后约13题），以巩固讲课内容。要求根据所学内容，独立完成。六、教学方式与考核方式教学方式：课堂教学、实验教学。课堂教学讲授基本理论、原理、方法，实验教学培养学生实验动手和分析问题能力。考核方式：试卷考核为主，实验考核及作业为辅。七、学时分配章次一 二 三 四 五 六 七 八九学时 2 5 6 6 7 6 2 2 2八、几点说明1教学建议：（1）电子测量技术主要是研究测量的原理、方法、仪器和误差等方面的内容。讲课时，对每种电量的测量技术，都是围绕这几个方面进行的。（2）对于误差的问题，主要是要求能够分析各种误差的来源，然后根据其性质，正确处理，注意数学公式的技术解释。（3）模拟测量技术主要是完成对各种模拟量的测量，这里主要是检波的问题、表头刻度的问题、测量频率范围的问题，涉及到各种模拟电路及量的转换。讲课时须注意清楚、明白。（4）数字测量技术，是关于电压测量的数字化方法及频率、时间和相位的高精度测量的问题。这里主要注意的是A/D转换、电子计数以及误差的分析和抗干扰的问题。（5）时域测量主要是关于波形的显示技术，关键是要清楚的掌握垂直通道和水平放大系统的工作原理，特别是水平通道的触发电路的若干概念，它是教学的重点和难点。（6）频域测量是系统的频率特性的测量和信号的频谱分析方法，其中信号的频谱分析是学习的难点，讲课时要注意深入浅出。2推荐教材：林占江主编电子测量技术，北京：电子工业出版社，2010 3主要参考书：（1）古天祥电子测量