电子测量技术基础

第1章 电子测量与计量的基本概念 1 1.1 测量与电子测量 1 1.1.1 测量 1 1.1.2 电子测量 1 1.2 电子测量的内容和特点 2 1.2.1 电子测量的内容 2 1.2.2 电子测量的特点 3 1.3 电子测量方法的分类 4 1.4 电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标 7 1.4.1 测量仪器的功能 7 1.4.2 测量仪器的分类 8 1.4.3 测量仪器的主要性能指标 9 1.5 计量的基本概念 12 1.5.1 计量 12 1.5.2 单位制 12 1.5.3 计量基准 13 1.5.4 量值的传递与跟踪，检定与比对 14 小结 15 习题1 15 第2章 测量误差和测量结果处理 17 2.1 测量误差的基本概念 17 2.1.1 误差的概念 17 2.1.2 误差的表示方法 19 2.1.3 测量仪器的容许误差 23 2.2 测量误差的来源 25 2.2.1 仪器误差 25 2.2.2 使用误差 25 2.2.3 人身误差 26 2.2.4 影响误差 26 2.2.5 方法误差 26 2.3 误差的分类 27 2.3.1 系统误差 27 2.3.2 随机误差 28 2.3.3 粗大误差 30 2.4 随机误差分析 30 2.4.1 测量值的数学期望和标准差 30 2.4.2 随机误差的正态分布 32 2.4.3 有限次测量下测量结果的表达 36 2.5 系统误差分析 37 2.5.1 系统误差的特性 37 2.5.2 系统误差的判断 38 2.5.3 消除系统误差产生的根源 39 2.5.4 削弱系统误差的典型测量技术 39 2.5.5 消除或削弱系统误差的其他方法43 2.6 系统误差的合成 45 2.6.1 误差的合成 45 2.6.2 常用函数的合成误差 46 2.6.3 系统不确定度 49 2.7 测量数据的处理 51 2.7.1 有效数字的处理 51 2.7.2 等精度测量结果的处理 53 小结 55 习题2 56 第3章 信号发生器 60 3.1 信号发生器概述 60 3.1.1 信号发生器的用途 60 3.1.2 信号发生器的分类 60 3.1.3 信号发生器的基本构成 62 3.1.4 信号发生器的发展趋势 62 3.2 正弦信号发生器的性能指标 62 3.2.1 频率范围 63 3.2.2 频率准确度 63 3.2.3 频率稳定度 63 3.2.4 由温度、电源、负载变化引起的频率变动量 64 3.2.5 非线性失真系数(失真度) 64 3.2.6 输出阻抗 65 3.2.7 输出电平 65 3.2.8 调制特性 66 3.3 低频、超低频信号发生器 66 3.3.1 低频信号发生器 66 3.3.2 超低频信号发生器 71 3.3.3 低频信号发生器的发展现状 78 3.4 射频信号发生器 79 3.4.1 调谐信号发生器 79 3.4.2 锁相信号发生器 81 3.4.3 合成信号发生器 83 3.4.4 射频信号发生器代表性产品的性能介绍 84 3.5 扫频信号发生器 85 3.5.1 线性电路幅频特性的测量 85 3.5.2 扫频仪的基本构成 88 3.5.3 BT-3型扫频仪 90 3.6 脉冲信号发生器 92 3.6.1 脉冲信号 92 3.6.2 脉冲信号发生器的分类 93 3.6.3 脉冲信号发生器的结构 94 3.6.4 脉冲信号源的应用 97 3.7 噪声信号发生器 98 3.7.1 噪声源 99 3.7.2 变换器 100 3.7.3 输出衰减器 100 小结 100 习题3 101 第4章 电子示波器 103 4.1 电子示波器概述 103 4.2 示波管 104 4.2.1 电子枪 105 4.2.2 偏转系统 105 4.2.3 荧光屏 106 4.3 电子示波器的结构框图与性能 107 4.3.1 电子示波器的结构框图 107 4.3.2 示波器的主要性能指标 108 4.4 电子示波器的Y、X通道及校正器 110 4.4.1 垂直偏转通道(Y通道) 111 4.4.2 水平偏转通道(X通道) 114 4.4.3 校正器 118 4.5 双踪和双线示波器 119 4.5.1 双踪示波器 119 4.5.2 双线示波器 120 4.5.3 SR-8型双踪示波器 121 4.6 数字存储示波器 124 4.6.1 数字存储示波器的原理 124 4.6.2 数字存储示波器的特点 125 小结 125 习题4 126 第5章 频率时间测量 128 5.1 频率时间测量概述 128 5.1.1 时间、频率的基本概念 128 5.1.2 频率测量方法概述 131 5.2 电子计数法测量频率 132 5.2.1 电子计数法测量频率的原理 132 5.2.2 误差分析计算 133 5.2.3 测量频率范围的扩大 135 5.3 电子计数法测量周期 136 5.3.1 电子计数法测量周期的原理 136 5.3.2 电子计数器测量周期的误差分析 138 5.3.3 中界频率 140 5.4 电子计数法测量时间间隔 142 5.4.1 电子计数法测量时间间隔的原理 142 5.4.2 电子计数器测量时间间隔的误差分析 143 5.5 典型通用电子计数器E-312 144 5.5.1 E-312型电子计数式频率计的主要技术指标 145 5.5.2 E-312型电子计数式频率计的原理 145 5.5.3 应用E-312进行测量 147 5.5.4 计数器的发展动态 149 5.6 测量频率的其他方法 150 5.6.1 直读法测频 150 5.6.2 比较法测频 153 小结 159 习题5 161 第6章 相位差测量 163 6.1 相位差测量概述 163 6.2 用示波器测量相位差 163 6.2.1 直接比较法 164 6.2.2 椭圆法 165 6.3 相位差转换为时间间隔进行测量 166 6.3.1 模拟式直读相位计 167 6.3.2 数字式相位计 168 6.4 相位差转换为电压进行测量 172 6.4.1 差接式相位检波电路 172 6.4.2 平衡式相位检波电路 174 6.5 零示法测量相位差 175 6.6 测量范围的扩展 176 小结 178 习题6 179 第7章 电压测量 180 7.1 电压测量概述 180 7.1.1 电压测量的重要性 180 7.1.2 电压测量的特点 180 7.1.3 电压测量仪器的分类 181 7.2 模拟式直流电压测量 182 7.2.1 动圈式电压表 182 7.2.2 电子电压表 185 7.3 交流电压的表征和测量方法 188 7.3.1 交流电压的表征 188 7.3.2 交流电压的测量方法 191 7.4 低频交流电压测量 194 7.4.1 均值电压表 194 7.4.2 波形换算 196 7.4.3 均值检波器误差 197 7.4.4 有效值检波器 198 7.4.5 分贝值的测量 200 7.5 高频交流电压测量 201 7.5.1 峰值检波器 201 7.5.2 误差分析 204 7.5.3 波形换算 205 7.6 脉冲电压测量 206 7.6.1 用示波器测量脉冲电压 206 7.6.2 用脉冲电压表测量脉冲电压 207 7.7 电压的数字式测量 210 7.7.1 概述 210 7.7.2 数字式电压表(DVM)的组成原理 211 7.7.3 DVM的主要类型 214 7.7.4 逐次比较型DVM 215 7.7.5 双积分型DVM 218 7.7.6 DVM的技术指标 220 小结 223 习题7 225 *第8章 阻抗测量 228 8.1 阻抗测量概述 228 8.1.1 阻抗的定义及其表示方法 228 8.1.2 电阻器、电感器和电容器的电路模型 229 8.2 电桥法测量阻抗 233 8.2.1 电桥平衡条件 233 8.2.2 交流电桥的收敛性 234 8.2.3 电桥电路 235 8.2.4 电桥的电源和指示器 239 8.2.5 电桥的屏蔽和防护 239 8.3 谐振法测量阻抗 242 8.3.1 谐振法测量阻抗的原理 242 8.3.2 Q表的原理 244 8.3.3 元件参数的测量 245 8.3.4 数字式Q表的原理 250 8.4 利用变换器测量阻抗 251 8.4.1 电阻-电压变换器法 251 8.4.2 阻抗-电压变换器法 252 小结 253 习题8 254 *第9章 噪声测量 256 9.1 噪声测量概述 256 9.2 噪声的统计特性及其测量 256 9.2.1 噪声的统计特性 257 9.2.2 噪声特性的测量 259 9.3 器件的噪声参数及其测量 261 9.3.1 等效输入噪声电压及其测量 262 9.3.2 等效噪声电阻及其测量 263 9.3.3 等效噪声带宽及其测量 263 9.3.4 噪声系数及其测量 264 9.3.5 等效噪声温度 266 9.3.6 放大器的噪声等效电路 266 小结 267 习题9 268 *第10章 数据域测量与测量新技术简介 269 10.1 数据域测量的基本概念 269 10.1.1 数据域测量的特点 269 10.1.2 数字信号的特点 270 10.2 数据域测量技术 271 10.2.1 简单逻辑电路的简易测试 271 10.2.2 穷举测试和随机测试 273 10.2.3 数据域测量技术 275 10.3 逻辑分析仪 276 10.3.1 逻辑分析仪的组成 277 10.3.2 逻辑分析仪的触发方式 277 10.3.3 逻辑分析仪的显示方式 280 10.3.4 逻辑分析仪的应用 283 10.3.5 逻辑分析仪的发展概况 286 10.4 测量新技术简介 288 10.4.1 矢量网络分析测试技术 288 10.4.2 调制域测试技术 288 10.4.3 VXI总线技术 289 10.4.4 智能仪器 290 10.4.5 虚拟仪器 290 小结 291 习题10 291 部分习题参考答案 293 参考文献