现代电子测量(一)

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、网络协议分析仪、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、网络分析仪等；
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
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。
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。
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。
五. 自动化测试系统
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；
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 通用仪器符合该组要求；
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。
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、 函数发生器等 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、频谱分析仪等 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，如电 子计数器、频率计等；

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。
四. 测试技术与仪器的发展

第四阶段：虚拟仪器（VI,Virtual Instruments） 虚拟仪器的概念（ VI,Virtual Instruments ）是美国 国家仪器（ NI,National Instruments ）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。
《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
现代电子测量（一）
基本知识与电子测量技术的发展
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
第二代自动化测试系统的设计、使用和组装都比较 容易。
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
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。
接口 信源/信道 编码 调制
PA
突发功率：脉冲功率计，频谱仪
本地振荡器
AM/PM变换：网络分析仪
接口
信源/信道 译码
解调
中放
LNA
误码率：噪声源、误码率分析仪 接收系统调试：各种数字调制信号源或矢量调制信号源
典型数字通信系统原理框图
本地振荡器
七. 在脉冲雷达中的测量仪器简述
复杂波形发射机 波形 产生器

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三代自动测试系统的特点 计算机或测试工作站为核心； 系统中大多硬件是通用的，配备以不同的软件可以完成 不同的功能； 计算机、取样器、激励器和测试仪相当于四块积木，软 件相当于搭积木的方法，采用不同的软件就可以搭出不 同的效果。


五. 自动化测试系统

第三代自动测试系统的组成 激励信号产生 电路 计 算 机 取样器/接收器
三. 仪器校准的基础知识
测试仪器 标准仪器
仪表
信号发生器
仪表校准框图
三. 仪器校准的基础知识
测试仪器
标准仪器
信号发生器
仪表
信号发生器校准框图
三. 仪器校准的基础知识
标准仪器 标准仪器
信号发生器
信号变换器
仪表
信号变换器校准
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
转台 校 准 信号 转换 元件 A/D变 换器 运算器 电源 数字逻辑 控制电路 气源 程序存储器 脉冲源 时控部分 打印机 译码器 显示器
存储器
某导弹自动驾驶仪自动测试系统方框图
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.
较 标准信号变换器与测试信号变换器进行比 较
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
三. 仪器校准的基础知识
测试信号发生器 标准仪表
标准信号发生器
信号发生器校准框图
三. 仪器校准的基础知识
M1
信号发生器
测试信号变
标准仪表
换器
M2
标准信号变 换器
测 试 值 = 标 准 值 ×M1/M2
控制与 定时器
稳频 振荡器
信号 处理器 输出
接收机
捷变频参数：调制域分析仪 数字系统调试：各种模拟器、逻辑分析仪等
谢谢！
激励信号 激励信号
可编 程接 口适 配器
响应信号 响应信号
被 测 系 统
六. 在通信系统中的测量仪器简述
波形：示波器
调制度：调制度测试仪，幅频特性：网络分析仪 频谱分析仪 驻波系数，阻抗特性：网络分析仪
调制器
PA
杂散：频谱仪 相位噪声：频 谱仪，相位噪 声测试系统
1dB压缩点：网络分析仪
本地振荡器1 本地振荡器2
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；

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。
信号变换器校准框图
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。

四. 测试技术与仪器的发展
现代电子测量
本节课主要内容
课程介绍 电子测量基本知识介绍，包括校准和测量技术的发展等
数字调制基础知识介绍
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；
掌握一些基本电参量和系统参数的测量方法。
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
波形及信号完整性：示波器 脉冲调制通断比（调制度）：示波器 幅频特性：网络分析仪 天线驻波系数，阻抗特性：网络分析仪
主振 放大式 发射机
收发 开关
脉冲功率：脉冲功率计，频谱仪 噪声系数：噪声系数测试仪 杂散：频谱仪 相位噪声：频谱仪，相位噪声测试系统 线性调频的线性度：调制域分析仪 收发开关响应时间：检波器，示波器
功率：功率计，频谱仪 噪声系数：噪声系数测试仪
解调器
中放
LNA
失真度、信噪比：综测仪、音频分析仪等 接收系统调试：各种调制信号源
本地振荡器
典型模拟通信系统原理框图
六. 在通信系统中的测量仪器简述
数字系统调试：仿真器、数模混合示波器、逻辑分析仪等 数字调制参数（星座图、眼图、EVM误差等）：示波器、 信号完整性：示波器 矢量信号分析仪、实时频谱分析仪等
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。
五. 自动化测试系统

自 动 驾 驶 仪 舵传 感器
第一代自动化测试系统
三. 仪器校准的基础知识

校准（计量）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。
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。