《電子測量技術(第3版)》共8章,第1、2章介紹測量實驗的基礎知識、誤差分析和數據處理。其后的章節講述常用的測量技術和相關的測量儀表,是《電子測量技術(第3版)》的主要內容。最后一章介紹測量系統中不可缺少的重要設備、信號源。書末有“注釋”和“習題解答”。
《電子測量技術(第3版)》的闡述簡明扼要,深入淺出,著重基本概念。內容有一定的深度和廣度,適應性較強,讀者可根據需要選讀其中章節。
《電子測量技術(第3版)》可供高校工科電子類專業的師生使用,也可作為電子測量和儀表設計人員的參考書。
“電子測量技術”課程與“電路分析”、“信號與系統”、“電子電路實驗”、“電路與信號實驗”等課程緊密相關,是一門理論性、綜合性、實踐性極強的課程。它的任務是使讀者建立測量技術的理論基礎,獲得基本的測量實踐知識與技能,培養讀者嚴謹的科學態度以及分析問題和解決問題的能力。
本書自2003年出版以來,受到兄弟院校老師的肯定。此后在教學實踐中,不斷對教材進行修正和補充,精益求精,與時俱進。在本次修訂中,主要是刪除了第2版中比較陳舊的內容,同時在書末增加了“注釋”和“習題解答”兩部分內容,這對于使用本書教學和自學的讀者肯定會有所幫助與裨益。
本書著重基本概念。書中含有測量的數字化和自動化方法,較新的測量技術和相關電路分析。內容有一定的深度和廣度,適應性較強。對習題的講解做到嚴謹,避免似是而非的解說;對一些公式的推演和問題的思考則是讓讀者自己去做嘗試(DIY)。當讀者通過自覺思考解決了問題、獲得成功的時候,無形中增進了讀者的自主學習能力,提高學習興趣,從而形成良性循環。
本書由楊龍麟主編,楊龍頻負責編寫注釋與習題解答。由于編者水平所限,書中難免有錯漏之處,敬請各位讀者不吝賜教。
第1章 基礎知識
1.1 測量的重要性和特點
1.1.1 測量的重要性
1.1.2 電子測量的特點
1.2 測量實驗的干擾抑制
1.2.1 干擾的來源和路徑
1.2.2 場干擾的抑制
1.2.3 高頻電磁場的屏蔽
1.2.4 干擾抑制電路舉例
1.3 實驗室的供電
1.3.1 三相四線制
1.3.2 重要事項
1.4 測量的內容和基本方法
1.4.1 測量的內容
1.4.2 基本測量方法
1.5 電子測量儀器概述
1.5.1 測量儀器的分類
1.5.2 主要技術指標
思考與練習題
第2章 誤差分析和數據處理
2.1 誤差的表示法
2.1.1 誤差基本表示法
2.1.2 儀表的誤差表示法
2.2 誤差的來源和分類
2.2.1 誤差的來源
2.2.2 誤差的分類
2.2.3 評定測量結果
2.3 系統誤差
2.3.1 削弱系統誤差的方法舉例
2.3.2 誤差的合成
2.3.3 誤差的分配
2.4 隨機誤差
2.4.1 隨機變量的平均值和方差
2.4.2 誤差的正態分布
2.4.3 n次測量值的平均值
2.4.4 關于標準偏差的幾個重要定理
2.4.5 測量結果的表示法和置信度
2.5 測量數據的處理
2.5.1 有效數字的處理
2.5.2 加權處理法
2.5.3 繪制曲線
思考與練習題
第3章 電流、電壓的測量
3.1 萬用表
3.1.1 萬用表的表頭
3.1.2 多擋電流表和電壓表
3.1.3 交流電壓表
3.1.4 歐姆表
3.1.5 測量誤差
3.2 電流的測量
3.2.1 直流電流表
3.2.2 熱電式電流表
3.2.3 交流電流表
3.3 電壓的測量
3.3.1 模擬式交流電壓表
3.3.2 高頻電壓的測量
3.3.3 雙斜積分式模/數變換
3.3.4 數字式萬用表
3.4 功率的測量
3.4.1 電動式功率表的結構和原理
3.4.2 電動式功率表舉例
3.5 電平的概念
3.5.1 主觀感覺的對數特性
3.5.2 電平計算公式
3.5.3 電平表
思考與練習題
第4章 電路元器件參數測量
4.1 基本元件的特性和測量
4.1.1 電阻、電容和電感
4.1.2 電橋法測量直流電阻
4.1.3 交流電橋
4.1.4 電橋法測量電感器
4.1.5 電橋法測量電容器
4.2 實用交流電橋舉例
4.2.1 常用的交流電橋
4.2.2 實用交流電橋舉例
4.3 諧振法參數測量
4.3.1 諧振回路的Q值
4.3.2 Q表的基本結構
4.3.3 Q表測量電感線圈
4.3.4 Q表測量電容器
4.4 測量的數字化與自動化
4.4.1 阻抗測量的數字化
4.4.2 阻抗測量的自動化
4.4.3 Q值測量的數字化
4.5 晶體管特性的圖示法
4.5.1 特性圖示儀的結構
4.5.2 晶體管輸出特性的觀測
4.5.3 晶體管輸入特性的觀測
4.5.4 大功率晶體管的圖示法
4.5.5 電路舉例
4.6 運算放大器主要參數的測量
4.6.1 輸入失調電壓、偏置電流、失調電流的測量
4.6.2 共模抑制比(CMRR)測量
4.6.3 開環差模電壓放大測量
思考與練習題
第5章 示波器及其應用
5.1 示波管顯示原理
5.1.1 示波管的結構
5.1.2 偏轉板原理
5.1.3 波形顯示的基本方法
5.2 示波器的結構和原理
5.2.1 示波器的結構框圖
5.2.2 Y輸入電路
5.2.3 多波形顯示法
5.2.4 X通道掃描發生器
5.2.5 AB雙掃描原理
5.3 示波器的一般應用
5.3.1 電壓測量
5.3.2 時間測量
5.3.3 相位差測量
5.3.4 頻率測量
5.3.5 觀測電路的階躍響應
思考與練習題
第6章 計數式測量法
6.1 通用計數器的應用
6.1.1 頻率和周期測量
6.1.2 頻率比和時間間隔測量
6.1.3 觸發誤差
6.2 提高計數器精度的方法
6.2.1 倒數計數法頻率測量
6.2.2 游標法時間測量
6.2.3 時間擴展內插法
6.3 相位差的測量
6.3.1 瞬時值相位差測量
6.3.2 平均值相位差測量
6.3.3 用相鎖環的相位差計
6.3.4 提高測量頻率
思考與練習題
第7章 頻率特性和波形參數測量
7.1 電路的頻率特性
7.1.1 頻率特性的概念
7.1.2 電路頻率特性舉例
7.1.3 用點頻法測頻率特性
7.1.4 掃頻儀的原理
7.2 信號頻譜分析
7.2.1 時域和頻域的關系
7.2.2 周期性矩形脈沖的頻譜
7.2.3 諧波分析儀(選頻電平表)
7.2.4 頻譜分析儀
7.3 已調波參數的測量
7.3.1 調幅(AM)波的測量
7.3.2 調頻(FM)波的測量
7.4 非線性失真的測量
7.4.1 基波抑制法
7.4.2 交互調制法
7.4.3 白噪聲法
思考與練習題
第8章 信號源
8.1 低頻和高頻信號源
8.1.1 文氏電橋型正弦信號發生器
8.1.2 函數發生器
8.1.3 高頻信號發生器
8.1.4 脈沖信號發生器
8.2 頻率合成信號源
8.2.1 直接合成法
8.2.2 間接合成法
8.2.3 頻率合成器舉例
思考與練習題
附錄
附錄1 注釋
附錄2 習題解答
第1章 基礎知識
1.1 測量的重要性和特點
1.1.1 測量的重要性
一般說來,任何科學的結論都是測量實驗的結果。自從有了測量實驗科學方法之后,近代自然科學才會真正形成并蓬勃發展。許多科學成果的取得,首先是來源于新的測量實驗手段,所以科學家說“沒有測量,就沒有科學”。測量實驗在科學技術和生產實踐的任何部門都是非常重要的。
科學研究工作經常需要對一些事物進行試驗、探測和證明。這些事的本身就是一系列的測量實驗工作。很難想象,沒有適當的測量方法和測量儀器,怎能夠進行復雜的科研和生產實踐。實際上,測量技術的進步會大大促進科學技術的發展。反過來,科學技術的進步又會給測量理論水平的提高和測量技術的完善創造良好的條件。
測量實踐的歷史幾乎與人類歷史一樣悠久。但是,測量形成一門科學技術還是近幾百年的事。而電子測量與電子技術的發展也不過兩百年歷史,然而它們的發展速度卻是非常之快。我們應當不斷地提高測量技術水平,適應新的任務。一個國家的測量技術水平是衡量其先進程度的重要標志之一。
1.1.2 電子測量的特點
凡是利用電子技術的測量都稱為電子測量。電子測量應用于電專業測量,例如,電信號傳輸特性的測量,電路設備的參數測量等。電子測量也廣泛應用于非電專業的測量,例如,它通過各種類型的傳感器、能量轉換器把非電量(如熱力學、光學、機械學的物理量)轉換為電量(如電流、電壓、頻率等)進行測量研究,而后得出或反映出非電量的測量結果。這是用其他辦法難以完成,甚至不能完成的測量任務。
電子測量除用于電專業測量外,還廣泛用于科技和生產實踐的其他各個領域,這主要是因為電子測量有以下特點:電子測量有很大的靈活性和適應力;可以得到很高的精確度和靈敏度;響應速度極快;頻率范圍和量程范圍大;動態范圍大;容易實現遙控、遙測等智能測量,遠距離的如導彈、星球探測,近距離的如人體內的探測、原子反應堆內的探測等。