了得網研究生_電子測量原理簡明教程

內容簡介

機械工業出版社電子測量技術是廣泛用於各個學科專業的一門通用技術。電子測量的基本內容包含“信號的測量”和“繫統的測量”兩大部分，其中又以信號的測量為基礎。本書根據電子信息科學與技術研究的基本對像——信號和繫統的測量編寫而成。全書共分8章，包括電子測量總論、測量誤差及測量數據處理、信號的時間與頻率的測量、信號幅度的測量、信號波形的測量、信號頻譜的測量、信號源及繫統的測量等內容，其中繫統的測量一章中簡單介紹器件特性參數、線性繫統特性及網絡分析等的測量。
本書可作為普通高校測控技術與儀器專業、電子信息專業學生的教材，也可作為廣大科研和工程技術人員的參考書。
本教材配有電子課件和部分習題答案，歡迎選用本書作為教材的教師登錄wwwcmpeducom下載，或發郵件至jinacmp@163com索取。

前言
第1章電子測量總論1
1.1概述1
1.1.1測量的基本概念1
1.1.2電子測量的意義4
1.1.3電子測量的定義5
1.1.4電子測量的特點6
1.2電子測量的原理及基本技術7
1.2.1間接比較法7
1.2.2直接比較法8
1.2.3電子測量中的變換技術10
1.2.4電子測量中的比較技術11
1.3電子測量的分類12
1.3.1概述12前言
第1章電子測量總論1
1.1概述1
1.1.1測量的基本概念1
1.1.2電子測量的意義4
1.1.3電子測量的定義5
1.1.4電子測量的特點6
1.2電子測量的原理及基本技術7
1.2.1間接比較法7
1.2.2直接比較法8
1.2.3電子測量中的變換技術10
1.2.4電子測量中的比較技術11
1.3電子測量的分類12
1.3.1概述12
1.3.2有源量(信號)測量和無源量
(繫統)測量13
1.3.3靜態、穩態和動態測量14
1.3.4時域、頻域和時頻域測量16
1.3.5直接測量、間接測量和組合
測量17
1.3.6模擬量測量和數字量
測量18
1.4本書的結構及內容20
1.4.1本書的體繫結構20
1.4.2信號的基本概念和信號
測量的內容20
本章小結23
思考與練習24
第2章測量誤差及測量數據處理25
2.1測量誤差概述25
2.1.1測量誤差的基本概念25
2.1.2測量誤差的表示方法26
2.1.3測量誤差的分類30
2.1.4測量誤差對測量結果的影響31
2.2繫統誤差的分析和處理32
2.2.1繫統誤差的特征32
2.2.2繫統誤差的發現方法33
2.2.3繫統誤差的削弱或消除方法34
2.3隨機誤差的分析與處理37
2.3.1隨機誤差的統計特性37
2.3.2有限次測量的數學期望和標準偏差的
估計值42
2.3.3測量結果的置信度45
2.4粗大誤差的判斷與處理49
2.4.1粗大誤差的特性49
2.4.2粗大誤差的判斷49
2.4.3粗大誤差的防止和剔除50
2.5測量數據處理51
2.5.1等精度測量的數據處理51
2.5.2測量誤差的合成53
2.5.3測量結果的處理與表達——
有效數字55
本章小結57
思考與練習58
第3章信號的時間與頻率的測量61
3.1概述61
3.1.1時間和頻率的基本概念61
3.1.2時間和頻率測量的特點62
3.2頻率測量的原理與方法綜述63
3.2.1頻率測量的原理與方法分類63
3.2.2間接比較法64
3.2.3直接比較法66
3.3時間(頻率)的數字化測量及
電子計數器組成原理67
3.3.1時間和頻率的數字化測量
原理67
3.3.2電子計數器的組成原理68
3.3.3電子計數器的分類及主要技術
指標71
3.4通用計數器的測試功能71
3.4.1通用計數器的基本功能71
3.4.2自檢72
3.4.3頻率測量73
3.4.4周期測量73
3.4.5頻率比的測量73
3.4.6時間間隔的測量74
3.4.7外控時間間隔的測量77
3.4.8累加計數77
3.4.9計時77

3.5時間和頻率的測量誤差77
3.5.1測量誤差的來源77
3.5.2測量誤差的分析82
3.6等精度電子計數器85
3.6.1多周期同步測量原理85
3.6.2等精度電子計數器的
測量功能86
3.7高分辨力的時間測量技術89
3.7.1模擬內插法89
3.7.2時間-電壓變換法91
3.7.3時延法91
本章小結92
思考與練習93
第4章信號幅度的測量96
4.1概述96
4.1.1信號幅度測量的意義和
特點96
4.1.2電壓測量的方法和分類97
4.2交流電壓的模擬式測量99
4.2.1交流電壓的特征參量99
4.2.2交流-直流(AC-DC)轉換器的
原理101
4.2.3模擬式交流電壓表103
4.2.4交流電壓表的響應特性及誤差
分析105
4.2.5交流電壓的模擬式測量小結108
4.3電壓的數字化測量109
4.3.1電壓-數字轉換的原理和
分類109
4.3.2A-D轉換器的原理111
4.4數字電壓表(DVM)和數字
多用表(DMM)114
4.4.1數字電壓表的組成及結構114
4.4.2數字多用表的組成及結構115
4.4.3數字電壓表和數字多用表的
主要性能指標117
4.5數字電壓表的誤差分析及自動校準
技術119
4.5.1數字電壓表的誤差分析119
4.5.2數字電壓表中的自動校準
技術122
4.5.3數字電壓表中的自動量程
技術124
本章小結125
思考與練習126
第5章信號波形的測量129
5.1概述129
5.1.1波形測量與顯示129
5.1.2示波器的分類130
5.1.3示波器的發展130
5.2模擬示波器131
5.2.1波形顯示器件CRT131
5.2.2CRT波形顯示的基本原理132
5.2.3通用示波器的基本組成133
5.3數字存儲示波器的原理與組成135
5.3.1波形數字化的原理135
5.3.2現代數字示波器的一般
組成136
5.3.3波形數字化測量的特點137
5.4DSO的主要技術指標139
5.4.1采樣速率和水平分辨力139
5.4.2掃描速度與時基因數140
5.4.3頻帶寬度BW140
5.4.4記錄長度L142
5.4.5偏轉靈敏度、偏轉因數和垂直
分辨力142
5.4.6屏幕刷新率143
5.5波形的采集143
5.5.1采樣原理和采樣方式143
5.5.2高速A-D轉換技術147
5.6波形的存儲150
5.6.1存儲器的作用和結構150
5.6.2存儲器的容量151
5.6.3存儲器的降速技術152
5.7觸發繫統153
5.7.1觸發繫統的組成153
5.7.2觸發點的確定——觸發
方式155
5.7.3觀察窗口的定位——觸發
模式157
5.8時基繫統159
5.8.1時基的選擇159
5.8.2實時采樣方式的時基電路160
5.8.3隨機采樣方式的時基電路162
5.9波形的顯示與處理164
5.9.1數字示波器顯示繫統的
組成原理164
5.9.2顯示方式167
5.9.3波形的處理168
本章小結169
思考與練習169
第6章信號頻譜的測量172
6.1概述172
6.1.1信號頻譜分析的意義172
6.1.2信號的頻譜172
6.1.3常見信號的頻譜173
6.1.4頻譜儀的分類176
6.2穩態(周期)信號的
頻譜測量177
6.2.1掃頻式頻譜分析原理177
6.2.2外差式頻譜儀178
6.2.3超外差頻譜儀的各種功能6.3動態(瞬變)信號的頻譜測量186
6.3.1FFT分析儀的原理186
6.3.2全數字中頻的實時
頻譜分析187
6.4頻譜儀的技術指標189
6.4.1外差式頻譜儀的主要指標189
6.4.2FFT分析儀的主要技術指標191
6.4.3外差式頻譜儀和FFT分析儀的
比較192
6.4.4頻譜儀各參數間的聯動關繫192
本章小結193
思考與練習194
第7章信號源196
7.1概述196
7.1.1信號源在繫統測量中的
作用196
7.1.2信號源的分類196
7.1.3信號源的主要技術指標198
7.2傳統的信號源200
7.2.1高頻信號源200
7.2.2函數信號源201
7.3鎖相頻率合成信號源204
7.3.1合成信號源概述及直接模擬
合成原理204
7.3.2鎖相環的基本形式及鎖相頻率
合成的原理205
7.3.3提高頻率分辨力和擴展頻率
上限的鎖相技術209
7.3.4鎖相合成信號源的實例分析212
7.4直接數字合成信號源214
7.4.1DDS信號源的基本組成原理214
7.4.2DDS的單片集成電路217
7.4.3DDS的技術指標及特點218
7.4.4DDS+PLL頻率合成
信號源219
7.4.5任意波形信號源220
本章小結222
思考與練習223
第8章繫統的測量226
8.1概述226
8.1.1繫統的基本概念226
8.1.2被測繫統的分類227
8.1.3繫統測量的內容228
8.器件的測量229
8.2.器件的分類及測量229
8.2.件的阻抗概述230
8.2.3阻抗測量方法概述231
8.2.4電橋法234
8.2.5電壓電流法236
8.2.6自動平衡電橋法238
8.2.7晶體管有源器件的
參數測試2398.3線性繫統特性測量242
8.3.1線性繫統特性測量的
基本原理242
8.3.2頻率特性測量的基本
方法和儀器243
8.3.3掃頻信號源245
8.3.4掃頻儀246
8.3.5網絡分析儀248
本章小結253
思考與練習254
參考文獻256

前言

電子測量是獲取信息的重要手段，它與各個學科、各個行業的關繫十分密切。工農業生產、科學技術研究、國防現代化建設等各個領域都廣泛應用電子測量技術，使用各種電子測量儀器。在大學本科生和研究生的教學階段，電子信息類理工學科專業的課程實驗和綜合實踐，以及創新性的科研活動中，為了獲取實驗數據，更離不開電子測量技術及儀器。在信息化社會中，電子信息技術已成為各行各業的通用技術，同樣，作為獲取信息的電子測量技術及儀器更是不可缺少的通用技術和通用設備。
高校理工科專業的學生，特別是電子信息類的學生需要具備一定的電子測量知識和相應的測試能力，但這種需求又是有區別的。這種區別大體分兩類：一類是測控技術與儀器專業，培養從事測控技術及儀器的研究、設計及創造的人纔，需要在掌握電子測量原理的基礎上，進一步學習電子測量儀器及繫統的設計開發和工程實現技術，其學習基於電路結構和程序算法，進行儀器及繫統內部硬件和軟件的設計；另一類是非測控技術與儀器專業，著重測控技術及儀器的應用，即了解被測對像的測量原理和技術要求，在此基礎上能合理選用測量儀器，正確使用和操作儀器，獲得所需的測量結果，並能對結果進行誤差分析。由於兩類需求上的不同，因此，對電子測量原理的學習內容和學時安排就有所不同。電子測量是獲取信息的重要手段，它與各個學科、各個行業的關繫十分密切。工農業生產、科學技術研究、國防現代化建設等各個領域都廣泛應用電子測量技術，使用各種電子測量儀器。在大學本科生和研究生的教學階段，電子信息類理工學科專業的課程實驗和綜合實踐，以及創新性的科研活動中，為了獲取實驗數據，更離不開電子測量技術及儀器。在信息化社會中，電子信息技術已成為各行各業的通用技術，同樣，作為獲取信息的電子測量技術及儀器更是不可缺少的通用技術和通用設備。
高校理工科專業的學生，特別是電子信息類的學生需要具備一定的電子測量知識和相應的測試能力，但這種需求又是有區別的。這種區別大體分兩類：一類是測控技術與儀器專業，培養從事測控技術及儀器的研究、設計及創造的人纔，需要在掌握電子測量原理的基礎上，進一步學習電子測量儀器及繫統的設計開發和工程實現技術，其學習基於電路結構和程序算法，進行儀器及繫統內部硬件和軟件的設計；另一類是非測控技術與儀器專業，著重測控技術及儀器的應用，即了解被測對像的測量原理和技術要求，在此基礎上能合理選用測量儀器，正確使用和操作儀器，獲得所需的測量結果，並能對結果進行誤差分析。由於兩類需求上的不同，因此，對電子測量原理的學習內容和學時安排就有所不同。
為測控技術及儀器專業學生編寫的《電子測量原理》（第2版），對非測控技術與儀器專業的學生來說內容多了一些，篇幅大了一些，可適當精簡。為此，本書在《電子測量原理》（第2版）的基礎上編寫，對內容進行精簡，壓縮了篇幅。精簡的考慮是：①本書仍按照《電子測量原理》（第2版）的體繫結構，即根據電子科學技術的基本研究對像——信號和繫統，安排了“信號的測量”和“繫統的測量”兩大部分內容，仍保證了體繫的完整性；②保留基本的內容，刪去擴展性的內容。本書以信號的測量為重點，以信號基本參數的測量為基本內容，對繫統的測量中的內容做了較多的刪減和合並，以縮減全書的篇幅；③根據電子測量技術的發展趨勢，重點講解數字式測量儀器，精簡了模擬式儀器的內容，如在信號波形的測量等章節中，精簡了模擬示波器的內容；④保留下來的章節按精選內容的要求做了部分的刪減、改寫和補充，使體繫結構更合理，原理闡述更清晰，文句更通順流暢，可讀性更好；⑤本書著重電子測量及儀器的原理講述，儀器的具體使用和操作等技巧性的內容放入實驗課中，通過電子測量實驗課進一步鍛煉學生的測試能力。
本書根據科學性、先進性和實用性的原則精選內容，闡述了電子測量的基本原理，闡述中力求思路清晰、概念準確、邏輯性強、可讀性好，以便於教學和自學。本書適用面廣，可作為理工科院校機電類相關專業本科、高職、專科的電子測量課程教材，建議教學學時數為32～48學時，也可作為廣大科研和工程技術人員的參考書。
本書由詹惠琴編寫第2、8章，古天祥編寫第1章，習友寶編寫第4、5章，古軍編寫第3、7章，何羚編寫第6章。全書由詹惠琴、古天祥統稿。
在本書的編寫過程中學習和參考了國內外同行專家學者的有關教材、專著和論文，並在本書中有所引用。此外，本書編寫過程中，得到機械工業出版社王保家、吉玲等同志的支持，在此，一並致以誠摯的感謝！盡管編者對本書內容和文字做了仔細的推敲和校訂，但由於水平有限，書中仍難免存在一些疏漏之處，殷切希望廣大讀者批評指正。

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