电子测量技术-试验中心-安徽师范大学

1、安徽师范大学皖江学院电子信息系 电子测量技术基础教学大纲电子测量技术基础教学大纲一、说明1、课程的性质、地位和任务本课程为两专业的重要技术基础课，是电子信息工程和通信工程各专业课的必需先行课，为学生学习工作所需的专业知识做好准备。2、教学的基本要求使学生了解和掌握电子测量仪器的工作原理和结构特点、能自己设计和应用测量电路。基本内容包括模拟和数字的测量仪器、示波器、信号源、频率计、频谱分析仪、失真度测量仪、网络分析仪、逻辑分析仪、虚拟仪器、测量用电路等。3、本课程的重点与难点 重点：本课程的有关基本理论和基本概念；测量方法和数据处理的过程，减小测量误差的措施；常用测量仪器的原理、结构、操作和应用

2、；对于各种被测电量和被测系统采用的不同测量原则和测量电路，及测量结果的表达。 难点：理解数据处理的根据，减小测量误差的方法的依据；理解各种仪器的原理与功能；对于不同测量对象和对测量速度与测量准确度的不同要求采用的不同测量配置与测量方法的掌握。二、课堂教学时数及课后作业题型分配章 目教 学 内 容教 学时 数教学方式或 手 段课 后 作 业思 考 题练 习 题一绪 论3讲授二测量误差和测量结果处理6讲授三信号发生器6讲授四电子示波器5讲授五频率时间测量3讲授六电压测量4讲授七噪声测量4讲授八数据域测量5讲授合 计36三、本文第一章 绪论【教学目的】通过本章教学，使学生明确本课程的学科性质、基本内

3、容和学习意义，掌握电子测量仪器与应用技术中一些常用术语的涵义及其相互区别，了解本门课程的教学要求和学习方法。【重点难点】电子测量技术的研究对象及基本内容，测量、计量和电子测量仪器的概念，以及测量方法的意义。第一节 电子测量一、测量 二、电子测量第二节 电子测量的内容和特点一、电子测量的内容 二、电子测量的特点第三节 电子测量的一般方法一、按测量手续分类 二、按测量方式分类 三、按被测量的性质分类 四、测量方法的选择原则第四节 电子测量仪器概述一、测量仪器的功能 二、测量仪器的主要性能指标 三、电子测量仪器的分类第五节 计量的基本概念一、计量 二、单位制 三、计量基准 四、量值的传递与跟踪，检定

4、与比对【思考题】1叙述电子测量的主要内容。2选择测量方法时主要考虑的因素有哪些？3叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，各举一两个测量实例。4解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。比较测量和计量的类同和区别。第二章 测量误差和测量结果处理【教学目的】通过本章教学，使学生懂得测量误差的定性定量的含义，了解误差的分类和误差产生的原因，学会正确设计测量方法和制订数据处理的方法步骤，以得到和表示出误差尽量小的测量结果。【重点难点】测量误差的来源，误差分析，误差的合成，测量数据的处理。第一节 误差一、误差二、误差的表示方法三、容许误差 第二节 测量误差的来源一、仪器误差二、使用误差三

5、、人身误差 四、影响误差 五、方法误差 第三节 误差的分类一、系统误差 二、随机误差 三、粗大误差第四节 随机误差分析一、测量值的数学期望和标准差 二、随机误差的正态分布 三、有限次测量下测量结果的表达第五节 系统误差分析一、系统误差的特性 二、系统误差的判断 三、消除系统误差产生的根源 四、消弱系统误差的典型测量技术 五、消除或消弱系统误差的其他方法第六节 系统误差的合成一、误差的综合 二、常用函数的合成误差 三、系统不确定度第七节 测量数据的处理一、有效数字的处理 二、等精度测量结果的处理 【思考题】1. 解释下列名词术语的含义：真值、实际值、标称值、示值、测量误差、修正值。2. 按照表示

6、方法的不同，测量误差分成哪几类？3. 说明系统误差、随机误差和粗差的主要特点.。第三章 信号发生器【教学目的】通过本章教学，使学生明了信号发生器的概念、分类、用途、组成原理和技术参数及使用方法。【重点难点】各种信号发生器的原理和用途上的很大差别。复杂信号发生器的电路原理和使用方法。第一节 信号发生器概述一、信号发生器的用途 二、信号发生器的分类 三、信号发生器的基本构成 四、信号发生器的发展趋势第二节 正弦信号发生器的性能指标一、频率范围 二、频率准确度 三、频率稳定度 四、由温度、电源、负载变化而引起的频率变动量 五、非线性失真系数(失真度) 六、输出阻抗 七、输出电平 八、调制特性第三节

7、低频信号发生器一、低频信号发生器 二、超低频信号发生器 三、低频信号产生器的发展现状第四节 射频信号发生器一、调谐信号发生器 二、锁相信号发生器 三、合成信号发生器 第五节 扫频信号发生器一、线性电路幅频特性的测量 二、扫频仪的基本构成第六节 脉冲信号发生器一、脉冲信号 二、脉冲信号发生器分类 三、脉冲信号发生器的结构 四、脉冲信号源的应用第七节 噪声发生器一、噪声源 二、变换器 三、输出衰减器【思考题】1. 如何按信号频段和信号波形对测量用信号源进行分类?2. 正弦信号发生器的主要性能指标有哪些?各自具有什么含义? 3. 解释下列术语：频率合成，相干式频率合成，非相干式频率合成。4. 扫频仪

8、中如何产生扫频信号?如何在示波管荧光屏上获得电路的幅频特性?5. 对于矩形脉冲信号，说明下列参数的含义：脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲上升时间和下降时间、脉冲占空系数、脉冲过冲、平顶降落。6. 简要说明白噪声的特点，产生白噪声的主要噪声源以及如何进行噪声频谱搬移。第四章 电子示波器 【教学目的】通过本章教学，使学生明了电子示波器的概念、分类、用途、组成原理和技术参数及使用方法。【重点难点】各种电子示波器的原理和用途上的很大差别。数字存贮示波器的工作原理、电路原理和使用方法。第一节 概述第二节 示 波管一、电子枪 二、偏转系统 三、荧光屏第三节 电子示波器的组成结构一、电子示波器结构框图 二、示波器的

9、主要技术性能第四节 电子示波器的基本部件一、垂直偏转通道(Y通道) 二、水平偏转通道(X通道) 三、校正器第五节 双踪和双线示波器一、双踪示波器 二、双线示波器第六节 高速和取样示波器一、高速示波器 二、取样示波器第七节 记忆示波器与存贮示波器一、记忆示波器 二、数字存贮示波器【思考题】1.如果要达到稳定显示重复波形的目的，扫描锯齿波与被测信号间应具有怎样的时序和时间关系？2.电子示波器由哪几个部分组成?各部分的作用是什么?3.示波器主要技术指标有哪些?各表示何种意义?4.示波器Y通道内为什么既接入衰减器又接入放大器?它们各起什么作用?5.什么是连续扫描和触发扫描?如何选择扫描方式? 6.时基

10、发生器由几部分组成?各部分电路起什么作用?7.延迟线的作用是什么?内触发信号可否在延迟线后引出，去触发时基电路?为什么?第五章 频率时间测量【教学目的】通过本章教学，使学生清楚时间和频率在科学上的含义，懂得现代测量频率的仪器的构成和工作原理，学会精确测量频率和时间间隔的方法。【重点难点】电子计数法测量频率或时间间隔的原理，电子计数器的工作原理，测量误差的来源和减小方法。第一节 概述一、时间、频率的基本概念 二、频率测量方法概述第二节 电子计数法测量频率一、电子计数法测频原理 二、误差分析计算 三、测量频率范围的扩大第三节 电子计数法测量周期一、电子计数法测量周期的原理 二、电子计数器测量周期的

11、误差分析 三、中介频率【思考题】1试述时间/频率测量在日常生活、工程技术、科学研究中有何实际意义?2. 简述计数式频率计测量频率的原理，说明这种测频方法测频有哪些测量误差?3. 对一台位数有限的计数式频率计，是否可无限制地扩大闸门时间来减小1误差，提高测量精确度?4. 用计数式频率计测量频率，闸门时间为1s时，计数器读数为5400，这时的量化误差为多大?如将被测信号倍频4倍，又把闸门时间扩大到5倍，此时的量化误差为多大?第六章 电压测量【教学目的】通过本章教学，使学生掌握电压测量的技术，包括测量对象按幅值、频率、波形的分类，要采用的不同仪器和测量电路、测量方法，模拟式电压测量仪器和数字式电压测

12、量仪器的优、缺点。【重点难点】各种电压信号性质的差异，用于电压测量的仪器的不同原理和用途上的差别。对各种电压信号采用个别不同的测量仪器、方法和电路。第一节 概述一、电压测量的重要性 二、电压测量的特点 三、电压测量仪器的分类 第二节 模拟式直流电压测量一、动圈式电压表 二、电子电压表第三节 交流电压表征和测量方法一、交流电压的表征 二、交流电压的测量方法第四节 低频交流电压测量一、均值电压表 二、波形换算 三、均值检波器误差 四、有效值检波器 五、分贝值测量 第五节 高频交流电压测量一、峰值检波器 二、误差分析 三、波形换算【思考题】1. 简述电压测量的意义和特点。2. 说明调制式直流放大器工

13、作过程及其抑制直流漂移的原理。3. 利用单峰值电压表测量题79图中正弦、方波和三角波的电压，电压表读数均为5V，问：(1)对每种波形来说，读数各代表什么意义?(2)三种波形的峰值、平均值、有效值各为多少?第七章 噪声测量【教学目的】通过本章教学，使学生了解噪声信号的定义和测量及在电子系统中的地位，了解噪声信号的分类和产生的原因，学会正确设计测量电路，选择测量仪器和测量方法以得到和表示出误差尽量小的噪声信号测量结果。【重点难点】噪声信号的定义，噪声的来源，各种反映电路的噪声性能的指标参数和对它们的测量方法。第一节 概述 第二节 噪声的统计特性及其测量一、噪声的统计特性 二、噪声特性的测量第三节

14、器件的噪声参数及其测量一、等效输人噪声电压及其测量 二、等效噪声电阻及其测量 三、等效噪声带宽及其测量 四、噪声系数及其测量 五、等效噪声温度 六、放大器的噪声等效电路【思考题】1. 应当用什么样的电压表测量噪声电压?对电压表的性能指标有什么要求?2. 某放大器中心频率的电压增益为200若电压增益平方曲线下的面积为80kHz，试计算其等效噪声带宽。3. 某放大器的信号源输出为零时，测得放大器输出的噪声电压均方根值为30微伏，当放大器输入端被短路时，测得其输出的噪声电压均方根值为10微伏，求该放大器的噪声系数。 第八章 数据域测量【教学目的】通过本章教学，使学生明了数据域测量的概念、包含的领域、

15、作用的对象，数字信号的特点，数字集成电路的复杂性和测量的难度，数据域测量用的主要仪器，逻辑分析仪的原理、操作和应用。【重点难点】数字集成电路的复杂性和测量的难度，特殊的测量考虑和方法；逻辑分析仪的使用，触发方式的研究和选择。第一节 数据域测量的基本概念一、数据域测量的特点 二、数字信号的特点第二节 数据域测量技术一、简单逻辑电路的简易测试 二、穷举测试和随机测试 三、数据域测量技术第三节 逻辑分析仪一、逻辑分析仪的组成 二、逻辑分析仪的触发方式 三、逻辑分析仪的显示方式 四、逻辑分析仪的应用 五、逻辑分析仪发展概况【思考题】1. 什么是数据域测量?数字系统测量的关键是什么?2. 什么是穷举测试

16、?什么是随机测试?各有什么特点?3. 什么是可测性技术? 4. 逻辑分析仪由几部分组成?其工作过程如何? 5. 逻辑分析仪有几种触发方式?各有什么特点?用于何种用途? 6. 逻辑分析仪有几种显示方式?各用于何种用途？ 7. 怎样组成数字系统的自动测试系统?【课程考试】本课程考试采取闭卷方式。主要考本课程中的基本概念、基本理论和基本知识，测评学生的理解、判断、分析、综合等能力，对各种测量电路及测量方法的适用条件、测量操作过程和结果分析知识的掌握，及测评学生的应用能力。理论考试占70%，实验及平时占30%。四、使用教材与教学参考书目【使用教材】张永瑞等，电子测量技术基础(21世纪高等学校电子信息类系列教材)，西安电子科技大学出版社，1994.年12月，2003年6月第11次印.【教学参考书目】1. 蒋焕文编，电子测量，中国计量出版社，修订