電子測量技術(shù)及儀器

1、電子測量知識點總結(jié)電子測量課程的設置是使學生通過本課程的學習，能培養(yǎng)知識、能力和素質(zhì)綜合發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，為學生增加必要的電子測量的基礎理論和實踐知識，能解決今后工作中所遇到的一些技術(shù)問題。為此，該課程開辦的特點： 本課程是以電子測量的基礎知識、基本測量原理和方法為基礎，注重聯(lián)系實際、提高能力，正確使用、操作各種電子測量儀器。 本課程以典型的電子測量儀器組成、原理、性能和使用操作為主線，全面掌握電子測量技術(shù)，并能與現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展相適應。 本課程具有很強的實踐性，加強電子測量的實驗環(huán)節(jié)，才能理論聯(lián)系實際，提高學生的綜合應用能力。在移動通信領(lǐng)域及電子行業(yè)中無論是從事生產(chǎn)、研發(fā)、系統(tǒng)集成、工程建設、

2、設備質(zhì)量檢驗、系統(tǒng)驗收、網(wǎng)絡互連和管理、設備故障排除、維護和檢修以及系統(tǒng)升級等工作都需要通過不同的測試方法及由測試儀器提供的準確、可靠的測量和監(jiān)控、檢測數(shù)據(jù)來確保系統(tǒng)（設備）的正常運行。電子測量儀器的功能與應用 電子信息科學是現(xiàn)代科學技術(shù)的象征，它的三大支柱是：信息獲?。y量技術(shù)）、信息的傳輸技術(shù)（通信技術(shù)）、信息的處理技術(shù)（計算機技術(shù)），三者中信息的獲取是首要的，而電子測量是獲取信息的重要手段。電子測量主要應用電子科學的原理、方法和設備對各種電量、電信號、元器件、電路及電子設備的特性和參數(shù)進行測量，同時還通過各種傳感器把非電量轉(zhuǎn)換成電量來測量。因此，電子測量技術(shù)在通信電子領(lǐng)域有著極其重要的意

3、義。廣大同學在大一第二學期學習電子測量這門課程應該重點從電子測量的任務及特點 ；常用電子測量儀器的分類和測量方法；電子測量儀器的主要技術(shù)指標 ；電子測量儀器的功能與應用等方面重點學習。另外還需要掌握相關(guān)電子測量領(lǐng)域里邊的相關(guān)概念。以下是一些相關(guān)知識點的總結(jié)：第一章 緒論1、 電子測量的內(nèi)容及任務？1) 電能量測量電能量測量包括各種頻率和波形下的電壓、電流和功率等的測量。2) 電信號特性及所受干擾的測量電信號特性測量包括信號的波形、時間/頻率、相位、脈沖參數(shù)、失真度、調(diào)幅度、調(diào)頻指數(shù)、信號的頻譜、信/噪比以及數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)等測量。3) 元器件和電路參數(shù)的測量電路的元器件參數(shù)測量包括電阻、電容

4、、電感、阻抗、品質(zhì)因數(shù)及電子器件（例如，電子管、晶體管等）和無源器件（例如，功分器 、耦合器、衰減器等）等參數(shù)的測量。電子線路的測量，測量電路的頻率響應、增益、通帶寬度、相位移、延時、衰減等參數(shù)測量。4) 電子設備的性能測量電子設備，例如，收發(fā)信機、移動通信系統(tǒng)中的基站、直放站、移動終端（手機）、衛(wèi)星接收機等的性能指標的測量。通常測量的參數(shù)是增益、衰減、靈敏度、輸出功率、頻率特性、噪聲系數(shù)、駐波比 、三階互調(diào)等參數(shù)。在通信領(lǐng)域測量的三大基本電參數(shù)是頻率（時間）、功率（電壓）和阻抗，也是其它參數(shù)測量的基礎。2、 常用電子測量儀器：序號 類別 常用電子測量儀器的種類 1 電平測量儀器 電流表、電壓

5、表、毫伏表、微伏表、數(shù)字式電壓表、矢量電壓表、功率計、電壓標準、標準電壓表 2 電路參數(shù)測量儀器 RLC測試儀、電橋、電容測試儀、電感測試儀、歐姆表、絕緣電阻測量儀等；電子管參數(shù)測試儀、晶體管參數(shù)測試儀、集成電路測試儀 3 時間頻率測量儀器 外差式波長計、通用計數(shù)器、頻率標準、頻標比對器 4 阻抗測量儀器 網(wǎng)絡分析儀 5 波形測量儀器 通用示波器、多蹤示波器、取樣示波器、記憶示波器、頻偏儀等 6 頻譜分析儀 諧波分析儀、失真度分析儀、頻譜分析儀等 7 場強測量儀器 場強儀 8 電路特性測試儀器（集中參數(shù)阻抗） RLC量具、電橋、電容測試儀、電感測試儀、Q表、三用表、數(shù)字多用表 9 數(shù)據(jù)域測試儀

6、器 邏輯分析儀、規(guī)程測試儀、誤碼測試儀等 10 信號發(fā)生器 DDS函數(shù)信號發(fā)生器、頻率合成信號發(fā)生器、脈沖信號發(fā)生器、任意波信號發(fā)生器、功率信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等 11 電信測試儀器 電平振蕩器、電平表等 3、 測量方法分類 直接測量 間接測量 組合測量4、 電子測量儀器的功能 轉(zhuǎn)換功能 信號處理與傳輸功能 顯示功能5、 電子測量儀器的主要指標及其定義：1) 精度：是指測量儀器的讀數(shù)或測量結(jié)果與被測量真值相一致的程度，從精度的含義來分析，精度高，表明測量誤差?。痪鹊?，則誤差大。2) 穩(wěn)定度：也稱為穩(wěn)定誤差，是指在規(guī)定的時間區(qū)間內(nèi)，其他外界條件不變的情況下，儀器示值變化的

7、大小。3) 影響量：由于電源電壓、頻率、環(huán)境溫度、濕度、氣壓、震動等外機外界條件變化而造成儀器示值的變化量，稱為影響量。4) 靈敏度：表示測量儀器對被測量變化的敏感程度，一般定義為測量儀器指示值增量y與被測量增量x之比。5) 線性度：表示儀器的輸出量（示值）隨輸入量（被測量）變化規(guī)律。若儀表的輸出為y，輸入為x，兩者關(guān)系用yf（x）為xy平面上過原點的直線，則稱為線性特性。6) 動態(tài)特性：表示儀器的輸出響應隨輸入變化的能力。1、2、3、4、5、6、 常用測量儀器的分類和測量方法的分類：1) 按功：超低頻、低頻、高頻、甚高頻和超高頻及微波測量儀器2) 按精度和使用環(huán)境分：、組3) 按工作原理分：

8、模擬式電子測量儀器和數(shù)字式電子測量儀器7、 電子測量儀器的發(fā)展概況 模擬測量儀 數(shù)字測量儀 智能儀器 虛擬儀器四個階段。第二章 誤差及其分析8、 測量誤差的產(chǎn)生的原因：通過電子測量所獲得的測量結(jié)果包括 測量數(shù)據(jù) 和 圖形，這些測量數(shù)據(jù)和圖形不可避免地會受到測量手段（常指所使用的測量儀器等設備）、測量方法、測量環(huán)境等影響，從而引入了一定的測量誤差。測量誤差的大小直接影響測量結(jié)果的精確度和使用價值。所以，必須對測量誤差進行必要的研究，并對其進行誤差分析，設法加以防止和改善。9、 測量誤差的分類 ：1) 按表示方法分為：絕對誤差X=X（結(jié)果）X0 （真值）、按誤差性質(zhì)分為：系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤

9、差。2) 相對（真）誤差 = (X/X0)×100% 、容許誤差；3) 按誤差來源分為：儀器誤差、使用誤差、人身誤差、影響誤差、方法和理論誤差；6、7、8、9、10、 測量精度及其與誤差的關(guān)系三種指標：精密度、正確度、準確度。11、 系統(tǒng)誤差及其處理 ：1) 系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生原因：測量裝置的因素、環(huán)境方面的因素 、測量方法的因素 、測量人員方面的因素。2) 系統(tǒng)誤差處理的方法：檢查系統(tǒng)誤差是否存在 、采取技術(shù)措施，消除或減弱系統(tǒng)誤差的影響、設法估計出殘存的系統(tǒng)誤差的數(shù)值和范圍 。3) 系統(tǒng)誤差的檢查：恒定系統(tǒng)誤差檢查：理論分析法 、校準對比法 、改變測量條件法 變值系統(tǒng)誤差檢查：累進性

10、系統(tǒng)誤差檢查 、周期性系統(tǒng)誤差檢查 4) 消除或減少系統(tǒng)誤差的典型測量技術(shù)零示法：消除指示儀表不準而造成的誤差。 替代法：在一定的測量條件下，選擇一個適當大小的標準已知量去 替代測量電路中原來接入的被測物理量，替代后應保證示值不變。 12、 測量數(shù)據(jù)處理方法：1) 將測量結(jié)果（數(shù)據(jù)），列成表格；2) 求出算術(shù)平均值；3) 檢查計算有無錯誤 ；4) 計算標準偏差 ；5) 檢查有無粗大誤差（差錯）檢查系統(tǒng)誤差； 6) 求出算術(shù)平均值的標準偏差s；7) 寫出最后結(jié)果。第三章 示波器10、11、12、13、 時域信號測量：信號大都是時間的變量，信號隨時間的變化，可用函數(shù)f (t)來描述。在示波器熒光屏

11、上，可用X軸代表時間，用Y軸代表f (t)，描述出被研究的信號隨時間的變化（時域測試或時域分析）。電子示波器是時域分析的最典型測量儀器。14、 常用示波器的工作原理及其框圖： 示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏組成。示波器是由示波管、Y通道（探頭、耦合電路、輸入衰減器，Y前置放大器、延遲線和Y輸出放大器等部分）、X通道（掃描發(fā)生器、同步觸發(fā)電路和X輸出放大器組成。掃描發(fā)生器環(huán)和觸發(fā)電路產(chǎn)生所需的掃描信號，X放大器放大掃描信號）和電源部分組成。 原理圖如下：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、 示波器的分類： 通用示波器、取樣示波器記憶、存儲示波器、專用示波器。

12、通用示波器：模擬（單蹤、多蹤/雙蹤） 、數(shù)字（存儲）式示波器。16、 示波器的基本測量方法 電壓的測量（直接測量法、比較測量法）、時間的測量、 相位的測量（線性掃描法、李沙育圖形法）17、 數(shù)字示波器（DS1102E）的組成及工作原理：18、 模擬信號數(shù)字化過程：采樣存儲過程 讀取顯示過程第四章 頻率測量19、 無線電波的頻率f、波長和速度之間的關(guān)系： f為頻率（Hz）；為波長（m）；v(c)為光速（3×108m/s）20、 頻率f的單位為赫茲（Hz），周期T的單位為秒（S），則它們之間存在下列關(guān)系： 21、 時間導出頻率的重要公式1） 振蕩器的輸出信號：2）信號的瞬時相位、瞬時角頻

13、率和瞬時頻率：22、 通用計數(shù)器測量頻率和周期的主要誤差 1) “±1”誤差：是計數(shù)器的一種量化誤差，通用計數(shù)器所測得的結(jié)果總是整數(shù)的，它不能測量末位數(shù)字以下的零頭數(shù)，這是產(chǎn)生“±1”誤差的根源，常稱為末位誤差。該誤差的根源是決定于數(shù)字化儀器的基本方法，經(jīng)建立在一定的標準時間內(nèi)對脈沖進行計數(shù)的基礎上進行測量的。2) 時基誤差：時基誤差是由于晶體振蕩器的標準頻率不準確和不穩(wěn)定性所引起的 測量誤差。 3) 觸發(fā)誤差：由于存在噪聲和觸發(fā)電平抖動均會在觸發(fā)器轉(zhuǎn)換過程中引起誤差，這種誤差常稱為觸發(fā)誤差。這種觸發(fā)誤差大小決定于輸入信號的沿的斜率、噪聲幅度和觸發(fā)電平抖動幅度等因素。23、

14、 頻率源的頻率不穩(wěn)定性的起因： 頻率源的參數(shù)系統(tǒng)變化、 外界干擾影響信號的頻率不穩(wěn)定性、 頻率源信號的噪聲引起頻率不穩(wěn)定性、 信號的雜散（或寄生信號）引起頻率不穩(wěn)定性、交流干擾（或稱哼擾調(diào)制）。第五章 電壓測量24、 電壓測量儀器的分類：按頻率范圍來分，可分為低頻電壓表和高頻電壓表兩種；按電路形式來分，可分為模擬式電壓表和數(shù)字式電壓表兩種。按檢波形式來分可分為峰值電壓表、均值電壓表和有效值電壓表。25、 直流電子電壓表：由磁電。當需要測量高直流電壓時，在輸入端接入由高阻值電阻構(gòu)成的分壓電路。 （模擬指針式三用表：電阻、直流/交流電壓、直流/交流電流測量）26、 交流電壓的測量：電信號的交流電壓

15、V（t）的大小，可以用交流電壓的峰值Vp、平均值 或有效值V來表征。在交流電壓表中，交流電壓的測量都采用AC/DC變換器，該變換器，常采用檢波器來完成交流/直流變換，其原理是把被測交流電壓變換成直流電流，然后驅(qū)動直流電流偏轉(zhuǎn)，根據(jù)被測交流電壓大小與直流電流的關(guān)系，表盤直接以電壓刻度。現(xiàn)代的交流電壓表的指示器是采用數(shù)字顯示，將檢波器輸出的直流電流（電壓），通過A/D變換，再進行數(shù)字顯示。 27、 電壓表分類及其原理： 1）峰值電壓表：檢波（二極管峰值檢波器 ）-放大式（橋式直流放大器 ）電子電壓表，為了提高檢波-放大式電壓表的靈敏度，采用斬波式直流放大器，以解決一般直流放大器的增益與零點漂移之間

16、的矛盾。斬波式直流放大器是利用斬波器是把直流電壓變換成交流電壓，并用交流放大器放大，最后再把放大的交流電壓變換成直流電壓，故稱為直-交-直放大器。由于交流電壓的波形不同：正弦波、三角波、鋸齒波、梯形波、脈沖波、方波、階梯波等； 在測量時必須代入波形因數(shù)及波峰因數(shù)進行換算才能減少測量誤差。2）峰值檢波器：峰值檢波器是峰值交流-直流變換器，它使檢波器的輸出直流電壓與輸入電壓的峰值成正比。峰值檢波電路通常有三種形式，即輸出中包含被測直流成分的串聯(lián)式（串聯(lián)式峰值檢波電路 ）、不包含被測直流成分的并聯(lián)式（并聯(lián)式峰值檢波電路 ）和輸出被測峰至峰值的倍壓檢波電路 。應用運放的檢波電 路。3）均值電壓表：放大

17、檢波式電子電壓表 ，在均值電壓表中，檢波器對被測電平的平均值產(chǎn)生響應，通常，采用二極管全波或橋式整流電路作為檢波器。 4）均值檢波電路：均值檢波器是均值交流-直流變換器。由于很多交流電壓的波形都是上下對稱的，其瞬時值的平均值常為0，不能用來表征被測電壓的大小。采用運放的相應均值檢波電路。 1)2)3)4)5) 有效值電壓表：交流的有效值Vrms的測量是指在一個周期內(nèi)，通過某純阻負載所產(chǎn)生的熱量與一個交流電壓的數(shù)值在同一個負載產(chǎn)生的熱量相等時，該交流電壓的數(shù)值就是交流電壓的有效值。從這個作功相同的定義出發(fā)，可知有效值實際上就是均方根值，即一個周期交流電壓平方的平均值再開方。第六章 信號發(fā)生器1、

18、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、 信號源的分類：1) 按工作頻段分：低頻、高頻、超高頻、微波信號發(fā)生器。 2) 按輸出波形分：正弦波信號發(fā)生器、非正弦信號發(fā)生器（脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、數(shù)字序列信號發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲發(fā)生器等）。29、 鎖相環(huán)的基本理論頻率合成信號發(fā)生器里的合成信號源是采用鎖相環(huán)路（PLL）電路，合成輸出的信號，并且，受晶振信號控制的高穩(wěn)定信號源。因此，鎖相環(huán)路（PLL）電路是合成信號源里關(guān)鍵電路。其原理框圖如下：鎖相環(huán)路的基本組成框圖30、 鎖相

19、環(huán)路的應用：1) 通信系統(tǒng) 、導航系統(tǒng) 、空間技術(shù) 、電視系統(tǒng) 、計算機 、儀器 、原子能、激光和紅外系統(tǒng)等。2) 鎖相環(huán)路穩(wěn)頻技術(shù)：分頻、倍頻與進行頻率變換作為標準頻率源。3) 鎖相調(diào)頻和鑒頻：鎖相環(huán)調(diào)頻電路 、鎖相環(huán)解調(diào)電路。第七章 非線性失真31、 信號失真的概念：在電子技術(shù)中，信號的失真可分為頻率失真、相位失真和波形失真。對于非線性失真來說，它是波形失真。當某信號通過電路后，其輸出波形與輸入波形不同，失去了信號原來的形狀，稱為波形失真或稱畸變。 32、 信號中的基波和諧波成分信號的非線性失真越大，所含諧波分量的振幅（相對于基波的振幅）就越大。故測量信號的非線性失真，只要分別測量出信號中

20、的基波和各次諧波的振幅就可以了。信號的非線性失真可以進行測量。主要是測量信號的非線性失真系數(shù)或失真度。第八章 調(diào)制33、 在無線電通信、廣播、電視等系統(tǒng)中，需要把話音、音樂、圖像、編碼等低頻、視頻或數(shù)字信息，首先應將這些信息變成相應的電信號，然后對高頻或微波信號進行調(diào)制，最后將已調(diào)制信號通過發(fā)射機、天線通過空間，發(fā)射出去。接收機是將已調(diào)的載波信號中解調(diào)出原來的調(diào)制信號，如話音信號（低頻信號）和圖像信號（視頻信號）。 34、 調(diào)制電路是發(fā)射機、電子設備、電子測量儀器等重要組成部分。對調(diào)制電路特性測定是十分重要的，在調(diào)幅電路里，主要特性是調(diào)幅系數(shù)，而在調(diào)頻電路里是最大頻偏。為此，調(diào)制系數(shù)的測量里，

21、主要測量調(diào)幅信號的調(diào)幅系數(shù)和調(diào)頻信號的最大頻偏。35、 調(diào)制的定義及分類：調(diào)制就是用基帶信號控制高頻載波的參數(shù)（振幅、頻率和相位），使這些參數(shù)隨基帶信號變化。用來控制高頻載波參數(shù)的基帶信號稱為調(diào)制信號。未調(diào)制的高頻電振蕩稱為載波（可以是正弦波，也可以是非正弦波，如方波、脈沖序列等）。 36、 各種調(diào)制方式的定義：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三中基本調(diào)制形式（調(diào)制信號和載波都是連續(xù)波的調(diào)制方式）（1）調(diào)幅(AM)：用調(diào)制信號控制載波的振幅，使載波的振幅隨著調(diào)制信號變化。已調(diào)波稱為調(diào)幅波。調(diào)幅波的頻率仍是載波頻率，調(diào)幅波包絡的形狀反映調(diào)制信號的波形。調(diào)幅系統(tǒng)實現(xiàn)簡單,但抗干擾性差,傳輸時信號容易失真。 （2）調(diào)頻(FM)：用調(diào)制信號控制載波的振蕩頻率，使載波的頻率隨著調(diào)制信號變化。已調(diào)波稱為調(diào)頻波。調(diào)頻波的振幅保持不變，調(diào)頻波的瞬時頻率偏離載波頻率的量與調(diào)制信號的瞬時值成比例。調(diào)頻系統(tǒng)實現(xiàn)稍復雜，占用的頻帶遠較調(diào)幅波為寬，因此必須工作在超短波波段?？垢蓴_性能好，傳輸時信號失真小，設備利用率也較高。 （3）調(diào)相(PM)：用調(diào)制信號控制載波的相位，使載波的相位隨著調(diào)制信號變化。已調(diào)波稱為調(diào)相波。調(diào)相波的振幅保持不變，調(diào)相波的瞬時相角偏離載波相角的量與調(diào)制信號的瞬時值成比例。 第九章 頻率特性37、 幅頻特性測量方法1）點頻法測量幅頻特性：由頻率可調(diào)的正弦信號電壓（恒壓），加到被測網(wǎng)絡的輸入端，經(jīng)過