第八章电子测量和仪器的基本知识

电子测量原理电子测量是一种利用电子设备进行物理量测量的技术方法。

在科学研究、工程技术以及生产制造等领域，电子测量得到了广泛的应用。

本文将介绍电子测量的原理、常用的电子测量仪器以及应用案例。

一、电子测量原理概述电子测量的基本原理是将待测物理量转化为电信号，通过电子设备进行测量和处理。

电子测量可分为直接和间接两种方式。

直接测量是指将待测物理量转化为电信号进行测量，常见的有电压、电流和电阻等。

间接测量是通过某种物理效应将待测物理量转化为电信号，再进行测量，如温度、压力、位移等。

二、电子测量仪器1.示波器示波器是电子测量中最常用的仪器之一，用于显示待测信号的波形。

示波器可以显示信号的幅值、频率、相位等信息，通过观察波形来判断信号是否合格。

示波器有模拟示波器和数字示波器两种类型，数字示波器具有更高的精度和功能。

2.万用表万用表是一种多功能的电子测量仪器，可以测量电压、电流、电阻、电容等基本物理量。

万用表常用于电路维修、实验室研究以及工程测量等领域。

随着科技的发展，万用表也在不断更新，新一代的数字万用表功能更加强大。

3.频谱分析仪频谱分析仪用于测量信号的频谱特性，能够将复杂的电信号分解成不同频率的分量。

频谱分析仪在通信、无线电、音频等领域有广泛的应用，可以用于信号分析、故障诊断以及无线电频道分配等。

三、电子测量应用案例1.温度测量温度测量是电子测量中常见的应用之一。

利用热敏电阻、热电偶、红外线传感器等测温元件，可以测量物体的温度。

温度测量在工业自动化、气象观测、医疗设备等方面都有广泛的应用。

2.压力测量压力测量广泛应用于石油化工、水处理、汽车工业等领域。

常用的压力传感器有电容式传感器、电阻式传感器和压阻式传感器等。

通过测量物体受力变形或流体压强，可以准确测量压力大小。

3.位移测量位移测量用于测量物体的位置移动或形变。

常用的位移传感器有光电编码器、应变测量电阻和激光测距仪等。

位移测量在机器人技术、建筑工程和制造业等方面有广泛的应用。

电子测量原理电子测量是现代科技领域中不可或缺的一部分，通过电子设备测量物理量的数值。

电子测量的原理主要包括测量基本原理、测量仪表原理、测量方法等方面的内容。

本文将从这些方面对电子测量原理进行探讨。

1. 测量基本原理电子测量的基本原理是通过电子仪器测量物理量的数值。

测量基本原理可以分为四个方面：传感器原理、信号处理原理、数据采集原理以及数据处理原理。

（1）传感器原理传感器是电子测量中关键的组成部分，它能将一种待测量的物理量转换为电信号，再通过电子仪器进行处理。

传感器的种类繁多，常见的传感器有温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。

（2）信号处理原理信号处理是将传感器输出的电信号进行放大、滤波等处理，以便更好地观测和分析物理量的变化情况。

（3）数据采集原理数据采集是利用模拟-数字转换技术将模拟信号转换为数字信号，并进行必要的编码和校验，以便于后续的数据处理。

（4）数据处理原理数据处理是对采集到的数字信号进行分析、计算、显示等操作，从而获得所需的测量结果。

2. 测量仪表原理测量仪表是进行电子测量的工具，它包括测量仪器、测量传感器、测量电缆等。

测量仪表的原理可以分为仪表传感器接口、测量电路、显示装置等方面。

（1）仪表传感器接口仪表传感器接口是将传感器和仪表连接起来，将传感器采集到的信号传递给测量仪器，实现测量功能。

（2）测量电路测量电路是测量仪表中的核心部分，它通过适当的电路设计，将传感器接口传递过来的信号进行放大、滤波等处理，以获得准确的测量结果。

（3）显示装置显示装置是用于展示测量结果的部分，常见的显示装置有数码管、液晶显示屏等。

3. 测量方法电子测量有多种方法，常见的有直接测量法、间接测量法和对比测量法。

（1）直接测量法直接测量法是最常见、最直接的测量方法，它通过测量仪表直接测量待测量物理量的数值，如使用温度计测量温度、使用电压表测量电压等。

（2）间接测量法间接测量法是通过已知和未知量之间的关系进行测量的方法，通常需要通过公式或者其他方法来计算得到待测量物理量的数值。

电子测量基础知识归纳1. 什么是电子测量电子测量是一种通过使用电子设备和技术来测量、检测和监控电信号、电流、电压和电气特性的过程。

它在许多领域中被广泛应用，例如电子工程、通信工程、自动化等。

2. 常见的电子测量仪器2.1 数字万用表数字万用表是最常见的电子测量仪器之一。

它可以测量电压、电流、电阻、频率等电气特性。

数字万用表使用数字显示屏，精度高，操作简单。

2.2 示波器示波器是用于显示电信号波形的仪器。

它可以实时显示电压随时间的变化。

示波器可用于观察信号的频率、幅度、相位等特性，以及检测电路中的故障。

2.3 频谱分析仪频谱分析仪可以将信号分解为不同频率的成分，并显示其幅度。

它被广泛用于无线通信、音频处理、信号调制等领域。

2.4 信号发生器信号发生器是用于产生各种电信号的仪器。

它可以生成不同频率、幅度和波形的信号，常用于电子实验、测试和调试。

3. 电子测量的重要性电子测量在现代科技发展中起着重要的作用。

它可以帮助工程师和科学家了解电子设备和电路的性能，并进行相关的研究和开发。

通过电子测量，我们可以确保电子产品的质量和可靠性，并及时发现并解决问题。

4. 电子测量的常见应用4.1 电路设计与测试在电路设计过程中，电子测量是不可或缺的。

它可以帮助工程师验证设计的正确性，并进行性能测试和优化。

电子测量还可以用于检测电路中的故障，方便故障排除和维修。

4.2 通信工程电子测量在通信工程中起着至关重要的作用。

它可以帮助工程师测试和监测信号的质量、传输效率和可靠性。

电子测量还可以用于调试和优化通信设备和系统。

4.3 自动化在自动化系统中，电子测量被广泛应用于监测和控制过程变量。

它可以帮助工程师实时获取传感器和执行器的数据，并进行有效的控制和调节，以实现自动化系统的稳定和优化。

5. 结论电子测量是现代科技不可或缺的一部分，它帮助我们了解和掌握电子设备和电路的性能。

通过使用常见的电子测量仪器，我们可以进行电路设计和测试，优化通信工程，实现自动化控制。

《电子测量技术》课程标准一、课程基本信息1、课程名称：电子测量技术/ Electronic Measurement Techniques2、学时/学分：40/2.53、先修课程：《高等数学》、《模拟电子技术》，《数字电子技术》。

4、面向对象：检测类专业5、开课系：机电工程系6、教材：于宝明等, 《电子测量技术》，高等教育出版社,2017.2二、课程性质和任务电子测量是现代科学获取信息的重要途径。

掌握电子测量技术是从事生产实践和科研的必备基础，也是培养学生“实践动手能力”的重要标志性课程。

其特点是综合性强、实践性突出、应用面广泛。

电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。

通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事生产实践以及研发工作打下基础。

三、教学内容和基本要求（一）电子测量技术的基本知识1、教学内容（1）测量及其意义；（2）电子测量的意义和特点；（3）电子测量方法的分类；（4）测量误差的基本概念；（5）测量结果的表示及有效数字；2、教学要求（1）了解电子测量的主要内容、特点和基本方法；（2）了解测量误差产生的原因及特点；（3）掌握误差基本理论及分析（4）能对测量结果（数据）进行正确的处理。

3、重点和难点重点：（1）电子测量的特点；（2）测量误差的基本概念；（3）测量结果的表示及有效数字。

难点：测量结果的表示及有效数字。

（二）信号发生器1、教学内容（1）信号源概述；（2）低频信号源的组成原理及使用。

（3）高频信号源的组成原理。

（4）函数信号发生器的组成原理及使用。

2、教学要求（1）了解信号源的分类和基本组成；（2）掌握低频信号发生器的基本组成、工作原理及特点；（3）掌握高频信号发生器的基本组成、工作原理及特点。

( 4) 掌握函数信号发生器的基本组成、工作原理及特点；3、重点和难点重点：（1）正弦信号源的主要性能指标；（2）低频信号发生器的基本组成和工作原理；（3）函数信号发生器的基本组成和工作原理。

一、填空题1、电子测量是以为依据,借助于,对电量和非电量进行测量的原理和方法。

2、使用指针式万用表进行电阻测量时,应选择好仪表的,尽可能使仪表的指针偏转到刻度线的附近。

3、信号发生器按信号波形分,有正弦信号发生器、、脉冲信号发生器、四类。

4、用万用表测量电压时,应将黑表笔插入“”插座内,红表笔插入“”插座内,将两只表笔与被测电压的两端。

5、用万用表测量电流时,应将万用表的两表笔在被测电路两端。

6、示波器的探极校准信号是 V、 Hz。

7、测量误差可分为、和。

8、万用表使用完毕后,转换开关应置于交流或上。

9、交流毫伏表的功能是用来测量以及电平测试等。

10、函数信号发生器能产生三角波、、、方波。

二、选择题1、使用指针式仪表进行电压电流测量时,就尽可能使仪表的指针处于满度值的()。

A、中间区域B、满度值C、满度值的2/3以上区域D、满度值的1/3以下区域2、要测量40V左右的直流电压,用()的电压表较合适。

A、量程为100V、5.0 级B、量程为50V、0.5级C、量程为150V、0.5 级D、量程为30V、0.5 级3、在利用万用表电阻挡测量电阻时,发现指针不动,则说明( )。

A、电阻值较小,倍率挡选大了B、电阻值较大,倍率挡选大了C、测量机构坏了D、电阻值很大,倍率挡选小了4、在测量过程中,按规定对仪器进行校准和计量可以减少( )。

A、仪器误差B、理论误差C、方法误差D、人为误差5、系统误差决定了测量的( ),随机误差决定了测量的( )。

A、精密度B、正确度C、准确度D、稳定度6、使用指针式仪表进行电阻测量时,尽可能使仪表的指针处于满度值的()。

A、中间区域B、满度值C、满度值的2/3以上区域D、满度值的1/3以下区域7、当被测电压1000V<U<2500V时,万用表的红表笔插入()A、标有“2500V”的B、标有“10A”的C、万用表的负极D、万用表的正极8、( )与绝对误差大小相等,但符号相反。

单元一电子测量与仪器基本知识一、电子测量基础知识1、测量的概念1）广义的测量:为了获取被测对象的信息而进行的实验过程。

在这个过程中，人们借助专门的设备去感知和识别有关的信息，取得关于被测对象的属性和量值的信息，并以便于人们利用的形式表示出来。

信息获取的基本原理如下图所示。

感知和识别2）测量的基本要素：被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境。

3）测试技术：测量中所采用的原理、方法和技术措施的总称。

4）测量环境：指测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间的一切物理和化学条件的总和。

它包括温度、湿度、力场、电磁场、辐射、有关电磁量（工作电压、负载阻抗、地磁场、雷电等）的数值、范围及其变化。

2、电子测量及其内容1）电子测量：泛指以电子科学技术为手段的测量，即以电子技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。

2）电子测量的内容电能量的测量：包括各种频率及波形下的电压、电流、功率、电场强度等的测量。

电路参数的测量：包括电阻、电感、电容、阻抗、品质因数、电子器件参数等的测量。

电信号特征的测量：包括信号频率、周期、时间、相位、调幅度、调频指数、失真度、噪音以及数字信号的逻辑状态等的测量。

电子设备性能的测量：包括放大倍数、衰减、灵敏度、频率特性、通频带、噪声系数的测量。

特性曲线的测量：包括幅频特性曲线、晶体管特性曲线等的测量和显示。

各种非电量的测量：一般方法是采用非电量的电测法，首先是通过传感器将众多非电量（如温度、压力、流量等）转换成电量，再进行电子测量。

3、电子测量的特点1）频率范围宽：测量交流信号的频率范围低至10-6Hz以下，高至THz （1THz=1012Hz）。

2）量程范围宽：测量范围的上限值与下限值之间相差很大，仪器具有足够宽的量程。

如数字万用表对电阻测量小到10-5Ω，大到108Ω，量程达到13个数量级；电压测量由纳伏（nV）级至千伏（kV）级电压，量程达12个数量级；3）准确度高：可以使频率和时间测量准确度达到10-13 ~10-14的数量级（这是目前在测量准确度方面达到的最高指标），长度测量和力学测量的最高精度均达10-9量级。

习题一1.1 解释名词：①测量；②电子测量。

答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。

在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测量与标准的同类单位量进行比较，从而确定被测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表示测量结果。

从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。

1.2 叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，并各举一两个测量实例。

答：直接测量：它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。

如：用电压表测量电阻两端的电压，用电流表测量电阻中的电流。

间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系，间接得到被测量量值的测量方法。

如：用伏安法测量电阻消耗的直流功率P，可以通过直接测量电压U，电流I，而后根据函数关系P＝UI，经过计算，间接获得电阻消耗的功耗P；用伏安法测量电阻。

组合测量：当某项测量结果需用多个参数表达时，可通过改变测试条件进行多次测量，根据测量量与参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。

例如，电阻器电阻温度系数的测量。

1.3 解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。

答：偏差式测量法：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移(偏差)表示被测量大小的测量方法，称为偏差式测量法。

例如使用万用表测量电压、电流等。

零位式测量法：测量时用被测量与标准量相比较，用零示器指示被测量与标准量相等(平衡)，从而获得被测量从而获得被测量。

如利用惠斯登电桥测量电阻。

微差式测量法：通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量值。

如用微差法测量直流稳压源的稳定度。

1.4 叙述电子测量的主要内容。

答：电子测量内容包括：（1）电能量的测量如：电压，电流电功率等；（2）电信号的特性的测量如：信号的波形和失真度，频率，相位，调制度等；（3）元件和电路参数的测量如：电阻，电容，电感，阻抗，品质因数，电子器件的参数等：（4）电子电路性能的测量如：放大倍数，衰减量，灵敏度，噪声指数，幅频特性，相频特性曲线等。

《电子仪器与测量技术》课程教学标准目录一、课程名称二、适用专业三、必备基础知识四、课程的地位和作用五、主要教学内容描述六、重点和难点七、内容及要求模块一：电子测量技术基础1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块二：电子测量仪器1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块三：电子测量实训1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块四：现代电子测量技术1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法八、说明1、建议使用教材和参考资料2、模块学时分配3、考核方法及手段4、注意事项5、其他说明一、课程名称：电子仪器与测量技术。

二、适用专业：电子工程系各专业、通信工程系各专业。

三、必备基础知识：电分析基础、路低频电子线路、高频电子线路、数字电子技术等。

四、课程的地位和作用1、课程的地位：电子工程系与通信工程系各专业的专业基础必修课。

2、课程的作用《电子仪器与测量》课程是我院电子工程系与通信工程系各专业的主干专业基础课程之一。

其任务是使学生具备有关电子测量仪器的基本知识和电子测量仪器的操作使用能力。

通过本课程的学习，应使学生掌握电子测量的原理和方法，掌握常用电子测量仪器的原理、性能和使用方法，了解测量误差的来源及处理方法。

其主要教学内容包括：测量误差和测量结果处理、测量用信号源、波形测量与示波器、频率与时间的测量、电压测量、频域测量、频谱分析和非线性失真的测量等。

其目的是使学生更好地使用和维护电子仪器，同时培养学生热爱科学、实事求是的学风，培养学生严肃认真、一丝不苟的工作作风和创新精神。

初步形成解决实际问题的能力。

通过理论与实践的学习与训练，使学生的全面素质得到提高，职业道德观得到加强。

该门课程学习的好坏将直接影响到学生后续课程的学习以及就业能力。

五、主要教学内容描述电子测量及测量技术基础、测量用信号源、电子示波器、电能量测量仪器、时间与频率测量仪器、频域测量仪器、常用元器件测量仪器、数据域测量仪器、现代电子测试技术与自动测试系统等。