電子測(cè)量技術(shù)-試驗(yàn)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(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)大綱電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)大綱一、說(shuō)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(shí)做好準(zhǔn)備。2、教學(xué)的基本要求使學(xué)生了解和掌握電子測(cè)量?jī)x器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、能自己設(shè)計(jì)和應(yīng)用測(cè)量電路?；緝?nèi)容包括模擬和數(shù)字的測(cè)量?jī)x器、示波器、信號(hào)源、頻率計(jì)、頻譜分析儀、失真度測(cè)量?jī)x、網(wǎng)絡(luò)分析儀、邏輯分析儀、虛擬儀器、測(cè)量用電路等。3、本課程的重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：本課程的有關(guān)基本理論和基本概念；測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理的過(guò)程，減小測(cè)量誤差的措施；常用測(cè)量?jī)x器的原理、結(jié)構(gòu)、操作和應(yīng)用

2、；對(duì)于各種被測(cè)電量和被測(cè)系統(tǒng)采用的不同測(cè)量原則和測(cè)量電路，及測(cè)量結(jié)果的表達(dá)。 難點(diǎn)：理解數(shù)據(jù)處理的根據(jù)，減小測(cè)量誤差的方法的依據(jù)；理解各種儀器的原理與功能；對(duì)于不同測(cè)量對(duì)象和對(duì)測(cè)量速度與測(cè)量準(zhǔn)確度的不同要求采用的不同測(cè)量配置與測(cè)量方法的掌握。二、課堂教學(xué)時(shí)數(shù)及課后作業(yè)題型分配章 目教 學(xué) 內(nèi) 容教 學(xué)時(shí) 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(cè)量誤差和測(cè)量結(jié)果處理6講授三信號(hào)發(fā)生器6講授四電子示波器5講授五頻率時(shí)間測(cè)量3講授六電壓測(cè)量4講授七噪聲測(cè)量4講授八數(shù)據(jù)域測(cè)量5講授合 計(jì)36三、本文第一章 緒論【教學(xué)目的】通過(guò)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(cè)量?jī)x器與應(yīng)用技術(shù)中一些常用術(shù)語(yǔ)的涵義及其相互區(qū)別，了解本門(mén)課程的教學(xué)要求和學(xué)習(xí)方法?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】電子測(cè)量技術(shù)的研究對(duì)象及基本內(nèi)容，測(cè)量、計(jì)量和電子測(cè)量?jī)x器的概念，以及測(cè)量方法的意義。第一節(jié) 電子測(cè)量一、測(cè)量 二、電子測(cè)量第二節(jié) 電子測(cè)量的內(nèi)容和特點(diǎn)一、電子測(cè)量的內(nèi)容 二、電子測(cè)量的特點(diǎn)第三節(jié) 電子測(cè)量的一般方法一、按測(cè)量手續(xù)分類 二、按測(cè)量方式分類 三、按被測(cè)量的性質(zhì)分類 四、測(cè)量方法的選擇原則第四節(jié) 電子測(cè)量?jī)x器概述一、測(cè)量?jī)x器的功能 二、測(cè)量?jī)x器的主要性能指標(biāo) 三、電子測(cè)量?jī)x器的分類第五節(jié) 計(jì)量的基本概念一、計(jì)量 二、單位制 三、計(jì)量基準(zhǔn) 四、量值的傳遞與跟蹤，檢定

4、與比對(duì)【思考題】1敘述電子測(cè)量的主要內(nèi)容。2選擇測(cè)量方法時(shí)主要考慮的因素有哪些？3敘述直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量的特點(diǎn)，各舉一兩個(gè)測(cè)量實(shí)例。4解釋偏差式、零位式和微差式測(cè)量法的含義，并列舉測(cè)量實(shí)例。比較測(cè)量和計(jì)量的類同和區(qū)別。第二章 測(cè)量誤差和測(cè)量結(jié)果處理【教學(xué)目的】通過(guò)本章教學(xué)，使學(xué)生懂得測(cè)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(huì)正確設(shè)計(jì)測(cè)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(cè)量結(jié)果?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】測(cè)量誤差的來(lái)源，誤差分析，誤差的合成，測(cè)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(cè)量誤差的來(lái)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(jī)誤差 三、粗大誤差第四節(jié) 隨機(jī)誤差分析一、測(cè)量值的數(shù)學(xué)期望和標(biāo)準(zhǔn)差 二、隨機(jī)誤差的正態(tài)分布 三、有限次測(cè)量下測(cè)量結(jié)果的表達(dá)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(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)的處理一、有效數(shù)字的處理 二、等精度測(cè)量結(jié)果的處理 【思考題】1. 解釋下列名詞術(shù)語(yǔ)的含義：真值、實(shí)際值、標(biāo)稱值、示值、測(cè)量誤差、修正值。2. 按照表示

6、方法的不同，測(cè)量誤差分成哪幾類？3. 說(shuō)明系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗差的主要特點(diǎn).。第三章 信號(hào)發(fā)生器【教學(xué)目的】通過(guò)本章教學(xué)，使學(xué)生明了信號(hào)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。【重點(diǎn)難點(diǎn)】各種信號(hào)發(fā)生器的原理和用途上的很大差別。復(fù)雜信號(hào)發(fā)生器的電路原理和使用方法。第一節(jié) 信號(hào)發(fā)生器概述一、信號(hào)發(fā)生器的用途 二、信號(hào)發(fā)生器的分類 三、信號(hào)發(fā)生器的基本構(gòu)成 四、信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展趨勢(shì)第二節(jié) 正弦信號(hào)發(fā)生器的性能指標(biāo)一、頻率范圍 二、頻率準(zhǔn)確度 三、頻率穩(wěn)定度 四、由溫度、電源、負(fù)載變化而引起的頻率變動(dòng)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(hào)發(fā)生器一、低頻信號(hào)發(fā)生器 二、超低頻信號(hào)發(fā)生器 三、低頻信號(hào)產(chǎn)生器的發(fā)展現(xiàn)狀第四節(jié) 射頻信號(hào)發(fā)生器一、調(diào)諧信號(hào)發(fā)生器 二、鎖相信號(hào)發(fā)生器 三、合成信號(hào)發(fā)生器 第五節(jié) 掃頻信號(hào)發(fā)生器一、線性電路幅頻特性的測(cè)量 二、掃頻儀的基本構(gòu)成第六節(jié) 脈沖信號(hào)發(fā)生器一、脈沖信號(hào) 二、脈沖信號(hào)發(fā)生器分類 三、脈沖信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu) 四、脈沖信號(hào)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(hào)頻段和信號(hào)波形對(duì)測(cè)量用信號(hào)源進(jìn)行分類?2. 正弦信號(hào)發(fā)生器的主要性能指標(biāo)有哪些?各自具有什么含義? 3. 解釋下列術(shù)語(yǔ)：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(hào)?如何在示波管熒光屏上獲得電路的幅頻特性?5. 對(duì)于矩形脈沖信號(hào)，說(shuō)明下列參數(shù)的含義：脈沖幅度、脈沖寬度、脈沖上升時(shí)間和下降時(shí)間、脈沖占空系數(shù)、脈沖過(guò)沖、平頂降落。6. 簡(jiǎn)要說(shuō)明白噪聲的特點(diǎn)，產(chǎn)生白噪聲的主要噪聲源以及如何進(jìn)行噪聲頻譜搬移。第四章 電子示波器 【教學(xué)目的】通過(guò)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?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】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(dá)到穩(wěn)定顯示重復(fù)波形的目的，掃描鋸齒波與被測(cè)信號(hào)間應(yīng)具有怎樣的時(shí)序和時(shí)間關(guān)系？2.電子示波器由哪幾個(gè)部分組成?各部分的作用是什么?3.示波器主要技術(shù)指標(biāo)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(shí)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(hào)可否在延遲線后引出，去觸發(fā)時(shí)基電路?為什么?第五章 頻率時(shí)間測(cè)量【教學(xué)目的】通過(guò)本章教學(xué)，使學(xué)生清楚時(shí)間和頻率在科學(xué)上的含義，懂得現(xiàn)代測(cè)量頻率的儀器的構(gòu)成和工作原理，學(xué)會(huì)精確測(cè)量頻率和時(shí)間間隔的方法?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】電子計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率或時(shí)間間隔的原理，電子計(jì)數(shù)器的工作原理，測(cè)量誤差的來(lái)源和減小方法。第一節(jié) 概述一、時(shí)間、頻率的基本概念 二、頻率測(cè)量方法概述第二節(jié) 電子計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率一、電子計(jì)數(shù)法測(cè)頻原理 二、誤差分析計(jì)算 三、測(cè)量頻率范圍的擴(kuò)大第三節(jié) 電子計(jì)數(shù)法測(cè)量周期一、電子計(jì)數(shù)法測(cè)量周期的原理 二、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量周期的

11、誤差分析 三、中介頻率【思考題】1試述時(shí)間/頻率測(cè)量在日常生活、工程技術(shù)、科學(xué)研究中有何實(shí)際意義?2. 簡(jiǎn)述計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)量頻率的原理，說(shuō)明這種測(cè)頻方法測(cè)頻有哪些測(cè)量誤差?3. 對(duì)一臺(tái)位數(shù)有限的計(jì)數(shù)式頻率計(jì)，是否可無(wú)限制地?cái)U(kuò)大閘門(mén)時(shí)間來(lái)減小1誤差，提高測(cè)量精確度?4. 用計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)量頻率，閘門(mén)時(shí)間為1s時(shí)，計(jì)數(shù)器讀數(shù)為5400，這時(shí)的量化誤差為多大?如將被測(cè)信號(hào)倍頻4倍，又把閘門(mén)時(shí)間擴(kuò)大到5倍，此時(shí)的量化誤差為多大?第六章 電壓測(cè)量【教學(xué)目的】通過(guò)本章教學(xué)，使學(xué)生掌握電壓測(cè)量的技術(shù)，包括測(cè)量對(duì)象按幅值、頻率、波形的分類，要采用的不同儀器和測(cè)量電路、測(cè)量方法，模擬式電壓測(cè)量?jī)x器和數(shù)字式電壓測(cè)

12、量?jī)x器的優(yōu)、缺點(diǎn)?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】各種電壓信號(hào)性質(zhì)的差異，用于電壓測(cè)量的儀器的不同原理和用途上的差別。對(duì)各種電壓信號(hào)采用個(gè)別不同的測(cè)量?jī)x器、方法和電路。第一節(jié) 概述一、電壓測(cè)量的重要性 二、電壓測(cè)量的特點(diǎn) 三、電壓測(cè)量?jī)x器的分類 第二節(jié) 模擬式直流電壓測(cè)量一、動(dòng)圈式電壓表 二、電子電壓表第三節(jié) 交流電壓表征和測(cè)量方法一、交流電壓的表征 二、交流電壓的測(cè)量方法第四節(jié) 低頻交流電壓測(cè)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(cè)量 第五節(jié) 高頻交流電壓測(cè)量一、峰值檢波器 二、誤差分析 三、波形換算【思考題】1. 簡(jiǎn)述電壓測(cè)量的意義和特點(diǎn)。2. 說(shuō)明調(diào)制式直流放大器工

13、作過(guò)程及其抑制直流漂移的原理。3. 利用單峰值電壓表測(cè)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(wèn)：(1)對(duì)每種波形來(lái)說(shuō)，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(cè)量【教學(xué)目的】通過(guò)本章教學(xué)，使學(xué)生了解噪聲信號(hào)的定義和測(cè)量及在電子系統(tǒng)中的地位，了解噪聲信號(hào)的分類和產(chǎn)生的原因，學(xué)會(huì)正確設(shè)計(jì)測(cè)量電路，選擇測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法以得到和表示出誤差盡量小的噪聲信號(hào)測(cè)量結(jié)果。【重點(diǎn)難點(diǎn)】噪聲信號(hào)的定義，噪聲的來(lái)源，各種反映電路的噪聲性能的指標(biāo)參數(shù)和對(duì)它們的測(cè)量方法。第一節(jié) 概述 第二節(jié) 噪聲的統(tǒng)計(jì)特性及其測(cè)量一、噪聲的統(tǒng)計(jì)特性 二、噪聲特性的測(cè)量第三節(jié)

14、器件的噪聲參數(shù)及其測(cè)量一、等效輸人噪聲電壓及其測(cè)量 二、等效噪聲電阻及其測(cè)量 三、等效噪聲帶寬及其測(cè)量 四、噪聲系數(shù)及其測(cè)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(dāng)用什么樣的電壓表測(cè)量噪聲電壓?對(duì)電壓表的性能指標(biāo)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(jì)算其等效噪聲帶寬。3. 某放大器的信號(hào)源輸出為零時(shí)，測(cè)得放大器輸出的噪聲電壓均方根值為30微伏，當(dāng)放大器輸入端被短路時(shí)，測(cè)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(cè)量【教學(xué)目的】通過(guò)本章教學(xué)，使學(xué)生明了數(shù)據(jù)域測(cè)量的概念、包含的領(lǐng)域、

15、作用的對(duì)象，數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)，數(shù)字集成電路的復(fù)雜性和測(cè)量的難度，數(shù)據(jù)域測(cè)量用的主要儀器，邏輯分析儀的原理、操作和應(yīng)用?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】數(shù)字集成電路的復(fù)雜性和測(cè)量的難度，特殊的測(cè)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(cè)量的基本概念一、數(shù)據(jù)域測(cè)量的特點(diǎn) 二、數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)第二節(jié) 數(shù)據(jù)域測(cè)量技術(shù)一、簡(jiǎn)單邏輯電路的簡(jiǎn)易測(cè)試 二、窮舉測(cè)試和隨機(jī)測(cè)試 三、數(shù)據(jù)域測(cè)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(cè)量?數(shù)字系統(tǒng)測(cè)量的關(guān)鍵是什么?2. 什么是窮舉測(cè)試

16、?什么是隨機(jī)測(cè)試?各有什么特點(diǎn)?3. 什么是可測(cè)性技術(shù)? 4. 邏輯分析儀由幾部分組成?其工作過(guò)程如何? 5. 邏輯分析儀有幾種觸發(fā)方式?各有什么特點(diǎn)?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(dòng)測(cè)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(shí)，測(cè)評(píng)學(xué)生的理解、判斷、分析、綜合等能力，對(duì)各種測(cè)量電路及測(cè)量方法的適用條件、測(cè)量操作過(guò)程和結(jié)果分析知識(shí)的掌握，及測(cè)評(píng)學(xué)生的應(yīng)用能力。理論考試占70%，實(shí)驗(yàn)及平時(shí)占30%。四、使用教材與教學(xué)參考書(shū)目【使用教材】張永瑞等，電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)(21世紀(jì)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(shū)目】1. 蔣煥文編，電子測(cè)量，中國(guó)計(jì)量出版社，修訂