電子測量技術

本書主要講述了電子測量的基本概念、電子測量技術的基本原理和方法，並對和電子測量技術相關的常規儀器，如示波器、信號源、計數器、頻譜分析儀和邏輯分析儀等的工作原理進行了比較系統的分析。全書共分8章：第1章緒論；第2章測量誤差理論與數據處理；第3章頻率時間測量；第4章電壓、電流測量；第5章示波測量技術；第6章測量用信號源；第7章頻域測量技術；第8章數據域測試。 本書編寫力求結構合理，思路清楚，概念清晰，推導嚴密，深入淺出，通俗易懂；注意各章節之間、本教材和相關教材之間知識體系的銜接和聯繫；充分反映現代電子測量理論和最新技術成果；強調電子測量的實用性，理論聯繫實際

第1章 緒論 1

1.1 測量的基本概念 1

1.1.1 測量的定義 1

1.1.2 測量的意義 2

1.1.3 測量技術 3

1.2 計量的基本概念 5

1.2.1 計量 5

1.2.2 單位和單位制 6

1.2.3 計量標準 7

1.2.4 測量標準的傳遞 8

1.3 電子測量技術的內容、特點和方法 9

1.3.1 電子測量 9

1.3.2 電子測量的內容和特點 10

1.3.3 電子測量的一般方法 12

1.4 電子測量的基本技術 14

1.4.1 電子測量的變換技術 14

1.4.2 電子測量的放大技術 17

1.4.3 電子測量的比較技術 17

1.4.4 電子測量的處理技術 17

1.4.5 電子測量的顯示技術 18

1.5 本課程的任務 22

思考與練習 23

第2章 測量誤差理論與數據處理 24

2.1 測量誤差的基本概念 24

2.1.1 有關誤差的基本概念 24

2.1.2 測量誤差的表示方法 25

2.2 測量誤差的來源與分類 30

2.2.1 測量誤差的來源 30

2.2.2 測量誤差的分類 31

2.3 測量誤差的分析與處理 35

2.3.1 隨機誤差的分析與處理 35

2.3.2 系統誤差的判斷及消除方法 45

2.3.3 粗大誤差的分析與處理 48

2.4 測量誤差的合成與分配 50

2.4.1 測量誤差的合成 50

2.4.2 測量不確定度及其合成 53

2.4.3 誤差分配及最佳測量方案 59

2.5 測量數據處理 61

2.5.1 有效數字的處理 61

2.5.2 測量結果的處理 63

2.5.3 最小二乘法與回歸分析 67

思考與練習 73

附錄 正態分佈在對稱區間的積分表 77

第3章 頻率時間測量 78

3.1 概述 78

3.1.1 時間、頻率的基本概念 78

3.1.2 頻率測量方法概述 81

3.2 電子計數法測量頻率 82

3.2.1 電子計數法測頻原理 82

3.2.2 誤差分析計算 84

3.2.3 測量頻率範圍的擴大 86

3.3 電子計數法測量周期 87

3.3.1 電子計數法測量周期的原理 87

3.3.2 誤差分析計算 88

3.3.3 中界頻率 91

3.4 電子計數法測量時間間隔 93

3.4.1 時間間隔測量原理 93

3.4.2 誤差分析 94

3.5 減小計數器±1誤差的方法 95

3.5.1 平均法 95

3.5.2 多周期同步法 96

3.5.3 模擬內插法 97

3.6 模擬法測頻 99

3.6.1 直接法 99

3.6.2 比較法 102

思考與練習 106

第4章 電壓、電流測量 107

4.1 概述 107

4.1.1 電壓測量的意義和特點 107

4.1.2 電壓測量的方法和分類 108

4.2 直流電壓的測量 109

4.2.1 普通直流電壓表 109

4.2.2 直流電子電壓表 111

4.2.3 直流數字電壓表 112

4.3 交流電壓的測量 112

4.3.1 表徵交流電壓的基本參量 112

4.3.2 交流電壓的測量方法 115

4.4 分貝的測量 121

4.4.1 分貝的定義 121

4.4.2 分貝的測量方法 122

4.5 電壓的數字化測量 124

4.5.1 數字電壓表的組成與分類 124

4.5.2 非積分式DVM 125

4.5.3 積分式DVM 128

4.5.4 DVM主要工作特性 132

4.5.5 數字多用表技術 137

4.6 電流的測量 141

4.6.1 電流表直接測量法 141

4.6.2 電流- 電壓轉換法 142

4.6.3 電流- 頻率轉換法 144

4.6.4 電流- 磁場轉換法 145

4.6.5 電流互感器法 146

思考與練習 147

第5章 示波測量技術 150

5.1 概述 150

5.1.1 示波器的分類 151

5.1.2 示波器的主要技術指標 152

5.2 通用示波器 153

5.2.1 陰極射線示波管（CRT） 153

5.2.2 波形顯示的基本原理 157

5.2.3 通用示波器的組成 162

5.2.4 通用示波器的垂直通道 162

5.2.5 通用示波器的水平通道 165

5.2.6 示波器的多波形顯示 171

5.3 高速和取樣示波器 173

5.3.1 高速示波器 174

5.3.2 取樣示波器 174

5.4 記憶示波器與存儲示波器 178

5.4.1 記憶示波器 178

5.4.2 數字存儲示波器 180

5.5 示波器的基本測量技術 183

5.5.1 示波器的正確使用 183

5.5.2 用示波器測量電壓 187

5.5.3 周期和時間測量 189

5.5.4 信號相位測量 191

思考與練習 192

第6章 測量用信號源 196

6.1 信號源概述 196

6.1.1 信號源的作用 196

6.1.2 信號源的分類 196

6.1.3 信號發生器的基本組成 197

6.1.4 正弦信號發生器的性能指標 198

6.2 信號產生方法及信號發生器發展趨勢 200

6.2.1 正弦信號發生器 200

6.2.2 脈衝信號發生器 204

6.2.3 函數發生器 206

6.2.4 合成信號發生器 211

6.2.5 信號發生器的發展趨勢 212

6.3 頻率合成技術及鎖相頻率合成 212

6.3.1 頻率合成的原理 212

6.3.2 頻率合成的分類及特點 213

6.3.3 鎖相頻率合成 214

6.4 直接數字頻率合成技術 218

6.4.1 直接數字頻率合成的基本原理 218

6.4.2 DDS頻率合成信號源 220

6.5 頻率合成技術的發展 222

6.5.1 幾種合成技術的比較 222

6.5.2 提高頻率分辨力的方法 222

思考與練習 227

第7章 頻域測量技術 230

7.1 信號頻譜分析及頻譜分析儀 230

7.1.1 信號頻譜分析 230

7.1.2 頻譜分析儀的種類 231

7.1.3 頻譜分析儀的原理 233

7.1.4 常見頻譜分析儀簡介 241

7.1.5 頻譜分析儀的技術指標 245

7.1.6 頻譜分析儀的發展趨勢 249

7.2 信號的失真度測量 249

7.3 線性系統頻率特性的測量 251

7.3.1 線性系統幅頻特性的測量 251

7.3.2 掃頻測量與掃頻源 252

7.3.3 相頻特性的測量 257

7.4 網路分析儀 260

7.4.1 網路分析的基本概念 260

7.4.2 網路特性的測量 265

7.4.3 反射參數的測量 268

7.4.4 傳輸參數的測量 272

7.4.5 S參數的全面測量及誤差修正 274

思考與練習 276

第8章 數據域測試 277

8.1 概述 277

8.1.1 數據域測試的特點 277

8.1.2 數據域測試的重要性 278

8.1.3 數據域測試的基本理論及方法 278

8.2 數據域測試系統 283

8.2.1 系統組成 283

8.2.2 數字信號源 285

8.3 邏輯分析儀 286

8.3.1 邏輯分析儀的組成 287

8.3.2 邏輯分析儀的觸發方式 287

8.3.3 邏輯分析儀的顯示方式 290

8.3.4 邏輯分析儀的應用 293

8.3.5 邏輯分析儀的主要技術指標及發展趨勢 298

8.4 數據域測試的應用 299

8.4.1 誤碼率測試 300

8.4.2 嵌入式系統測試 302

思考與練習 305

參考文獻 306