1.1 电子测量概述

电子测量与仪器主编：宋悦孝、戴曰梅、刘学伟

电子测量与仪器思考问题：测量技术对人类社会的发展有多重要？它在我们今天的电子行业中扮演着怎样的角色？这门课程又能为我们带来什么价值？首先，从古今溯源来看，测量技术是科技发展的基石。从古代的浑天仪到现代的“鹊桥”中继星，测量技术的进步始终推动着科技的革新。其次，从行业需求来看，电子测量是电子行业的核心技能，是从事电子装调、测试维修等岗位的必备能力。最后，从课程价值来看，这门课将为我们架起一座从基础理论通往岗位实践的桥梁，帮助我们更好地将所学知识应用于实际工作中。1.课程性质与地位是应电专业等核心职业能力课程，兼具理论性、实践性和应用性，是连接专业基础课程与职业岗位实践的关键纽带。以应用电子技术专业对应的电子设备装调、电子测试与维修、质量检测等职业岗位需求为导向，旨在掌握电子测量的基本原理、常用电子仪器的操作技能以及电子参数测量的实际应用能力，为后续学习专业核心课程和从事职业岗位工作奠定坚实的技术基础。在专业课程体系中，本课程前承《电路分析基础》《模拟电子技术》《数字电子技术》等专业基础课程，后续对接《电子产品装配与调试》《电子毕业设计》以及企业顶岗实习等实践环节。

电子测量与仪器课程性质与地位：其核心地位的主要体现：一是培养学生职业核心能力的关键载体，电子测量是电子行业从业人员必备的核心技能，本课程直接对接职业岗位的技能要求；二是提升学生实践创新能力的重要平台，通过仪器操作、测量方案设计等实践环节，培养学生分析问题、解决问题的能力；三是衔接专业基础与岗位实践的桥梁，将基础理论知识转化为实际操作技能，实现从“理论学习”到“岗位应用”的过渡。

电子测量与仪器2.课程内容介绍1）电子测量基础模块——理论基础包括电子测量基本概念、测量误差的分析与处理、测量数据的处理与表示。通过学习，建立正确的测量观念，理解测量误差的产生原因，掌握基本的测量数据处理方法，为后续仪器操作和参数测量提供理论支撑。2）常用电子仪器操作模块——核心实践内容聚焦职业岗位中最常用的电子仪器，包括万用表、示波器、信号发生器、交流毫伏表、电子计数器等。涵盖各类仪器的工作原理、面板功能识别、基本操作步骤、仪器校准方法以及使用注意事项。通过实操训练，熟练掌握各类仪器的正确操作方法，具备独立使用仪器完成基础测量任务的能力。

电子测量与仪器2.课程内容介绍3）基本电子参数测量模块将仪器操作与参数测量相结合，包括电压、电流、电阻等电参数的测量；交流信号的频率、周期、相位差、失真度等参数的测量；晶体管、二极管等半导体器件参数的测量等。通过学习，能够根据测量需求选择合适的仪器和测量方法，准确完成各类基本电子参数的测量，并能对测量结果进行分析判断。4）综合测量应用模块旨在培养综合应用能力，包括典型电子电路的综合性能测试；简单电子产品的故障检测与维修中的测量应用；根据实际需求设计简单的测量方案。通过学习，能够将所学知识和技能整合应用，解决实际工程问题。

电子测量与仪器2.课程内容介绍5）现代电子测量技术简介模块旨在拓宽专业视野，包括现代电子测量技术的发展趋势，包括虚拟仪器技术、自动测试系统、智能测量仪器等。通过学习，能够了解电子测量技术的前沿动态，为后续职业发展储备知识。

电子测量与仪器3.学习要求与方法1）学习要求知识要求：掌握电子测量的基本概念和测量误差的基本理论；理解常用电子仪器的工作原理和性能指标；熟悉基本电子参数的测量原理和测量方法；了解现代电子测量技术的基本概念和应用场景。技能要求：熟练操作万用表、示波器、信号发生器等常用电子仪器；独立完成电压、电流、频率、相位差等基本电子参数的测量；能够对测量数据进行处理和分析，判断测量结果的合理性；能够针对简单电子电路或电子产品设计基本测量方案，并完成测量任务；具备仪器日常维护和简单故障排查的能力。

电子测量与仪器3.学习要求与方法1）学习要求职业素养要求：培养严谨细致的工作态度，注重测量数据的准确性和真实性；养成规范操作的职业习惯，严格遵守仪器操作规程和实验室安全规范；具备团队协作能力，能够与同学合作完成综合测量项目；具备自主学习能力，主动关注电子测量技术的发展，不断提升专业技能。2）学习方法理论联系实践，强化实操训练注重知识梳理，构建知识体系积极参与项目，提升综合能力重视问题解决，积累实践经验拓展学习渠道，关注行业动态

电子测量与仪器3.学习要求与方法2）学习方法理论联系实践，强化实操训练注重知识梳理，构建知识体系积极参与项目，提升综合能力重视问题解决，积累实践经验拓展学习渠道，关注行业动态

电子测量与仪器项目1电子测量与仪器基础知识项目2信号发生器及其使用

项目3电压测量与仪器项目4波形测量与仪器

项目5频率和时间测量与仪器项目6电路元件的测量与仪器

全书目录

任务1-1电子测量概述

任务1-2电子测量仪器概述

任务1-3误差的基本概念

任务1-4测量数据的处理与测量结果的数据表示项目1电子测量与仪器基础知识任务1-1电子测量概述引入：电子测量与仪器——从古今传承到科技前沿【古今溯源】科技发展基石古代天文、工程测量彰显先民智慧，现代“鹊桥”中继星印证我国电子测量硬核实力。【行业刚需】核心岗位技能对接电子装调、测试维修、质量检测等核心岗位，是电类专业学生的必备核心能力。【课程价值】理论实践桥梁有效衔接电路、模电等基础理论课程，有力支撑产品调试、顶岗实习等实践环节。任务1-1电子测量概述学习重点知识概要定义、内容与意义理解电子测量的基本定义，明确其涵盖的核心内容及在工程实践中的重要意义。主要方法与分类掌握电子测量的多种实现方法，熟悉不同测量手段的分类标准与适用场景。电子测量仪器概述建立对常用电子测量仪器的基本认知，了解其工作原理与基本操作规范。课程性质与学习要求明确本课程的专业定位，熟悉课程内容体系，达成既定的学习目标与考核要求。中国古代测量技术起源早、发展快，核心成就覆盖多领域，引领世界测量潮流：1.天文测量：西周《周髀算经》记载世界最早三角测量理论与实践；东汉张衡浑天仪、地动仪实现精密天文观测；唐代僧一行完成世界首次子午线实测，纠正传统谬误；宋代水运仪象台作为最早综合性天文仪器，其传动与控制原理影响深远。2.大地与工程测量：战国都江堰工程凭借精准地形、水流测量实现综合效益，成为世界水利测量典范；明代郑和下西洋借助罗盘、牵星板等仪器精准绘制远洋航海图，为世界航海事业提供关键支撑。3.测量仪器革新：记里鼓车、指南针等仪器的发明，不仅体现先民智慧，更推动世界仪器制造发展，如指南针助力西方地理大发现。【思政教学】

中国古代测量的核心成就与对世界的影响1.电子测量的定义借助于专门的设备，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，取得用数值和单位共同表示的测量值和被测量实际值的过程。【小提示】直接测量时的测量值应是带有单位的数值，且通常是带小数点的有理数或整数；没有单位的数值是无意义的。电子测量有广义电子测量和狭义电子测量（对电参量的测量）之分任务1-1电子测量概述1-1-1电子测量的定义、内容与意义项目1电子测量与仪器基础知识2.电子测量（狭义）的内容分类常见电参量常见电子测量仪器能量参量电流、电压、功率、电场强度等电流表、电压表、功率表、场强仪等电路参量电阻、电感、电容、阻抗、品质因数等电桥、LCR测试仪、Q表等信号特性参量频率、周期、时间、相位、调制系数、失真度等电子计数器、示波器、失真度测量仪等电子设备性能参量通频带、选择性、放大倍数、衰减量、灵敏度、信噪比等扫频仪、示波器、电压表等特性曲线参量幅频特性、相频特性、器件特性等扫频仪、晶体管特性图示仪等

任务1-1电子测量概述3.电子测量的意义是测量技术与电子技术融合的产物，是提升国家经济实力、科技水平的源动力，也是改善人民生活质量、促进人类发展进步必不可少的源泉，还是一个国家科技水平与工业制造能力的重要标志。1-1-2电子测量的研究对象主要研究电子测量原理、方法和技术，以及电子测量仪器的设计、生产和应用，乃至电子测量数据的处理和测量结果的表示等是理论性、实践性都很强的实用性学科

任务1-1电子测量概述引言：“鹊桥”中继星破解地月通信瓶颈，彰显测量技术实力月球背面因潮汐锁定无法直接面向地球，地月通信阻隔成为探月工程关键瓶颈。中国“鹊桥”中继星的成功部署与运行，不仅搭建起地月背面通信链路，更以系列精准测量技术突破，向全球展现我国电子测量领域的顶尖水平与卓越成就，印证了我国测量技术的自主创新实力。【思政教学】地月38万公里的精准中继：

“鹊桥”卫星见证中国测量技术跨越式发展一、厘米级轨道测量：深空轨道控制的中国突破作为全球首颗运行于地月拉格朗日L2点Halo轨道的中继卫星，“鹊桥”核心使命是实现地月背面信号中继，其达成高度依赖高精度轨道测量与控制技术。地月距离38万公里，L2点轨道受地月日三方引力耦合影响，稳定性极差。我国科研团队自主研发的高精度轨道测量系统，通过星载设备与地面测控网协同，将轨道测量误差控制在厘米级，保障了通信链路稳定。该精度优于国际同类标准，标志我国深空轨道测量实现从跟跑到领跑的跨越，打破了国外高端测量技术垄断。【思政教学】地月38万公里的精准中继：

“鹊桥”卫星见证中国测量技术跨越式发展二、双频通信测量：复杂空间环境的信号保障复杂空间环境下的通信测量与信号保障是“鹊桥”核心挑战。月球背面无大气层屏蔽，太阳风暴、宇宙辐射易干扰信号。我国团队研发适配深空的高灵敏度通信测量技术，采用X/Ka双频体制，通过精准的频率测量、功率监测及调制解调技术，实现微弱信号的精准捕获与解析。Ka频段技术大幅提升通信带宽，支撑探测数据实时回传。公开数据显示，其通信测量系统在强干扰下稳定性超99.9%，彰显我国无线通信测量领域的长期技术积累。【思政教学】地月38万公里的精准中继：

“鹊桥”卫星见证中国测量技术跨越式发展三、自主测量装备：国产化实力的硬核印证除核心测量技术外，“鹊桥”搭载的自主研发测量仪器彰显我国装备竞争力。星载仪器采用耐高温、抗辐射设计，具备长寿命、低功耗特性，其中星敏感器为姿态测量提供精准数据，高精度原子钟保障测量时效性与准确性。这些仪器的成功应用，验证了我国测量装备的高可靠性，推动高端测量仪器国产化进程，为后续重大航天工程提供技术支撑。四、体系化创新：中国深空测量能力的全面构建“鹊桥”的成功并非单一技术突破，而是我国测量技术体系化创新的成果。从地面测控协同到星载仪器研发，从算法优化到测量策略调整，各环节凝聚科研人员智慧。实践表明，我国已构建完备的深空测量技术体系，具备独立开展重大深空探测的测量能力，为航天事业持续发展奠定基础。【思政教学】地月38万公里的精准中继：

“鹊桥”卫星见证中国测量技术跨越式发展1-1-3电子测量方法1.按照测量性质分类分类定义说明常见电子测量仪器时域测量测量与时间有函数关系的量如电压、电流等可用仪器或仪表直接测量，瞬时值可用示波器通过显示的波形来观测电压表、计数器、示波器、信号发生器等频域测量测量与频率有函数关系的量如电路增益、相移等，通过分析电路的幅频和相频特性或频谱特性等进行测量扫频仪、频谱仪、网络分析仪等调制域测量测量信号幅度、频率、相位等随调制信号而变化的特性如调幅系数、调频系数、调相系数等，利用示波器或调制域分析仪进行测量示波器、调制域分析仪等数据域测量测量数字量或电路逻辑状态随时间变化而变化的特性例如，用逻辑分析仪同时观测许多单次并行数据，对于计算机地址线、数据线上的信号等，既可显示其时序波形，也可用“1”或“0”显示其逻辑状态数字信号发生器、逻辑分析仪等随机量测量对各种噪声、干扰信号等随机量的测量如噪声电压、信噪比等，利用均值电压表测量噪声电压随机信号发生器、电压表等

任务1-1电子测量概述2.按照测量手段分类分类定义说明直接测量借助于测量仪器等设备可以直接获得测量结果的测量方法例如，用电压表测电压等间接测量对几个与被测量有确定函数关系的物理量进行直接测量，然后通过公式计算或查表等求出被测量的测量例如，伏安法测量电阻R，测出流过电阻的电流I及电阻两端的电压U后，再利用公式来测量电阻值R。组合测量无法通过直接测量或间接测量得出被测量结果，首先改变测量条件进行多次测量，然后按照被测量与有关未知量间的函数关系组成联立方程组，接着求解方程组得到有关未知量，最后将未知量代入函数式而得到测量值的方法直接测量改变三次温度时的电阻阻值，并由此组合成三元一次方程组，然后求解得到三个未知数（R20、α、β），进而得到任意温度下电阻阻值Rt

任务1-1电子测量概述3.按照测量方式分类分类定义说明直读法用可直接指示被测量大小的指示仪表进行测量例如，欧姆表测量电阻比较法

零示法即零值法或平衡法。使被测量与某已知的标准量对指示仪表的作用相互平衡使仪表示零，被测量=已知标准量可消除指示仪表不准而造成的误差替代法即置换法。用已知标准量去代替被测量，调整标准量使仪器的示值不变，被测量等于调整后的标准量仪器误差和其他造成系统误差的因素对测量结果基本不产生影响微差法即虚零法或差值比较法。利用偏差式仪表测量待测量x与标准量s之差δ，并利用x=s+δ求得被测量的方法用准确度等级较低的仪表测量，仍可得到较高的测量准确度交换法即对照法。利用交换被测量在测量系统中的位置或测量方向等，取两次测量值的平均值作为测量结果例如，用旋转度盘读数时，将度盘向右、向左旋转测量两次，取平均值作为测量值

任务1-1电子测量概述1-1-3电子测量方法分类定义说明常见电子测量仪器时域测量测量与时间有函数关系的量如电压、电流等的稳态值和有效值可用仪器或仪表直接测量，而瞬时值可用示波器通过显示的波形来观测电压表、计数器、示波器、信号发生器等频域测量测量与频率有函数关系的量如电路增益、相移等，可以通过分析电路的幅频和相频特性或频谱特性等进行测量扫频仪、频谱仪、网络分析仪等调制域测量测量信号幅度、频率、相位等随调制信号而变化的特性如调幅系数、调频系数、调相系数等，可以利用示波器或调制域分析仪进行测量示波器、调制域分析仪等数据域测量测量数字量或电路的逻辑状态随时间变化而变化的特性例如，用逻辑分析仪可以同时观测许多单次并行数据，对于计算机的地址线、数据线上的信号等，既可显示其时序波形，也可用“1”或“0”显示其逻辑状态数字信号发生器、逻辑分析仪等随机量测量对各种噪声、干扰信