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前言

教学建议

第1章　绪论1

1.1　测量与计量1

1.1.1　测量1

1.1.2　计量2

1.2　电子测量的内容和特点5

1.2.1　电子测量的内容5

1.2.2　电子测量的特点6

1.3　电子测量方法7

1.4　电子测量技术9

1.5　电子测量仪器11

1.5.1　技术性能指标11

1.5.2　电子测量仪器的分类11

本章小结12

思考题与习题13

第2章　测量误差与数据处理14

2.1　测量误差的基本原理14

2.1.1　测量标准14

2.1.2　测量误差15

2.2　测量误差的分类20

2.2.1　测量误差的来源20

2.2.2　误差的分类21

2.3　随机误差24

2.3.1　随机变量的数学期望和标准差24

2.3.2　随机误差的分布26

2.3.3　有限次测量下的计算方法28

2.3.4　测量结果的置信度29

2.4　粗大误差33

2.4.1　莱特检验法33

2.4.2　肖维纳检验法34

2.4.3　格拉布斯检验法34

2.5　系统误差35

2.5.1　系统误差的特性35

2.5.2　系统误差的检查与判别36

2.5.3　系统误差的削弱或消除方法37

2.6　误差的合成与分配40

2.6.1　误差传递公式40

2.6.2　常用函数的合成误差41

2.6.3　系统误差的合成42

2.6.4　微小误差准则43

2.6.5　测量误差的分配44

2.6.6　最佳测量方案的选择47

2.7　测量数据的处理47

2.7.1　有效数字的处理47

2.7.2　等精度测量结果的处理49

2.7.3　非等精度测量结果的处理50

2.7.4　最小二乘法原理53

2.7.5　一元线性回归55

2.8　实验：测量数据的计算机处理56

本章小结60

思考题与习题62

第3章　模拟测量64

3.1　电压的模拟测量64

3.1.1　概述64

3.1.2　直流电压的模拟测量66

3.1.3　交流电压的模拟测量67

3.2　电平的模拟测量74

3.2.1　电平的表示方式74

3.2.2　电平表75

3.3　频率的模拟测量76

3.3.1　直接法76

3.3.2　比较法79

3.4　阻抗的模拟测量80

3.4.1　阻抗的定义和电路模型80

3.4.2　阻抗参数的测量81

3.5　实验：电压表波形响应的研究85

本章小结90

思考题与习题91

第4章　数字测量92

4.1　电压的数字测量92

4.1.1　数字电压表92

4.1.2　A/D转换原理94

4.1.3　数字多用表99

4.1.4　电压测量的抗干扰技术100

4.2　时间与频率的数字测量105

4.2.1　时间与频率测量的特点105

4.2.2　频率测量的方法105

4.2.3　电子计数法测量频率106

4.2.4　电子计数法测量周期109

4.2.5　中界频率112

4.2.6　测量时间间隔113

4.2.7　高分辨率时间和频率测量技术115

4.3　相位差的数字测量117

4.3.1　相位-电压转换法117

4.3.2　相位-时间转换法118

4.4　阻抗的数字测量119

4.4.1　矢量电流电压法119

4.4.2　固定轴法与自由轴法120

4.5　实验:频率的数字测量技术121

本章小结125

思考题与习题126

第5章　时域测量128

5.1　概述128

5.2　波形显示的基本原理129

5.2.1　示波管129

5.2.2　波形显示原理131

5.3　通用示波器134

5.3.1　通用示波器的垂直通道135

5.3.2　通用示波器的水平通道137

5.3.3　通用示波器的其他电路141

5.3.4　示波器的多波形显示142

5.4　采样示波器145

5.4.1　采样原理145

5.4.2　显示原理146

5.4.3　技术参数148

5.5　数字存储示波器148

5.5.1　组成原理与特点149

5.5.2　技术性能指标150

5.6　示波器的应用152

5.6.1　示波器的正确使用152

5.6.2　用示波器测量电压153

5.6.3　用示波器测量时间和频率154

5.6.4　用示波器测量相位155

5.7　实验：示波器的基本测量技术156

本章小结159

思考题与习题160

第6章　频域测量162

6.1　频谱仪162

6.1.1　概述162

6.1.2　滤波式频谱仪164

6.1.3　外差式频谱仪166

6.2　扫频仪168

6.2.1　频率特性测量方法168

6.2.2　扫频测量方法170

6.3　信号失真度测量174

6.3.1　谐波失真度的定义174

6.3.2　谐波失真度的测量方法175

6.3.3　失真度测试仪177

6.4　实验：幅频特性的扫频测量177

本章小结179

思考题与习题180

第7章　数据域测量182

7.1　概述182

7.1.1　数据域测试的特点182

7.1.2　数字信号的特点183

7.2　数据域测量技术184

7.2.1　简单逻辑电路的测试184

7.2.2　组合电路的测试186

7.2.3　时序电路的测试188

7.2.4　穷举测试法188

7.2.5　随机测试法189

7.3　逻辑分析仪190

7.3.1　概述190

7.3.2　逻辑分析仪的组成190

7.3.3　逻辑分析仪的触发方式191

7.3.4　逻辑分析仪的显示方式194

7.3.5　逻辑分析仪的技术指标195

7.3.6　逻辑分析仪的应用196

7.4　实验：逻辑分析仪的测试技术200

本章小结203

思考题与习题204

第8章　测量用信号发生器205

8.1　概述205

8.1.1　信号发生器的功能205

8.1.2　信号发生器的分类205

8.1.3　信号发生器的组成与原理207

8.1.4　正弦信号发生器的性能指标208

8.2　低频信号发生器210

8.3　高频信号发生器213

8.4　函数信号发生器216

8.5　脉冲信号发生器219

8.6　合成信号发生器221

8.6.1　直接合成法222

8.6.2　间接合成技术226

8.6.3　合成扫频信号源229

8.7　实验：数字编程控制的频率合成231

本章小结234

思考题与习题235

第9章　自动测试系统236

9.1　概述236

9.2　接口总线240

9.2.1　常用接口总线240

9.2.2　GPIB接口总线242

9.2.3　VXI总线246

9.2.4　PXI总线251

9.2.5　LXI总线252

9.3　智能仪器256

9.3.1　智能仪器的结构256

9.3.2　智能仪器的特点257

9.4　虚拟仪器技术258

9.4.1　概述259

9.4.2　虚拟仪器的硬件平台260

9.4.3　虚拟仪器的软件平台261

9.4.4　虚拟仪器的开发平台262

9.5　网络仪器264

9.5.1　概述264

9.5.2　网络仪器的体系结构264

9.5.3　网络仪器的核心技术265

9.6　实验：自动测试系统组建与测试267

本章小结269

思考题与习题270

第10章　电子测量技术的应用271

10.1　便携式隧道断面激光测量仪271

10.2　氧化物多孔纳米材料的制备与检测系统274

10.3　旅客列车的无线烟雾监测系统278

10.4　无线煤炭自燃预警系统282

10.5　便携式心电监护系统286

10.6　基于光电池旋转的太阳光入射角测量系统290

10.7　同步超声振动调制微细放电-电解加工测控系统294

10.8　综合设计：超声振动同步斩波电路302

参考文献309

本书按高等院校电子信息科学与工程类专业的教学要求编写。内容包括：绪论、测量误差与数据处理、测量用信号发生器、模拟测量、数字测量、时域测量、频域测量、数据域测量、自动测试系统及电子测量技术的应用，共十章。每章包含实验部分，各章末配置有小结与深浅度适中的习题，并提供电子课件。

第1章 绪论 （1）

1.1 电子测量的定义与特点 （1）

1.1.1 电子测量的定义 （1）

1.1.2 现代电子测量技术的主要特征 （1）

1.2 电子测量常用方法和应用领域 （2）

1.2.1 电子测量常用方法 （2）

1.2.2 电子测量技术应用领域 （3）

1.3 电子测量的内容 （4）

1.4 电子测量技术发展概述 （4）

1.5 扩展知识：机械制造领域测量技术的发展 （5）

本章小结 （6）

习题1 （7）

第2章 测量误差分析与测量数据处理 （8）

2.1 常用测量术语 （8）

2.2 测量误差及其表示法 （9）

2.2.1 绝对误差与修正值 （9）

2.2.2 相对误差及其表示法 （10）

2.3 测量误差的估计和处理 （11）

2.3.1 系统误差的判断和处理 （11）

2.3.2 随机误差的估计和处理 （12）

2.3.3 粗大误差的判断和处理 （13）

2.4 测量误差的合成和分配 （14）

2.4.1 测量误差的合成 （14）

2.4.2 测量误差的分配 （17）

2.5 测量结果的描述与处理 （19）

2.5.1 测量结果的评价 （19）

2.5.2 测量数据的整理 （20）

2.5.3 测量结果的表示方法 （20）

2.5.4 等精度测量结果的数据处理 （21）

2.5.5 实验曲线的绘制 （22）

2.6 最佳测量方案选择 （23）

2.6.1 合成误差最小原则的应用 （23）

2.6.2 准确度等级和量程的兼顾 （24）

2.7 扩展知识：测量不确定度的A类与B类评定 （24）

实训项目1 常用电子测量仪器的校准 （25）

本章小结 （26）

习题2 （27）

第3章 电流、电压和电功率的测量 （28）

3.1 概述 （28）

3.2 电流的测量 （28）

3.2.1 磁电式电流表 （28）

3.2.2 电磁式电流表 （30）

3.2.3 热电式电流表 （31）

3.2.4 数字式万用表 （32）

3.2.5 交流测量特点 （32）

3.3 电压的测量 （33）

3.3.1 电压信号特点 （33）

3.3.2 交流电压的量值表示与转换 （33）

3.3.3 模拟式电压表 （35）

3.3.4 电子电压表 （36）

3.3.5 数字式多用表 （41）

3.3.6 电压测量的应用 （46）

3.3.7 分贝的测量 （48）

3.3.8 失真度的测量 （51）

3.3.9 噪声电压的测量 （52）

3.4 电功率的测量 （53）

3.5 扩展知识：城市环境噪声测量 （55）

实训项目2 半导体二极管伏安特性测量与曲线绘制 （57）

本章小结 （58）

习题3 （59）

第4章 时间与频率的测量 （60）

4.1 概述 （60）

4.2 电子计数器及其应用 （61）

4.2.1 电子计数器面板及控键示意图 （61）

4.2.2 电子计数器的主要电路技术 （62）

4.2.3 电子计数器测量频率 （63）

4.2.4 电子计数器测量周期 （67）

4.2.5 电子计数器的累加计数和计时 （69）

4.2.6 电子计数器测量频率比 （70）

4.2.7 电子计数器测量时间间隔 （70）

4.2.8 电子计数器的自校 （71）

4.2.9 提高测量准确度的方法 （72）

4.3 其他测量时间和频率的方法 （74）

4.3.1 谐振法测频 （75）

4.3.2 电桥法测频 （76）

4.3.3 频率-电压转换法测频 （77）

4.3.4 比较法测频 （77）

4.3.5 示波器测频 （78）

实训项目3 电压表波形响应的研究 （78）

本章小结 （79）

习题4 （79）

第5章 测量用信号源 （81）

5.1 概述 （81）

5.2 低频信号发生器 （82）

5.2.1 低频信号发生器的组成 （82）

5.2.2 低频信号发生器的性能指标 （85）

5.2.3 低频信号发生器的应用 （87）

5.3 函数信号发生器 （88）

5.3.1　函数信号发生器的基本组成与原理 （88）

5.3.2　函数信号发生器的性能指标 （89）

5.4 高频信号发生器 （89）

5.4.1　高频信号发生器基本组成 （89）

5.4.2　高频信号产生方法 （90）

5.4.3　高频信号发生器主要性能指标 （91）

5.5 合成信号发生器 （91）

5.5.1 频率合成的定义 （92）

5.5.2 直接合成法 （92）

5.5.3 间接合成法 （94）

5.6 扫频信号发生器 （95）

5.6.1 概述 （95）

5.6.2 扫频法测试的工作过程 （96）

5.7 脉冲信号发生器 （97）

5.8 测量用信号源的使用 （97）

5.8.1 测量前准备 （97）

5.8.2 基本波输出方法 （98）

5.8.3 任意波输出方法 （98）

5.8.4 常见调制输出方法 （99）

5.8.5 扫频输出方法 （99）

实训项目4 测频法和测周法测频误差分析 （100）

本章小结 （101）

习题5 （102）

第6章 示波测试技术 （103）

6.1 概述 （103）

6.1.1 示波器的分类 （103）

6.1.2 示波器的主要技术指标 （104）

6.2 示波测试的基本原理 （104）

6.2.1 示波器的测试过程 （104）

6.2.2 阴极射线示波管 （105）

6.2.3 图像显示的基本原理 （107）

6.3 通用示波器 （112）

6.3.1 通用示波器的组成 （112）

6.3.2 通用示波器的垂直通道 （112）

6.3.3 通用示波器的水平通道 （114）

6.3.4 通用示波器的其他电路 （117）

6.3.5 示波器的多波形显示 （117）

6.4 取样示波器 （119）

6.5 记忆示波器和存储示波器 （123）

6.6 数字存储示波器 （123）

6.7 示波器的基本测试技术 （124）

6.7.1 模拟示波器的使用 （124）

6.7.2 数字存储示波器的测试及应用 （133）

6.7 扩展知识：相关信号测试技术 （136）

实训项目5 函数信号发生器性能指标的测量 （139）

本章小结 （142）

习题6 （142）

第7章 频域测试技术 （144）

7.1 概述 （144）

7.2 频率特性测试仪 （145）

7.2.1 频率特性的基本测量方法 （145）

7.2.2 频率特性测试仪的工作原理 （146）

7.2.3 频率特性测试仪的主要技术指标 （147）

7.2.4 频率特性测试仪的主要应用 （149）

7.3 频谱分析仪 （152）

7.3.1 频谱分析的基本概念 （152）

7.3.2 常用频谱分析仪原理介绍 （155）

7.3.3 频谱分析仪主要技术指标 （157）

7.3.4 频谱分析仪应用 （159）

7.4 扩展知识：频谱泄露和窗函数的应用 （164）

实训项目6 二极管开关变频器组合频率的特性分析 （165）

本章小结 （166）

习题7 （166）

第8章 数据域测试技术 （167）

8.1 概述 （167）

8.1.1 数据域测试的基本概念 （167）

8.1.2 数字系统的故障和故障模型 （169）

8.2 逻辑电路的简易测试 （170）

8.3 逻辑分析仪 （171）

8.3.1 概述 （171）

8.3.2 逻辑分析仪的基本组成 （173）

8.3.3 逻辑分析仪的触发方式 （173）

8.3.4 逻辑分析仪的显示方式 （175）

8.3.5 逻辑分析仪的基本应用 （177）

8.3.6 模块化的逻辑分析仪 （180）

8.4 扩展知识：计算机网络协议的测试 （181）

实训项目7 单片机最小系统的性能测试 （182）

本章小结 （183）

习题8 （184）

第9章 电路元件和集成电路参数的测量 （185）

9.1 概述 （185）

9.2 分立元件参数的测量 （185）

9.2.1 电阻和电位器的测量 （185）

9.2.2 电容的测量 （188）

9.2.3 电感的测量 （192）

9.2.4 精密LCR自动测试仪及应用 （195）

9.2.5 半导体二极管参数的测量 （195）

9.2.6 半导体三极管参数的测量 （197）

9.3 晶体管特性图示仪的工作原理与应用 （198）

9.3.1 晶体管图示仪的工作原理 （198）

9.3.2 晶体管图示仪的测试应用 （199）

9.4 集成电路参数的测试 （201）

9.4.1 TTL与非门外部特性测试 （201）

9.4.2 CMOS或非门参数测试 （203）

9.5 扩展知识：电子负载 （204）

实训项目8 根据元器件报表配备电路元件 （205）

本章小结 （207）

习题9 （208）

第10章 光纤通信测试技术 （209）

10.1 光纤通信测试的基本概念 （209）

10.2 光纤与无源光器件的测试 （210）

10.2.1 光纤衰减系数"para" label-module="para">

10.2.2　光纤带宽的测试 （211）

10.2.3 光纤无源器件的特性测试 （212）

10.3 光源与光发送机的测试 （215）

10.3.1　数字光发送机的性能描述 （215）

10.3.2　数字光发送机的主要性能指标 （215）

10.3.3　数字光发送机的特性测试 （216）

10.3.4　模拟光发送机的特性测试 （217）

10.3.5 中继距离的测试 （217）

10.4 光接收机 （218）

10.4.1 模拟光接收机性能指标测试 （218）

10.4.2 数字光接收机性能指标 （218）

10.4.3 数字光接收机性能指标的测试 （219）

10.5 常用光纤通信仪表与应用 （222）

10.5.1 稳定光源 （222）

10.5.2 光功率计 （223）

10.5.3 光时域反射计（OTDR） （223）

10.5.4 误码仪 （226）

10.5.5　抖动测试仪 （227）

实训项目9 光探测器响应的测量 （228）

10.6 扩展知识：三维激光扫描仪在煤矿安全生产中的应用 （229）

本章小结 （230）

习题10 （230）

第11章 计算机测试技术 （231）

11.1 概述 （231）

11.2 智能仪器 （231）

11.3 自动测试系统 （233）

11.4 虚拟仪器 （236）

11.4.1 虚拟仪器概述 （236）

11.4.2 虚拟仪器的构建技术 （237）

11.4.3 虚拟仪器的设计方法 （238）

11.4.4 虚拟仪器的设计实例 （241）

11.4.5 可互换虚拟仪器（IVI） （244）

11.4.6 网络化仪器与远程测控技术 （245）

实训项目10 个人仪器系统的构建 （245）

本章小结 （247）

习题11 （248） 2100433B