谭久刚 电子测量技术基础

电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础电子测量技术基础一．电子测量的特点1.测量频率范围宽2.测量量程宽3.测量准确度高低相差悬殊4.测量速度快5.可进行遥测6.易于实现测试智能化和测试自动化7.影响因素纵多，误差处理复杂。二．测量与计量的异同点（1）不同点：测量与计量的含义不同测量：通过实验方法对客观事物取得定量信息的过程计量：是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。（2）.联系：计量可看作测量的特殊形式，计量又是测量的基础和依据（3）.测量是通过实验手段对客观事物取得定量信息的过程，也就是利用实验手段把待测量直接或间接地与另一个同类已知量进行比较，从而得到待测量值的过程。——核心方法：比较测量过程中所使用的器具和仪器就直接或间接地体现了已知量。测量结果的准确与否，与所采用的测量方法、实际操作和作为比较标准的已知量的准确程度都有着密切的关系。因此，体现测量过程中作为比较标准的已知量的各类量具、仪器仪表，电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础必须定期进行检验和校准，以保证测量结果的准确性、可靠性和统一性，这个过程则称为计量。——确保比较标准的载体符合要求计量可看作测量的特殊形式，在计量过程中，认为所使用的量具和仪器是标准的，用它们来校准、检定受检量具和仪器设备，以衡量和保证使用受检量具仪器进行测量时所获得测量结果的可靠性。因此，计量又是测量的基础和依据。三．电子测量的内容1.电能量测量2.电信号特性测量3.电路元件参数测量4.电子设备的性能测量四、电子测量方法的分类（一）、按测量过程分类：直接测量、间接测量、组合测量（二）、按测量方式分类：偏差式测量法、零位式测量法、微差式测量法。（三）按被测量的性质分类：时域测量、频域测量、数据与测量、随机测量。五．测量仪器的性能指标1.精度（精密度、正确度、准确度）2.稳定度3.输入阻抗4.灵敏度电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础5.线性度6.动态特性六．测量仪器的基本功能1.变换功能2.传输功能3.显示功能七.信号发生器原理振荡器：是信号发生器的核心部分，由他产生不同的频率，不同波形的信号。变换器：可以使电压放大器、、功率放大器、调制器和整形器，一般情况下，振荡器输出的信号都较弱，需要在该部分加以放大。输出级：调节输出信号的电平的输出阻抗。指示器：用来监视输出信号。电源：提供信号发生器各部分的工作电压。八.脉冲信号发生器的分类通用脉冲发生器、快沿脉冲发生器、函数发生器、数字可编程发生器和特种脉冲发生器。九.正弦信号发生器的主要性能指标1.频率范围2.频率准确度3.频率稳定度4.有温度、电源、负载变化引起的频率波动电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础5.非线性失真6.输出阻抗7.输出电平8.调制特性十．示波器原理十一．连续扫描和触发扫描扫描电压是周期性的锯齿波电压。在扫描电压的作用下，示波管光点将在屏幕上作连续重复周期的扫描，若没有Y通道的信号电压，屏幕上只显示出一条时间基线。在时域测量中，在Y通道加入周期变化的信号电压，则可显示信号波形。连续扫描最主要的问题是如何保证在屏幕上显示出稳定的信号波形。为了得到稳定的波形显示，必须使扫描锯齿波电压周期T与被测信号周期Ty保持整数倍的关系，即T=nTy。由于扫描电压是由示波器本身的时基电路产生，它与被测信号电压是不相关的，为此一般采用被测信号(或与被测信号相关的信号)控制与触发时基电路，使T=nTy，这个过程称为同步。利用这种同步方法可使扫描信号发生器在一定频率稳定度范围内保证T与Ty的整数倍关系，实现稳定的显示。被测波形与扫描电压的同步问题在观测脉冲波形时尤为突出。电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础连续扫描和触发扫描观测脉冲波形的比较。十二．双踪和双线示波器的区别双踪和双线示波器各有优缺点：双踪示波器比普通示波器增加的部件不多，可以达到较高指标，价格只增加15％左右，现在生产的示波器几乎都具有双踪功能。其缺点是工作于交替方式时，需两次扫描才能显示两个波形，因而无法观察两个快速的单次信号或短时间的非周期信号。双线示波器两个通道是完全独立的，可以弥补上述不足，并且两个偏转系统可以用不同的时基发生器，使仪器更为灵活多用。但由于示波管性能的限制，双线示波器的技术指标一般较低。十三．计数式频率计测频原理十四．计数式频率计测频误差1．量化误差——±1误差2．闸门时间误差(标准时间误差)可见提高测频准确度的途径：①提高晶振频率的准确度和稳定度②扩大闸门时间T；或增大fx（倍频后再测）③fx较低时，测周期，计算频率计数式频率计测周误差（见书147页）十五．计数式频率计测周原理十六．检波--放大/放大--检波交流电压表原理电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础十七．平均值及有效值电压表测量正弦信波、方波、三角波（202）十八．数据域测量的含义及数字系统测量的方法十九．穷举测试和随机测试的含义及特点对所有的输入信号，输出信号的逻辑关系都正确，则这个数字电路就是正确的；如果输出的逻辑关系不正确，这个数字电路就是错误的。这种测试方法就是穷举测试法二十.示波器的主要指标1.频率响应2.偏转灵敏度3.扫描频率4.输入阻抗5.示波器的瞬态响应6.扫描方式二十一、示波管的基本结构示波管由电子枪、偏转线圈、荧光屏三部分组成二十二、交流电压表的表征交流电压的表征：交流电压除用具体的函数关系式表达其大小随时间的变化规律外，通常还可以用峰值、幅值、平均值、有效值等参数来表征。电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础交流电压测量的基本方法：常规思路：利用交流／直流(AC／DC)转换电路将交流电压转换成直流电压，然后再接到直流电压表上进行测量。根据AC／DC转换器的类型，可分成检波法和热电转换法。根据检波特性的不同，检波法又可分成平均值检波、峰值检波、有效值检波等。1.峰值2.平均值3.有效值4.波形因数、波峰因数二十三、交流电压测量的基本方法是利用交流/直流转换电路将交流电压转化成直流电压，然后接到直流电压表上进行测量。二十四、低频交流电压表的类型1.均值电压表2.有效值电压表二十五、高频交流电压表的类型1.峰值检波器（串联峰值检波器和双峰值检波器、并联式检波器、倍压式峰值检波器）2.数字电压表的A/D类型：比较式积分式复合式数字电压表的优缺点：(1)准确度高。(2)数字显示。(3)输入阻抗高。(4)测量速度快，自动化程度高。(5)功能多样。电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础缺点是交流测量时的频率范围不够宽，一般上限频率在1MHz以下。二十五、数字式电压表的A/D类型1.积分型2.比较型二十六、数字电压表的优缺点数字电压表在直流和低频交流电压测量中具有速度快、准确度高、数字显示、输入阻抗等优点。二十七、电阻抗的基本含义阻抗主要指电阻抗。是以电阻值为实部和电抗值为虚部的复数，端口电压向量与电流向量的比值。包括电阻分量和电抗分量。二十八、Q表基本原理（257）二十九、数据域测量的对象数据域测量的对象是数字逻辑电路三十、数字信号的特点1.数字信号一般为多路2.数字信号按时序传递3.数字信号的传递方式有串行和并行4.数字信号具有非周期性5.数字信号频率范围宽6.数字信号为脉冲信号电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础三十一、数据域测试的主要方法穷举测试和随机测试三十二、数据域测试的主要工具逻辑分析仪三十三、简单数据域测试的工具1.基本逻辑部件的测试2．逻辑笔的应用三十三、逻辑分析仪的含义三十四、逻辑分析仪的触发方式1．组合触发2．延迟触发3．限定触发4．序列触发5．计数触发6．“毛刺”触发三十五、逻辑分析仪的显示方式1．定时式显示方式2．状态表显示方式3．图解显示方式4．映像显示方式三十六、信号发生器的基本指标三十七、锁相环基本结构三十八、高频信号发生器调制类型三十九、锁相信号发生器四十、调谐信号发生器四十一、数字合成低频信号发生器通用RC振荡器LC振荡器差频式振荡器、低频振荡器基本类型调谐信号发生器：其振荡器通常为LC振荡器，根据反馈方式，可分电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础为变压器、电感反馈式（电感三点式或哈特来式）、电容反馈式（电容三点式或考毕兹式）。锁相信号发生器：在高性能的调谐式信号发生器中增加频率计数器，并将信号源的振荡频率利用锁相原理锁定在频率计数器的时基上，而频率计数器又以高稳定度的石英晶体振荡器为基准，从而使所想信号发生器的输出频率的稳定度和准确度大大提高，信号频谱纯度灯性能特性也得到了很大的改善。数字合成低频信号发生器：RC文氏桥振荡器以及积分器为基础的函数发生器。测量电路系统频率特性的方法：点频法扫频法高频信号发生器调制类型：调幅调频脉冲调制锁相环基本结构：基准晶振鉴相器压控振荡器低通滤波器脉冲信号发生器类型：通用脉冲发生器快沿脉冲发生器函数发生器数字可编程脉冲信号发生器特种脉冲发生器四十二、测量电路系统频率特性的方法四十三、高速示波器设计的关键四十四、示波器线性时基扫描方式1.连续扫描2.触发扫描四十五、频率时间测量的基本方法模拟法直读法：又称利用无源网络频率特性测频法，含电桥法和谐振法。电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础比较法：将被测频率信号与已知频率信号相比较，通过观、听比较结果，获得被测信号的频率。属比较法的有：拍频法、差频法、示波法。计数法电容充放电式电子计数式：当前主流四十六、谐振法测频种类串联谐振并联谐振四十六、电子计数法测频和测周的误差四十七、差频式测频的含义也称外差法；待测频率fx信号与本振频率f1信号加到非线性元件上进行混频，输出信号中除了原有的频率fx、f1分量外，还将有它们的谐波nfx、mf1，及其组合频率nfx±mf1。当调节本振频率f1时，可能有一些n和m值使差频为零。四十八、鉴相器的含义利用非线性器件把被测信号的相位差转换成电压或电流的增量，在电压表或电流表表盘刻度上相位刻度，由电表指示可直读被测信号的相位差的电路。四十九、示波器测频方法概况1．周期法对于任何周期信号，可用前述的时间间隔的测量方法，先测定其每个电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础周期的时间T，再用下式求出频率f：f=1/T2．李沙育图形法测频率将示波器置X-Y工作方式，被测信号输入Y轴，标准频率信号输入“X外接”，慢慢改变标准频率，使这两个信号频率成整数倍时，:五十、计量基准的含义与内容：基准是指用当代最先进的科学技术和工艺水平，以最高的准确度和稳定性建立起来的专门用以规定、保持和复现物理量计量单位的特殊量具或仪器装置等。主基准、副基准和工作基准，也分别称作一级、二级和三级基准各个基本知识的含义1.测量的含义：通过实验方法对客观事物取得定量信息的过程2.计量的含义：是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。3.电子测量的含义：是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。他是测量学和电子学相互结合的产物。4.单位制的含义：有基本单位、辅助单位和导出单位构成的完整体系。5.计量基准的含义：用当代最新近的科学技术和工艺水平，以最高的准确度和稳定性经建立起来的专门用以规定、保持和复现物理量计量单位的特殊量。6.测量误差的含义：测量仪器仪表的测得值与被测量值之间的差异。7.系统误差的含义：在多次等精度测量同一量值时，绝对值得误差与符号保持不变，或当条件改变时误差按某种规律变化。电子测量技术基础电信职教谭久刚电子测量技术基础8.随机误差含义：对同一量值进行多次等精度测量时，其绝对值和符号以不可预测的方式无规则变化的误差。9.极限误差的含义：随机误差绝对值大于3σ个概率仅为0.003.即Δ=3σ。9.容许误差的含义测量仪器在规定使用条件下可能产生的最大误差。10.信号发生器的含义：提供测试用电信号的装置。11.频率合成：：把一个（或少数几个）高稳定度频率源经过加、减、乘除及其组合运算，以产生在一定频率范围内，按一定的频率间隔的一系列离散频率。相干频率合成：用一个石英晶体产生基准频率，然后通过分频，倍频等，使加入混频器的频率之间是