现代电子测量与实验技术(第一部分)

现代电子测量与实验技术(第一部分)第一页，共36页。教学目的

学习和了解电子测量的基本知识及其技术发展方向；掌握主要电子测量仪器的基本原理、功能与操作使用；熟悉一些基本电参量的测量方法。

第二页，共36页。参考资料《电子测量》刘国林、殷贯西等编著，机械工业出版社《现代电子测试技术》陈光禹主编，国防工业出版社《电子测量仪器实用大全》管致中主编，东南大学出版社TEK、Agilent等仪器厂商的仪器使用说明书和发布的资料第三页，共36页。基本知识与电子测量技术的发展

现代电子测量与实验技术（第一部分）第四页，共36页。一.电子测量所涉及的范围电能量的测量，如电压、电流和功率等元器件和电路参数的测量，如电阻、电感、品质因数等电信号特性的测量，如信号的波形、失真度等电子电路性能的测量，如增益、灵敏度和噪声系数等特性曲线的测试，如幅频特性曲线、相频特性曲线等

第五页，共36页。二.电子测量仪器的分类基本分类：专用仪器为某一个和几个专门目的而设计的仪器，如电视彩色信号发生器、光纤测试仪器等；通用仪器为某一个或几个电参数测量而设计的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪等；

第六页，共36页。二.电子测量仪器的分类按工作频段分：超低频、音频、视频、高频和微波仪器按电路原理分：模拟式和数字式按使用条件分：I、II、III组仪器

第七页，共36页。二.电子测量仪器的分类I组仪器为高精度仪器工作温度为10～30℃，湿度为20～75％RH（30℃时），使用时只允许有轻微振动；第八页，共36页。二.电子测量仪器的分类II组仪器工作环境为0～40℃，湿度为20～90%RH（40℃时），使用中允许有一般的振动和冲击通用仪器应符合该组要求；第九页，共36页。二.电子测量仪器的分类III组仪器

可工作在室外环境，要求温度为-10～50℃，湿度为5～90%RH（50℃时），在运输过程中允许受到振动与冲击。

第十页，共36页。二.电子测量仪器的分类按功能分：信号发生器用来产生测量所需的各种波形的信号，如信号源等信号分析仪器用来观测、分析和记录各种电参量的变化，包括时域、频域、数字域及调制域的分析仪器，如示波器等频率和相位测量仪器用来测量电信号的频率、时间间隔和相位，如频率计等；

第十一页，共36页。二.电子测量仪器的分类按功能分：网络特性测量仪器用来测量电气网络的各种特性，如网络分析仪等；电子元器件参数测试仪器用来测量各种电子元器件的电参数或显示特性曲线，如晶体管参数测试仪等；第十二页，共36页。二.电子测量仪器的分类按功能分：电波特性测试仪器用来对电波传播、电磁场强度、干扰强度等参量进行测量，如场强测试仪和EMC测试仪等；辅助仪器用于配合上述仪器的使用对信号进行放大、检波、隔离和衰减等，如放大器、衰减器、检波器、滤波器和各种交直流电源等。

第十三页，共36页。三.仪器校准的基础知识校准的定义将一台精度已知的仪器（标准仪器）与一台未知精度的仪器（被校准仪器）进行比较的过程称为仪器的校准。校准方法直接比较法和间接比较法。

第十四页，共36页。三.仪器校准的基础知识直接比较法

仪表和信号发生器都是测试仪器，它们可以互相比较，如偏离度超过允许范围即认为仪器超差。

即如校准一台仪表，则需要一台标准信号发生器，校准发生器则需要一台标准仪表。第十五页，共36页。三.仪器校准的基础知识仪表信号发生器测试仪器标准仪器仪表校准框图第十六页，共36页。三.仪器校准的基础知识信号发生器仪表测试仪器标准仪器信号发生器校准框图第十七页，共36页。三.仪器校准的基础知识信号发生器仪表标准仪器标准仪器信号变换器校准信号变换器第十八页，共36页。三.仪器校准的基础知识间接比较法

标准仪表与测试仪表进行比较标准信号发生器与测试信号发生器进行比较标准信号变换器与测试信号变换器进行比较第十九页，共36页。三.仪器校准的基础知识测试仪表标准仪表信号发生器仪表校准框图第二十页，共36页。三.仪器校准的基础知识测试信号发生器标准信号发生器标准仪表信号发生器校准框图第二十一页，共36页。三.仪器校准的基础知识信号发生器测试信号变换器标准仪表信号变换器校准框图标准信号变换器M1M2测试值=标准值×M1/M2第二十二页，共36页。四.测试技术与仪器的发展第一阶段：模拟仪器其基本结构是由模拟电路或电磁机械式的，如指针式万用表，模拟示波器等。第二阶段：数字化仪表将模拟信号的测量转化为数字信号测量，并以数字方式输出测量结果，适用于快速响应和较高精度的测量，如数字电压表、数字示波器等。第二十三页，共36页。四.测试技术与仪器的发展第三阶段：智能仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力。但它的功能块全部都是以硬件或固化的软件形式存在，因此无论开发还是应用，都缺乏灵活性。目前大部数字化仪器都属于智能仪器。第二十四页，共36页。四.测试技术与仪器的发展第四阶段：虚拟仪器（VI,VirtualInstruments）虚拟仪器的概念（VI,VirtualInstruments）是美国国家仪器(NI,NationalInstruments)公司与1986年提出的。

虚拟仪器就是指在计算机上添加一层软件和一些硬件模块，使用户操作这台通用计算机就像操作一台真实的仪器一样，它强调软件的作用，提出了“软件就是仪器”的概念。第二十五页，共36页。五.自动化测试系统定义能自动进行测量、数据处理和传输，并以适当方式显示或输出测试结果的系统称为自动化测试系统（ATS）

在自动化测试系统中，所有测试工作都是在预先编制好的测试程序统一控制下自动完成的。

第二十六页，共36页。五.自动化测试系统发展：自动化测试系统的发展阶段大致可以按构成方式分为三代。

第二十七页，共36页。五.自动化测试系统第一代自动化测试系统第一代自动化测试系统多为专用系统，通常是针对某项具体的任务而设计的。

其结构特点是采用比较简单的定时器或扫描器作为控制器，其接口也是专用的。

第一代自动化测试系统的通用性很差。

第二十八页，共36页。五.自动化测试系统第一代自动化测试系统

自动驾驶仪校准信号转台电源气源脉冲源时控部分译码器显示器打印机存储器运算器A/D变换器舵传感器转换元件数字逻辑控制电路程序存储器某导弹自动驾驶仪自动测试系统方框图第二十九页，共36页。五.自动化测试系统第二代自动化测试系统：第二代自动化测试系统采用了标准化的通用可程控测量仪器接口总线（GPIB）、可编程的仪器和测试控制计算机.第二代自动化测试系统的设计、使用和组装都比较容易。

第三十页，共36页。五.自动化测试系统第二代自动化测试系统的基本结构：接口总线（GPIB）测控计算机激励信号源程控测试仪器显示与记录设备被测对象第三十一页，共36页。五.自动化测试系统第二代自动化测试系统的集成步骤：

确定问题，即提出测试任务和解决办法；进行测试仪器的选择，选择系统构成所需的程控仪器；选择控制器，即计算机；设计被测装置的测试接口；组建自动测试系统；编写测试程序和测试系统文件。

第三十二页，共36页。五.自动化测试系统第三代自动化测试系统第三代自动测试系统的概念是70年代末提出的，其设计的目标是：充分发挥计算机的能力，取代电子设备的大部分功能，使之成为测量仪器不可分割的组成部分，与整个系统融为一体；

整个自动测试系统简化到仅由计算机、通用硬件和应用软件三部分组成。

第三十三页，共36页。五.自动化测试系统第三代自动测试系统的特点计算机或测试工作站为核心；系统中大多硬