电子测量技术第三版全套课件
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电子测量技术(第3版)第三章第1部分
（2）固定电阻的测量。 ① 万用表测量电阻。模拟式和数字式万用表都有电阻 测量挡，都可以用来测量电阻。采用模拟万用表测量 时，应先选择万用表电阻挡的倍率或量程范围，然后 将两输入端短路调零，最后将万用表并接在被测电阻 的两端，测量电阻值。
② 电桥法测量电阻。惠斯登电桥的原理如图3.3所示， 它是一种四臂的直流电桥。其中R1、R2是固定电阻，
2、测量原理和常规测试方法
2．测量原理和常规测试方法
（1）电阻的频率特性。电阻工作于低频时其电阻分 量起主要作用，电抗部分可以忽略不计。此时，只 需测出R的值就可以了。
工作频率升高时，电抗分量就不能忽略不计，等效 电路如图3.2所示。等效电阻随频率的不同而不同。
R
L
C
图3.2 电阻的等效电路
(1) 电阻规格的直标法。
直标法是将电阻的类别和主要技术参数的数值直接 标注在电阻的表面上，如图3.1(a)所示为碳膜电阻， 阻值为10kΩ，精度为1%。图3.1(c)所示为电阻额定 功率的直接标识方法。
（2）电阻规格的色环法。
色环法是将电阻的类别和主要技术参数的数值用颜 色（色环）标注在电阻的表面上，如图3.1（b）所 示。其中，第一、第二色环表示电阻被乘数量值； 第三环为倍乘的量值。将第一、第二、第三色环分
别用X、Y、Z表示，则电阻阻值为
R 10 X Y 10Z ()
图3.1 电阻和电位器参数标注方法
（3）电位器的标识法。 一般将电位器的阻值和功耗直接标注在器件的表面 上，如图3.1（d）所示两种电位器，左边为卧式线 性可变电阻器，阻值为0.5kW，右边为旋转式对数 可变电阻器，阻值为100kW。
3.2 电路元件参数的测量
3.2.1 电阻和电位器的测量 电阻和电位器在电路中多用来进行限流、分压、分
第1章 电子测量技术课件绪论
v 2.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。 P UI
§ 此法费时费事 v 3.组合测量
§ 当某项测量结果需用多个未知参数表达时，可通过改变 测量条件进行多次测量，根据测量量与未知参数间的函 数关系列出方程组并求解，进而得到未知量。
电阻器电阻温度系数的测量：
QINGDAO AGRICULTRURAL UNIVERSITY
电子测量技术
参考教材
教材： 电子测量技术基础（第三版）张永瑞 参考教材： 林占江编著，《电子测量技术》，电子工业出版社. 蒋焕文等，《电子测量》，中国计量出版社 陈光踽等，《现代测试is》，电子科技大学出版社 费叶泰等，《误差理论与数据处理》，机械工业出版社 相关学术刊物： IEEE MI,仪器仪表学报，电子测量，计量学报等
正的科学
§ 生产发展离不开测量
§ 在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量
“两弹一星”的成功，没有测试仪器是不可能的。 生产中“没有测试，就没有新产品”。
大规模集成电路的生产成本中，测量成本已超过50%
所认识的测量
l 有多重——质量的测量 长方、几何——长度、空间尺度的测量 汽车之间的案例距离怎么测定——车距监控防撞系统 高大物体怎样测——世界最高峰测量新记录 巨大物体可以测吗——地球周长的测量 远程距离怎么测——测距千里眼、测距能手、卫星激光测距 仪 究竟能测多小——分子、原子、原子核的大小测量还有夸克
Rt R20 (t 20) (t 20)2
Rt1 R20 (t1 20) (t1 20)2
Rt2 R20 (t2 20) (t2 20)2
36
§1.3 电子测量的方法
（二）按测量方式分类
电子测量PPT教学课件全篇
（2）均值表的读数
均值表以正弦波有效值刻度时,其读数 U a K F正 U ，
K F正
22
1.11
对正弦波 UU~xrms KF正UPKP正 KF正 故读数为
U P 0.707V K P正
对方波 U UP 10V 故读数为 KF正 U 1.11 10＝11.1V
对三角波 U UP 10 KFKP 1.15 1.73
题3.5解 根据电压表的刻度特性，可以确定其检 波方式，举例如下
（1）用方波作为测试信号，已知方波的
UP U U U，0 用被检电压表测量这个电压。
①若读数≈ U0 2 0.707U0 则该表为峰值表。
②若读数≈ 1.11U0 则该表为均值表。 ③若读数≈ U0 则该表为有效值表。 （2）分别取峰值相等的一个正弦电压和一个方波
rM
| X m
| Xm
0.05
10 0.5%
电压表应定为0.5级 题2.2解 用（1）表时，ΔVm＝±S%×Um＝ ±0.5%×150＝0.75V 示值范围为10±0.75V。 用（2）表时，ΔUm＝±2.5%×15＝0.375 （V），示值范围为10±0.375V。 可见这时选择2.5级的表比选0.5级的表测量 误差小，所以要合理选择仪器仪表的量程及准 确度等级，不能单纯追求仪器仪表的级别。 题2.3 （课堂练习）±10%
构和功能。
3．对三种检波器的误差能进行全面系统的 分析和了解。
4．各种陷波器的工作原理及应用。
难点： 1．能利用各种波形的波形系数KF与波峰系数KP换
算出各种波形的平均值，有效值和峰值。 2．能详细分析和叙述阻抗测量电路的工作原理，
并说明每一个元器件的作用。
图3.7－5
三、习题答案
电子测量与仪器第三版课件
门评定低一等级仪表
是否合格。
1.3 计量的基本概念
❖ 国际单位制（SI）的组成
国际单位制基本单位
1.3 计量的基本概念
❖ 国际单位制是由国际单位制单位、国际单位制词头和国际单位制的十进倍数单位 三部分组成。
❖ 国际单位制词头表示使单位增大或缩小的十进倍数。 例：5.4X10-9s=5.4ns
1.3 测量结果
❖ 差值法
❖ 仪器测量的读数是未知量和标准已知量的差值。
1.2 电子测量概述
电子测量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。 电子测量是测量领域的主要组成部分。
电次表)
1.2 电子测量概述
电子测量的内容
广义讲：凡是利用了电子技术进行的测量 狭义讲：在电子学中有关电量的量值 电子测量的基础：
电子测量技术
陈勐勐
上课教材： 电子工业出版社，陈尚松等，《电子测量与仪器》 第三版
具体课时安排：30学时理论 + 12学时实验
❖ 考核办法:
平时实验20%、作业与出勤等20%、理论考试60%
❖ 理论考试内容： 作业60%、课堂重点强调的内容20%、课堂未强调内容
10%、实验知识10% 注：以上内容稍加改动即为试题
。 2019年荣获“两弹一星功勋奖章”
王大珩院士说： “ 计量测试和仪器仪表技术就是信息技术 的组成部分，而且是不可或缺的重要组成 部分”。作为对信息进行采集、测量、处 理和控制的重要基础手段和设备，广泛应
用于国民经济各行各业。”
1.1 测量概述－测量方法
❖ 根据测量结果的方法分类 1）． 直接测量 ❖ 在仪器上直接获得测量结果并进行读数，称为直接测量。 ❖ 如用频率计测量频率。
❖ (3)三级基准，又称工作基准 ❖ 工作基准用来直接向下属标准量具进行量值传递 ，用以检定下属计量标准量具的精确度。
电子测量技术(第3版)第七章第2部分
工作频率f0为：
f0
2
1 LC
4．锁相信号发生器 锁相信号发生器是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。 图7.19所示为锁相环路的基本框图。
图7.19 锁相环的基本框图
7.5 合成信号发生器
7.5.1 频率合成的定义 合成信号发生器是利用频率合成技术构建的信
图7.23 基本锁相环框图
（1）鉴相器（PD）。鉴相器是相位比较装置，它
将两个输入信号Ui和Uo之间的相位进行比较，取 出这两个信号的相位差，以电压Ud的形式输出给
低通滤波器（LPF）。当环路锁定后，鉴相器的输 出电压是一个直流量。
（2）环路滤波器（LPF）。环路低通滤波器用于 滤除误差电压中的高频分量和噪声，以保证环路 所要求的性能，并提高系统的稳定性。
图7.14 正弦波形成电路原理图
（uo 1=）u在i 三。角波的正半周，当ui的瞬时值很小时， （2）当三角波的瞬时电压ui 上升到u1 ，
Ui
U1
R1a
R2a
R1a R3a
R4a
R5a
E
UO
R1 R R1
R1a R1a
Ui
（电压3）和当输三出角电波压的分瞬别时为电压ui 上升到u2 时，输入
应保持平稳。 （4）扫频信号源应能产生同步的扫描信号和频
率标志。 2．对扫频信号发生器的基本要求 （１）中心频率范围大且可连续调节。 （２）扫频宽度要宽且可任意调节。 （３）寄生调幅要小。 （４）扫描线性度好。
3．扫频信号发生器的优点
《电子测量技术教案》课件
电压表的分类
根据工作原理和用途，电压表可分为直流电压表、交流电 压表、模拟电压表和数字电压表等。
电流测量原理
电流测量概述
电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，是电子测量中的重要参数之一。电流测量原 理基于安培环路定律，通过测量导体周围的磁场来计算待测电流。
电流表的组成
电流表由测量线圈、指示器和附件组成。测量线圈用于产生磁场，指示器用于显示测量结 果，附件用于改变测量范围和功能。
电流表的分类
根据工作原理和用途，电流表可分为直流电流表、交流电流表、钳形电流表和霍尔电流表 等。
电阻测量原理
电阻测量概述
电阻是导体对电流的阻碍作用，是电子元件的基本参数之一。电阻测量原理基于欧姆定律，通过测量导体两端的电压 和流过导体的电流来计算待测电阻。
电阻表的组成
电阻表由电源、恒流源、指示器和换挡开关组成。电源用于提供测量所需的电压和电流，恒流源用于提供稳定的电流 ，指示器用于显示测量结果，换挡开关用于改变测量范围。
电流测量应用实例
总结词
交流电流测量、直流电流测量、大电流测量
详细描述
交流电流测量通常使用钳形电流表，通过互 感器将大电流转换为小电流进行测量。直流 电流测量使用直流电流表，直接测量电路中 的直流电流。大电流测量需要使用专门的大 电流表或通过分流器进行测量。
电阻测量应用实例
总结词
高精度电阻测量、在线电阻测量、电桥法电 阻测量
电阻表的分类
根据工作原理和用途，电阻表可分为模拟电阻表和数字电阻表等。
电容和电感测量原理
01
电容和电感测量概述
电容和电感是电路中的基本元件，其性能参数对于电子设 备的工作性能具有重要影响。电容和电感的测量原理基于 法拉第电磁感应定律和电容器电荷平衡原理。
根据工作原理和用途，电压表可分为直流电压表、交流电 压表、模拟电压表和数字电压表等。
电流测量原理
电流测量概述
电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，是电子测量中的重要参数之一。电流测量原 理基于安培环路定律，通过测量导体周围的磁场来计算待测电流。
电流表的组成
电流表由测量线圈、指示器和附件组成。测量线圈用于产生磁场，指示器用于显示测量结 果，附件用于改变测量范围和功能。
电流表的分类
根据工作原理和用途，电流表可分为直流电流表、交流电流表、钳形电流表和霍尔电流表 等。
电阻测量原理
电阻测量概述
电阻是导体对电流的阻碍作用，是电子元件的基本参数之一。电阻测量原理基于欧姆定律，通过测量导体两端的电压 和流过导体的电流来计算待测电阻。
电阻表的组成
电阻表由电源、恒流源、指示器和换挡开关组成。电源用于提供测量所需的电压和电流，恒流源用于提供稳定的电流 ，指示器用于显示测量结果，换挡开关用于改变测量范围。
电流测量应用实例
总结词
交流电流测量、直流电流测量、大电流测量
详细描述
交流电流测量通常使用钳形电流表，通过互 感器将大电流转换为小电流进行测量。直流 电流测量使用直流电流表，直接测量电路中 的直流电流。大电流测量需要使用专门的大 电流表或通过分流器进行测量。
电阻测量应用实例
总结词
高精度电阻测量、在线电阻测量、电桥法电 阻测量
电阻表的分类
根据工作原理和用途，电阻表可分为模拟电阻表和数字电阻表等。
电容和电感测量原理
01
电容和电感测量概述
电容和电感是电路中的基本元件，其性能参数对于电子设 备的工作性能具有重要影响。电容和电感的测量原理基于 法拉第电磁感应定律和电容器电荷平衡原理。
电子测量技术 第三版 第5章 电压测量技术
本章将讨论模拟式和数字式两种电子电压表， 它们是应用最广泛的电压测量仪器。
5.1.1 电子电路中电压的特点
谈到电压的测量，很多人会首先想到万用表。的 确，万用表的应用是很广泛的，但是在电子电路 中它往往是不能适应的。电子电路中的电压具有 如下特点：
1．频率范围宽 电子电路中电压的频率可以从直流到数百MHz范 围内变化。而单纯50Hz的电压是很少的。不同频 率的电压量就要用相应的电压表去测量。
在模拟式电子电压表中，大都采用整流的方法 将交流信号转换成直流信号，然后通过直流表头指 示读数，这种方法称为检波法；另外还有热电偶转 换法和公式转换法等。
根据电子电压表电路组成方式的不同，模拟式 电子电压表又有不同类型，下面介绍几种典型的类 型。
⑴ 放大-检波式 放大-检波式电子电压表，是先将被测信号进行放大，再 进行检波，然后通过直流表头指示读数，如图4-2所示。
2．数字式电压表
数字式电压表首先利用模/数（A/D）转换原理，将被测 的模拟量电压转换成相应的数字量，用数字式直接显示 被测电压的量值。与模拟式电压表相比，数字式电压表 具有精度高、测量速度快、抗干扰能力强、自动化程度 高、便于读数等优点。
最基本、最常见的数字电压表是直流数字电压表 （DVM），在其输入端配以不同的转换器或传感器就可 测量交流电压、电流、电阻等电量。它是多种数字测量 仪器的基本组成部分。
第5章 电压测量技术
5.1 概述 5.2 模拟式电子电压表 4.3 数字电子电压表 4.4 电子电压表的使用方法
5.1 概述
5.1.1 电子电路中电压的特点 5.1.2 交流电压的基本参数 5.1.3 电子电压表的分类
4.1 概述
电压测量是电子电路测量的一个重要内容。是 许多电参量测量的基础。
5.1.1 电子电路中电压的特点
谈到电压的测量，很多人会首先想到万用表。的 确，万用表的应用是很广泛的，但是在电子电路 中它往往是不能适应的。电子电路中的电压具有 如下特点：
1．频率范围宽 电子电路中电压的频率可以从直流到数百MHz范 围内变化。而单纯50Hz的电压是很少的。不同频 率的电压量就要用相应的电压表去测量。
在模拟式电子电压表中，大都采用整流的方法 将交流信号转换成直流信号，然后通过直流表头指 示读数，这种方法称为检波法；另外还有热电偶转 换法和公式转换法等。
根据电子电压表电路组成方式的不同，模拟式 电子电压表又有不同类型，下面介绍几种典型的类 型。
⑴ 放大-检波式 放大-检波式电子电压表，是先将被测信号进行放大，再 进行检波，然后通过直流表头指示读数，如图4-2所示。
2．数字式电压表
数字式电压表首先利用模/数（A/D）转换原理，将被测 的模拟量电压转换成相应的数字量，用数字式直接显示 被测电压的量值。与模拟式电压表相比，数字式电压表 具有精度高、测量速度快、抗干扰能力强、自动化程度 高、便于读数等优点。
最基本、最常见的数字电压表是直流数字电压表 （DVM），在其输入端配以不同的转换器或传感器就可 测量交流电压、电流、电阻等电量。它是多种数字测量 仪器的基本组成部分。
第5章 电压测量技术
5.1 概述 5.2 模拟式电子电压表 4.3 数字电子电压表 4.4 电子电压表的使用方法
5.1 概述
5.1.1 电子电路中电压的特点 5.1.2 交流电压的基本参数 5.1.3 电子电压表的分类
4.1 概述
电压测量是电子电路测量的一个重要内容。是 许多电参量测量的基础。
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1.1 测量的重门的设备，通过实验的方法 对客观事物取得数量观念的认识。
2 、电子测量的特点
利用电子技术的测量都称为电子测量。 它主要用在电专 业的测量，如对电信号传输特性的测量和电路设备的参数的 测量。 它也广泛应用在非电专业的测量，即将非电量转化为 电量进行测量。
1.4 测量的内容和基本方法
1 . 测量的内容
测量的内容（包括电专业和非电业）是繁多的，可以说是无所不包的。 所以，这里只能对本书电路测量的内容做一大略的举述： 1、 电能量的测量（电流、电压、功率、电磁场强度等） 2、 电路参数的测量（电阻、电感、电容、阻抗、品质因数等） 3、 信号参数的测量（波形、频率、相位、调制系数、失真度等） 4、 设备性能的测量（放大倍数、灵敏度、频带、噪声系数等） 5、 器件特性曲线的显示（幅频特性、伏安特性等）
1.1 测量的重要性和特点
广义的电子测量有如下特点： 1、大的灵活性和适应力； 2、高的精确度和灵敏度； 3、频率范围和量程范围大； 4、响应速度快和动态范围大等等。
1.2 测量实验的干扰抑制
1 . 干扰的来源和路径 在电子测量中、常会遇到各式各样干扰源的电磁场辐射和阻抗耦合，
使被测电路受干扰而失真；使测量仪表工作不稳定，测量数据不可靠；严 重的干扰甚至使测量实验不能进行。
2 . 注意事项
5. 漏电保护器 它是一种保护人身安全很有效的设备；它对于仪器机壳
与电源漏电也能有效保护。下图是一种家居房30-mA漏电保 护器的结构和原理图。
家用漏电保护器原理
3.实验室常用供电设备
1.交流稳压电源：保证各种供电设备能在额定电压（220V)条
件下工作，减小实验误差。 2.直流稳压稳流电源：输入交流220V，可输出最多三路直流电
按照通用型仪器的功能来分类，可有如下一些类别： 1）函数信号发生器 2）信号分析仪 3）频率、时间和相位测量仪 4）网络特性测量仪 5）电子元器件测量仪
第二章 误差分析和数据处理
2.1 误差的表示法 2.1.1 误差基本表示法 2.1.2 仪表的误差表示法
2.2 误差的来源和分类 2.2.1 误差的来源 2.2.2 误差的分类 2.2.3 评定测量结果
压1－30V可调；电流0－1A或0－0.5A可调。可插图 3.函数信号发生器：可输出频率，幅度和对称比均可调的方波，
三角波和正弦波的交流信号。可插图 4.保险丝：一种易熔断的合金丝，一般是铝锡合金。其作用是
当电路和设备故障时，电流剧增到超过保险丝的熔断电流时， 保险丝熔断，切断电源，从而保护仪器安全。注意保险丝的 选择（要保证设备的最大可承受电流要稍大于保险丝的熔断 电流）。
1.4 测量的内容和基本方法
3.测量方式、方法的选择
（1）从被测量本身的特点来考虑； （2）从测量所需的精确度和灵敏度来考虑； （3）测量环境是否符合要求，测量设备和测量技术状况，尽
量减少仪器对测量电路的影响。 （4）测量方法要尽量简单可靠，尽量减少原理性误差。
1.5 电子测量仪器概述
1、电子测量仪器的品种繁多，一般分为专用和通用两大类。 2、本书讲述基础测量技术，所涉测量仪器当然只是通用型仪器。
第一章 基础知识
1.1 测量的重要性和特点 1.3 实验室供电
1.1.1 测量的重要性
1.3.1 三相四线制
1.1.2 电子测量的特点 1.3.2 重要事项
1.2 测量实验的干扰抑制 1.2.1 干扰的来源和路径 1.2.2 干扰的抑制 1.2.3 高频电磁场的屏蔽 1.2.4 干扰抑制电路举例
1.4 测量的内容和基本方法 1.4.1 测量的内容 1.4.2 基本测量方法 1.5 电子测量仪表概述 1.5.1 测量仪表的分类 1.5.2 主要技术指标 思考与练习题
干扰抑制电路举例
直流电路的去耦合电路
交流电路干扰抑制
1.3 实验室的供电
1 . 三相四线制
实验室的供电是用电力网提供的三相四线制、50Hz低压交流电三相四 线制就是把三个相角差为120o的正弦电压源组合在一起，用四根导线传输 电能的制式。
三相四线制供电
2 . 注意事项
1. 三相电网电源 输送电力到一个大实验室或一幢楼房的总 配电板上，这配电板必须尽量平衡分配各相负载量。配电板 上一般安装有电度 (KW-H) 表、三相火线开关、和保险丝。 (热熔)保险丝的可靠性差，总电板上还应安装电磁限流断电 器、双金属热变形断电器、和漏电保护器等设备 2. 绝对不要在中线上安装保险丝、断电器之类的东西，而 且一定要保证中线与各相负载连接良好。 3. 注意三孔插座和两孔插座的火线，地线和中线的位置。 4. 在测量实验过程中，必须注意人身安全，和确保仪器仪 表有正确工作状态。
干扰的来源：可分为自然干扰和人为干扰两大类。 干扰路径有四种 ：公共阻抗，电场耦合，磁场耦合，电磁场辐射
2.干扰的抑制
常用的方法是屏蔽、接地和滤波。
场干扰的抑制
电场屏蔽原理
高频电磁场的屏蔽
铁磁材料盒适用于低频(100-KHz 以下)电磁场的屏蔽。 对于高频的电 磁场，屏蔽盒通常是非磁性的良导体 (如铜、铝等)金属盒，并且此盒有良 好的接地。 高频磁场很难通过屏蔽盒 起干扰作用。
1.4 测量的内容和基本方法
2. 测量方法
为了实现测量、获得测量结果，采用的各种手段和方式总称为测量方 法。 这些方法可以有多种分类法： 例如 （1）根据被测量的状态可分为静态和动态类测量法； （2）根据测量的性质，可分为时域、频域测量法，以及随机测量法 （3）根据对测量结果精度的要求，可分为精确测量和工程测量； （4）根据测量的手段，可分成直接测量法和间接测量法，以及组合测量 法 等等。 最后一种是我们用得最多的基本分类法。
电子测量技术
杨龙麟 yangll@
2013年8月
关于本课程学习
它是一门理论性和实践性都很强的 必修课程。它和《电路分析基础》 《信号与系统》等课程有紧密的联 系，它包括电子测量理论及实验两 大部分，并且有自己的体系和要求， 因此对实验课必须给予足够的重视。
兴趣是最好的老师