安徽師范大學電子測量技術本科教學大綱

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安徽師范大學皖江學院電子信息系電子測量技術基礎教學大綱
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《電子測量技術基礎》教學大綱
一、說明
1、課程的性質、地位和任務
本課程為兩專業的重要技術基礎課，是電子信息工程和通信工程各專業課的必需先行課，
為學生學習工作所需的專業知識做好準備。
2、教學的基本要求
使學生了解和掌握電子測量儀器的工作原理和結構特點、能自己設計和應用測量電路?；?br/>本內容包括模擬和數字的測量儀器、示波器、信號源、頻率計、頻譜分析儀、失真度測量儀、
網絡分析儀、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：本課程的有關基本理論和基本概念；測量方法和數據處理的過程，減小測量誤差的
措施；常用測量儀器的原理、結構、操作和應用；對于各種被測電量和被測系統采用的不同測
量原則和測量電路，及測量結果的表達。
難點：理解數據處理的根據，減小測量誤差的方法的依據；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、課堂教學時數及課后作業題型分配
章目教學內容
教
學
時
數
教學方式
或手段
課后作業
思考題練習題
一緒論 3 講授 √ √
二測量誤差和測量結果處理 6 講授 √ √
三信號發生器 6 講授 √ √
四電子示波器 5 講授 √ √
五頻率時間測量 3 講授 √ √
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六電壓測量 4 講授 √ √
七噪聲測量 4 講授 √ √
八數據域測量 5 講授 √ √
合計 36
三、本文
第一章緒論
【教學目的】
通過本章教學，使學生明確本課程的學科性質、基本內容和學習意義，掌握電子測量儀
器與應用技術中一些常用術語的涵義及其相互區別，了解本門課程的教學要求和學習方法。
【重點難點】
電子測量技術的研究對象及基本內容，測量、計量和電子測量儀器的概念，以及測量方法的
意義。
第一節電子測量
一、測量
二、電子測量
第二節電子測量的內容和特點
一、電子測量的內容
二、電子測量的特點
第三節電子測量的一般方法
一、按測量手續分類
二、按測量方式分類
三、按被測量的性質分類
四、測量方法的選擇原則
第四節電子測量儀器概述
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
第五節計量的基本概念
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一、計量
二、單位制
三、計量基準
四、量值的傳遞與跟蹤，檢定與比對
【思考題】
1．敘述電子測量的主要內容。
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
同和區別。
第二章測量誤差和測量結果處理
【教學目的】
通過本章教學，使學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生的原
因，學會正確設計測量方法和制訂數據處理的方法步驟，以得到和表示出誤差盡量小的測量結
果。
【重點難點】
測量誤差的來源，誤差分析，誤差的合成，測量數據的處理。
第一節誤差
一、誤差
二、誤差的表示方法
三、容許誤差第二節測量誤差的來源
一、儀器誤差
二、使用誤差
三、人身誤差
四、影響誤差
五、方法誤差
第三節誤差的分類
一、系統誤差
二、隨機誤差
三、粗大誤差
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第四節隨機誤差分析
一、測量值的數學期望和標準差
二、隨機誤差的正態分布
三、有限次測量下測量結果的表達
第五節系統誤差分析
一、系統誤差的特性
二、系統誤差的判斷
三、消除系統誤差產生的根源四、消弱系統誤差的典型測量技術
五、消除或消弱系統誤差的其他方法
第六節系統誤差的合成
一、誤差的綜合
二、常用函數的合成誤差
三、系統不確定度
第七節測量數據的處理
一、有效數字的處理
二、等精度測量結果的處理
【思考題】
1. 解釋下列名詞術語的含義：真值、實際值、標稱值、示值、測量誤差、修正值。
2. 按照表示方法的不同，測量誤差分成哪幾類？
3. 說明系統誤差、隨機誤差和粗差的主要特點.。
第三章信號發生器
【教學目的】
通過本章教學，使學生明了信號發生器的概念、分類、用途、組成原理和技術參數及使
用方法。
【重點難點】
各種信號發生器的原理和用途上的很大差別。復雜信號發生器的電路原理和使用方法。
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第一節信號發生器概述
一、信號發生器的用途
二、信號發生器的分類
三、信號發生器的基本構成四、信號發生器的發展趨勢
第二節正弦信號發生器的性能指標
一、頻率范圍
二、頻率準確度
三、頻率穩定度
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(失真度)
六、輸出阻抗
七、輸出電平
八、調制特性
第三節低頻信號發生器
一、低頻信號發生器
二、超低頻信號發生器
三、低頻信號產生器的發展現狀
第四節射頻信號發生器
一、調諧信號發生器
二、鎖相信號發生器
三、合成信號發生器
第五節掃頻信號發生器
一、線性電路幅頻特性的測量
二、掃頻儀的基本構成
第六節脈沖信號發生器
一、脈沖信號
二、脈沖信號發生器分類
三、脈沖信號發生器的結構四、脈沖信號源的應用
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第七節噪聲發生器
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. 解釋下列術語：頻率
合成，相干式頻率合成，非相干式頻率合成。
4. 掃頻儀中如何產生掃頻信號?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、脈沖過沖、平頂降落。
6. 簡要說明白噪聲的特點，產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
【教學目的】
通過本章教學，使學生明了電子示波器的概念、分類、用途、組成原理和技術參數及使
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。數字存貯示波器的工作原理、電路原理和使用
方法。
第一節概述
第二節示波管
一、電子槍
二、偏轉系統
三、熒光屏
第三節電子示波器的組成結構
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一、電子示波器結構框圖
二、示波器的主要技術性能
第四節電子示波器的基本部件
一、垂直偏轉通道(Y 通道)
二、水平偏轉通道(X 通道)
三、校正器
第五節雙蹤和雙線示波器
一、雙蹤示波器
二、雙線示波器
第六節高速和取樣示波器
一、高速示波器
二、取樣示波器
第七節記憶示波器與存貯示波器
一、記憶示波器
二、數字存貯示波器
【思考題】
1.如果要達到穩定顯示重復波形的目的，掃描鋸齒波與被測信號間應具有怎樣的時序和時間關
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.示波器主要技術指標有哪些?各表示何種意義?
4.示波器 Y 通道內為什么既接入衰減器又接入放大器?它們各起什么作用?
5.什么是連續掃描和觸發掃描?如何選擇掃描方式?時基發生器由幾部分組成?各部分電路起什
么作用?延遲線的作用是什么?內觸發信號可否在延遲線后引出，去觸發時基電路?為什么?
第五章頻率時間測量
【教學目的】
通過本章教學，使學生清楚時間和頻率在科學上的含義，懂得現代測量頻率的儀器的構
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成和工作原理，學會精確測量頻率和時間間隔的方法。
【重點難點】
電子計數法測量頻率或時間間隔的原理，電子計數器的工作原理，測量誤差的來源和減小方
法。
第一節概述
一、時間、頻率的基本概念
二、頻率測量方法概述
第二節電子計數法測量頻率
一、電子計數法測頻原理
二、誤差分析計算
三、測量頻率范圍的擴大
第三節電子計數法測量周期
一、電子計數法測量周期的原理
二、電子計數器測量周期的誤差分析三、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、科學研究中有何實際意義?
2. 簡述計數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. 對一臺位數有限的計數式頻率計，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. 用計數式頻率計測量頻率，閘門時間為 1s 時，計數器讀數為 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
【教學目的】
通過本章教學，使學生掌握電壓測量的技術，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字式電壓測量儀器的優、
缺點。
【重點難點】
各種電壓信號性質的差異，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。。
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第一節概述
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. 說明調制式直流放大器工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 7．9 圖中正弦、方波和三角波的電壓，電壓表讀數均為 5V，問：
(1)對每種波形來說，讀數各代表什么意義?
(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
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【教學目的】
通過本章教學，使學生了解噪聲信號的定義和測量及在電子系統中的地位，了解噪聲信
號的分類和產生的原因，學會正確設計測量電路，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果。
【重點難點】
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和對它們的測量方法。
第一節概述
第二節噪聲的統計特性及其測量
一、噪聲的統計特性
二、噪聲特性的測量
第三節器件的噪聲參數及其測量
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。
第八章數據域測量
【教學目的】
通過本章教學，使學生明了數據域測量的概念、包含的領域、作用的對象，數字信號的
特點，數字集成電路的復雜性和測量的難度，數據域測量用的主要儀器，邏輯分析儀的原理、
操作和應用。
【重點難點】
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數字集成電路的復雜性和測量的難度，特殊的測量考慮和方法；邏輯分析儀的使用，觸發方
式的研究和選擇。
第一節數據域測量的基本概念
一、數據域測量的特點
二、數字信號的特點
第二節數據域測量技術
一、簡單邏輯電路的簡易測試
二、窮舉測試和隨機測試
三、數據域測量技術
第三節邏輯分析儀一、邏輯分析儀的組成
二、邏輯分析儀的觸發方式
三、邏輯分析儀的顯示方式
四、邏輯分析儀的應用
五、邏輯分析儀發展概況
【思考題】
1. 什么是數據域測量?數字系統測量的關鍵是什么?
2. 什么是窮舉測試?什么是隨機測試?各有什么特點?
3. 什么是可測性技術? 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？怎樣組成數字系統的自動測試系統?
【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、測量操作過程和結果分析
知識的掌握，及測評學生的應用能力。理論考試占 70%，實驗及平時占 30%。
四、使用教材與教學參考書目
【使用教材】
安徽師范大學皖江學院電子信息系電子測量技術基礎教學大綱
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張永瑞等，《電子測量技術基礎》(21 世紀高等學校電子信息類系列教材)，西安電子科技大
學出版社，1994.年 12 月，2003 年 6 月第 11 次印.
【教學參考書目】
1. 蔣煥文編，《電子測量》，中國計量出版社，修訂時間：1999.05。
2. 崔見主編，《常用電子儀器的原理、使用及維修》，西安電子科技大學出版社，2000 年出
版。
3. Robert A .Witte 著，何小平譯，《電子測量儀器—原理與應用》，清華大學出版社 1995
年出版。
4. Helfrick,Albert D and William D.Cooper，《Modern Electronic Instrumentation and
Measurement Technique》，Englewood cliffs，Prentice Hall Inc.，1990

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