電子測量技術(shù)-試驗中心-安徽師范大學(xué)

1、安徽師范大學(xué)皖江學(xué)院電子信息系 電子測量技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)大綱電子測量技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)大綱一、說明1、課程的性質(zhì)、地位和任務(wù)本課程為兩專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，是電子信息工程和通信工程各專業(yè)課的必需先行課，為學(xué)生學(xué)習(xí)工作所需的專業(yè)知識做好準備。2、教學(xué)的基本要求使學(xué)生了解和掌握電子測量儀器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點、能自己設(shè)計和應(yīng)用測量電路?；緝?nèi)容包括模擬和數(shù)字的測量儀器、示波器、信號源、頻率計、頻譜分析儀、失真度測量儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、邏輯分析儀、虛擬儀器、測量用電路等。3、本課程的重點與難點 重點：本課程的有關(guān)基本理論和基本概念；測量方法和數(shù)據(jù)處理的過程，減小測量誤差的措施；常用測量儀器的原理、結(jié)構(gòu)、操作和應(yīng)用

2、；對于各種被測電量和被測系統(tǒng)采用的不同測量原則和測量電路，及測量結(jié)果的表達。 難點：理解數(shù)據(jù)處理的根據(jù)，減小測量誤差的方法的依據(jù)；理解各種儀器的原理與功能；對于不同測量對象和對測量速度與測量準確度的不同要求采用的不同測量配置與測量方法的掌握。二、課堂教學(xué)時數(shù)及課后作業(yè)題型分配章 目教 學(xué) 內(nèi) 容教 學(xué)時 數(shù)教學(xué)方式或 手 段課 后 作 業(yè)思 考 題練 習(xí) 題一緒 論3講授二測量誤差和測量結(jié)果處理6講授三信號發(fā)生器6講授四電子示波器5講授五頻率時間測量3講授六電壓測量4講授七噪聲測量4講授八數(shù)據(jù)域測量5講授合 計36三、本文第一章 緒論【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生明確本課程的學(xué)科性質(zhì)、基本內(nèi)

3、容和學(xué)習(xí)意義，掌握電子測量儀器與應(yīng)用技術(shù)中一些常用術(shù)語的涵義及其相互區(qū)別，了解本門課程的教學(xué)要求和學(xué)習(xí)方法。【重點難點】電子測量技術(shù)的研究對象及基本內(nèi)容，測量、計量和電子測量儀器的概念，以及測量方法的意義。第一節(jié) 電子測量一、測量 二、電子測量第二節(jié) 電子測量的內(nèi)容和特點一、電子測量的內(nèi)容 二、電子測量的特點第三節(jié) 電子測量的一般方法一、按測量手續(xù)分類 二、按測量方式分類 三、按被測量的性質(zhì)分類 四、測量方法的選擇原則第四節(jié) 電子測量儀器概述一、測量儀器的功能 二、測量儀器的主要性能指標 三、電子測量儀器的分類第五節(jié) 計量的基本概念一、計量 二、單位制 三、計量基準 四、量值的傳遞與跟蹤，檢定

4、與比對【思考題】1敘述電子測量的主要內(nèi)容。2選擇測量方法時主要考慮的因素有哪些？3敘述直接測量、間接測量、組合測量的特點，各舉一兩個測量實例。4解釋偏差式、零位式和微差式測量法的含義，并列舉測量實例。比較測量和計量的類同和區(qū)別。第二章 測量誤差和測量結(jié)果處理【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生懂得測量誤差的定性定量的含義，了解誤差的分類和誤差產(chǎn)生的原因，學(xué)會正確設(shè)計測量方法和制訂數(shù)據(jù)處理的方法步驟，以得到和表示出誤差盡量小的測量結(jié)果?！局攸c難點】測量誤差的來源，誤差分析，誤差的合成，測量數(shù)據(jù)的處理。第一節(jié) 誤差一、誤差二、誤差的表示方法三、容許誤差 第二節(jié) 測量誤差的來源一、儀器誤差二、使用誤差三

5、、人身誤差 四、影響誤差 五、方法誤差 第三節(jié) 誤差的分類一、系統(tǒng)誤差 二、隨機誤差 三、粗大誤差第四節(jié) 隨機誤差分析一、測量值的數(shù)學(xué)期望和標準差 二、隨機誤差的正態(tài)分布 三、有限次測量下測量結(jié)果的表達第五節(jié) 系統(tǒng)誤差分析一、系統(tǒng)誤差的特性 二、系統(tǒng)誤差的判斷 三、消除系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的根源 四、消弱系統(tǒng)誤差的典型測量技術(shù) 五、消除或消弱系統(tǒng)誤差的其他方法第六節(jié) 系統(tǒng)誤差的合成一、誤差的綜合 二、常用函數(shù)的合成誤差 三、系統(tǒng)不確定度第七節(jié) 測量數(shù)據(jù)的處理一、有效數(shù)字的處理 二、等精度測量結(jié)果的處理 【思考題】1. 解釋下列名詞術(shù)語的含義：真值、實際值、標稱值、示值、測量誤差、修正值。2. 按照表示

6、方法的不同，測量誤差分成哪幾類？3. 說明系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗差的主要特點.。第三章 信號發(fā)生器【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生明了信號發(fā)生器的概念、分類、用途、組成原理和技術(shù)參數(shù)及使用方法?！局攸c難點】各種信號發(fā)生器的原理和用途上的很大差別。復(fù)雜信號發(fā)生器的電路原理和使用方法。第一節(jié) 信號發(fā)生器概述一、信號發(fā)生器的用途 二、信號發(fā)生器的分類 三、信號發(fā)生器的基本構(gòu)成 四、信號發(fā)生器的發(fā)展趨勢第二節(jié) 正弦信號發(fā)生器的性能指標一、頻率范圍 二、頻率準確度 三、頻率穩(wěn)定度 四、由溫度、電源、負載變化而引起的頻率變動量 五、非線性失真系數(shù)(失真度) 六、輸出阻抗 七、輸出電平 八、調(diào)制特性第三節(jié)

7、低頻信號發(fā)生器一、低頻信號發(fā)生器 二、超低頻信號發(fā)生器 三、低頻信號產(chǎn)生器的發(fā)展現(xiàn)狀第四節(jié) 射頻信號發(fā)生器一、調(diào)諧信號發(fā)生器 二、鎖相信號發(fā)生器 三、合成信號發(fā)生器 第五節(jié) 掃頻信號發(fā)生器一、線性電路幅頻特性的測量 二、掃頻儀的基本構(gòu)成第六節(jié) 脈沖信號發(fā)生器一、脈沖信號 二、脈沖信號發(fā)生器分類 三、脈沖信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu) 四、脈沖信號源的應(yīng)用第七節(jié) 噪聲發(fā)生器一、噪聲源 二、變換器 三、輸出衰減器【思考題】1. 如何按信號頻段和信號波形對測量用信號源進行分類?2. 正弦信號發(fā)生器的主要性能指標有哪些?各自具有什么含義? 3. 解釋下列術(shù)語：頻率合成，相干式頻率合成，非相干式頻率合成。4. 掃頻儀

8、中如何產(chǎn)生掃頻信號?如何在示波管熒光屏上獲得電路的幅頻特性?5. 對于矩形脈沖信號，說明下列參數(shù)的含義：脈沖幅度、脈沖寬度、脈沖上升時間和下降時間、脈沖占空系數(shù)、脈沖過沖、平頂降落。6. 簡要說明白噪聲的特點，產(chǎn)生白噪聲的主要噪聲源以及如何進行噪聲頻譜搬移。第四章 電子示波器 【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生明了電子示波器的概念、分類、用途、組成原理和技術(shù)參數(shù)及使用方法。【重點難點】各種電子示波器的原理和用途上的很大差別。數(shù)字存貯示波器的工作原理、電路原理和使用方法。第一節(jié) 概述第二節(jié) 示 波管一、電子槍 二、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 三、熒光屏第三節(jié) 電子示波器的組成結(jié)構(gòu)一、電子示波器結(jié)構(gòu)框圖 二、示波器的

9、主要技術(shù)性能第四節(jié) 電子示波器的基本部件一、垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y通道) 二、水平偏轉(zhuǎn)通道(X通道) 三、校正器第五節(jié) 雙蹤和雙線示波器一、雙蹤示波器 二、雙線示波器第六節(jié) 高速和取樣示波器一、高速示波器 二、取樣示波器第七節(jié) 記憶示波器與存貯示波器一、記憶示波器 二、數(shù)字存貯示波器【思考題】1.如果要達到穩(wěn)定顯示重復(fù)波形的目的，掃描鋸齒波與被測信號間應(yīng)具有怎樣的時序和時間關(guān)系？2.電子示波器由哪幾個部分組成?各部分的作用是什么?3.示波器主要技術(shù)指標有哪些?各表示何種意義?4.示波器Y通道內(nèi)為什么既接入衰減器又接入放大器?它們各起什么作用?5.什么是連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描?如何選擇掃描方式? 6.時基

10、發(fā)生器由幾部分組成?各部分電路起什么作用?7.延遲線的作用是什么?內(nèi)觸發(fā)信號可否在延遲線后引出，去觸發(fā)時基電路?為什么?第五章 頻率時間測量【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生清楚時間和頻率在科學(xué)上的含義，懂得現(xiàn)代測量頻率的儀器的構(gòu)成和工作原理，學(xué)會精確測量頻率和時間間隔的方法?！局攸c難點】電子計數(shù)法測量頻率或時間間隔的原理，電子計數(shù)器的工作原理，測量誤差的來源和減小方法。第一節(jié) 概述一、時間、頻率的基本概念 二、頻率測量方法概述第二節(jié) 電子計數(shù)法測量頻率一、電子計數(shù)法測頻原理 二、誤差分析計算 三、測量頻率范圍的擴大第三節(jié) 電子計數(shù)法測量周期一、電子計數(shù)法測量周期的原理 二、電子計數(shù)器測量周期的

11、誤差分析 三、中介頻率【思考題】1試述時間/頻率測量在日常生活、工程技術(shù)、科學(xué)研究中有何實際意義?2. 簡述計數(shù)式頻率計測量頻率的原理，說明這種測頻方法測頻有哪些測量誤差?3. 對一臺位數(shù)有限的計數(shù)式頻率計，是否可無限制地擴大閘門時間來減小1誤差，提高測量精確度?4. 用計數(shù)式頻率計測量頻率，閘門時間為1s時，計數(shù)器讀數(shù)為5400，這時的量化誤差為多大?如將被測信號倍頻4倍，又把閘門時間擴大到5倍，此時的量化誤差為多大?第六章 電壓測量【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握電壓測量的技術(shù)，包括測量對象按幅值、頻率、波形的分類，要采用的不同儀器和測量電路、測量方法，模擬式電壓測量儀器和數(shù)字式電壓測

12、量儀器的優(yōu)、缺點?！局攸c難點】各種電壓信號性質(zhì)的差異，用于電壓測量的儀器的不同原理和用途上的差別。對各種電壓信號采用個別不同的測量儀器、方法和電路。第一節(jié) 概述一、電壓測量的重要性 二、電壓測量的特點 三、電壓測量儀器的分類 第二節(jié) 模擬式直流電壓測量一、動圈式電壓表 二、電子電壓表第三節(jié) 交流電壓表征和測量方法一、交流電壓的表征 二、交流電壓的測量方法第四節(jié) 低頻交流電壓測量一、均值電壓表 二、波形換算 三、均值檢波器誤差 四、有效值檢波器 五、分貝值測量 第五節(jié) 高頻交流電壓測量一、峰值檢波器 二、誤差分析 三、波形換算【思考題】1. 簡述電壓測量的意義和特點。2. 說明調(diào)制式直流放大器工

13、作過程及其抑制直流漂移的原理。3. 利用單峰值電壓表測量題79圖中正弦、方波和三角波的電壓，電壓表讀數(shù)均為5V，問：(1)對每種波形來說，讀數(shù)各代表什么意義?(2)三種波形的峰值、平均值、有效值各為多少?第七章 噪聲測量【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生了解噪聲信號的定義和測量及在電子系統(tǒng)中的地位，了解噪聲信號的分類和產(chǎn)生的原因，學(xué)會正確設(shè)計測量電路，選擇測量儀器和測量方法以得到和表示出誤差盡量小的噪聲信號測量結(jié)果?！局攸c難點】噪聲信號的定義，噪聲的來源，各種反映電路的噪聲性能的指標參數(shù)和對它們的測量方法。第一節(jié) 概述 第二節(jié) 噪聲的統(tǒng)計特性及其測量一、噪聲的統(tǒng)計特性 二、噪聲特性的測量第三節(jié)

14、器件的噪聲參數(shù)及其測量一、等效輸人噪聲電壓及其測量 二、等效噪聲電阻及其測量 三、等效噪聲帶寬及其測量 四、噪聲系數(shù)及其測量 五、等效噪聲溫度 六、放大器的噪聲等效電路【思考題】1. 應(yīng)當用什么樣的電壓表測量噪聲電壓?對電壓表的性能指標有什么要求?2. 某放大器中心頻率的電壓增益為200若電壓增益平方曲線下的面積為80kHz，試計算其等效噪聲帶寬。3. 某放大器的信號源輸出為零時，測得放大器輸出的噪聲電壓均方根值為30微伏，當放大器輸入端被短路時，測得其輸出的噪聲電壓均方根值為10微伏，求該放大器的噪聲系數(shù)。 第八章 數(shù)據(jù)域測量【教學(xué)目的】通過本章教學(xué)，使學(xué)生明了數(shù)據(jù)域測量的概念、包含的領(lǐng)域、

15、作用的對象，數(shù)字信號的特點，數(shù)字集成電路的復(fù)雜性和測量的難度，數(shù)據(jù)域測量用的主要儀器，邏輯分析儀的原理、操作和應(yīng)用?！局攸c難點】數(shù)字集成電路的復(fù)雜性和測量的難度，特殊的測量考慮和方法；邏輯分析儀的使用，觸發(fā)方式的研究和選擇。第一節(jié) 數(shù)據(jù)域測量的基本概念一、數(shù)據(jù)域測量的特點 二、數(shù)字信號的特點第二節(jié) 數(shù)據(jù)域測量技術(shù)一、簡單邏輯電路的簡易測試 二、窮舉測試和隨機測試 三、數(shù)據(jù)域測量技術(shù)第三節(jié) 邏輯分析儀一、邏輯分析儀的組成 二、邏輯分析儀的觸發(fā)方式 三、邏輯分析儀的顯示方式 四、邏輯分析儀的應(yīng)用 五、邏輯分析儀發(fā)展概況【思考題】1. 什么是數(shù)據(jù)域測量?數(shù)字系統(tǒng)測量的關(guān)鍵是什么?2. 什么是窮舉測試

16、?什么是隨機測試?各有什么特點?3. 什么是可測性技術(shù)? 4. 邏輯分析儀由幾部分組成?其工作過程如何? 5. 邏輯分析儀有幾種觸發(fā)方式?各有什么特點?用于何種用途? 6. 邏輯分析儀有幾種顯示方式?各用于何種用途？ 7. 怎樣組成數(shù)字系統(tǒng)的自動測試系統(tǒng)?【課程考試】本課程考試采取閉卷方式。主要考本課程中的基本概念、基本理論和基本知識，測評學(xué)生的理解、判斷、分析、綜合等能力，對各種測量電路及測量方法的適用條件、測量操作過程和結(jié)果分析知識的掌握，及測評學(xué)生的應(yīng)用能力。理論考試占70%，實驗及平時占30%。四、使用教材與教學(xué)參考書目【使用教材】張永瑞等，電子測量技術(shù)基礎(chǔ)(21世紀高等學(xué)校電子信息類系列教材)，西安電子科技大學(xué)出版社，1994.年12月，2003年6月第11次印.【教學(xué)參考書目】1. 蔣煥文編，電子測量，中國計量出版社，修訂