电子测量论文
题目: 电子测量技术的应用
——智能仪器和智能控制
摘要:
随着电子技术、微电子技术及计算机技术的飞速发展，电子测量领域正从传统的电子测量仪器原理、功能和自动化水平向智能仪器、虚拟仪器及自动化测试系统的方向发展。智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。
关键词：智能仪器，智能控制，功能,特点,发展，趋势
目录:
一.智能仪器
1.智能仪器的定义及功能
2.智能仪器的工作原理
3.智能仪器的功能特点
4.智能仪器发展趋势
二.智能控制
1.智能控制的定义
2.智能控制提出的背景
3.智能控制的性能特点
4.智能控制的应用领域
5.智能控制的研究现状
6.智能控制的研究展望
一.智能仪器
1.智能仪器的定义及功能:
智能仪器是指含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。
2.智能仪器的工作原理：
传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A／D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理(如非线性校正等)；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM(闪速存储器)或E?2PROM(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机——PC机，由PC机进行全局管理。
3.智能仪器的功能特点
随着微电子技术的不断发展，集成了CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A／D、D／A转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片(即单片机)出现了。以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，又组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪器。
与传统仪器仪表相比，智能仪器具有以下功能特点：
①操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。
②具有自测功能，包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在仪器启动时运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。
③具有数据处理功能，这是智能仪器的主要优点之一。智能仪器由于采用了单片机或微控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在可以用软件非常灵活地加以解决。例如，传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、电流等，而智能型的数字万用表不仅能进行上述测量，而且还具有对测量结果进行诸如零点平移、取平均值、求极值、统计分析等复杂的数据处理功能，不仅使用户从繁重的数据处理中解放出来，也有效地提高了仪器的测量精度。
人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能仪器还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使仪器的操作更加方便直观。
⑤具有可程控操作能力。一般智能仪器都配有GPIB、RS232C、RS485等标准的通信接口，可以很方便地与PC机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。
智能仪器的发展：80年代，微处理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，测量系统常通过IEEE—488总线连接。不同于传统独立仪
器模式的个人仪器得到了发展等。
4.智能仪器发展趋势
(1) 微型化
微型智能仪器指微电子技术、微机械技术、信息技术等综合应用于仪器的生产中，从而使仪器成为体积小、功能齐全的智能仪器。它能够完成信号的采集、线性化处理、数字信号处理，控制信号的输出、放大、与其它仪器的接口、与人的交互等功能。微型智能仪器随着微电子机械技术的不断发展，其技术不断成熟，价格不断降低，因此其应用领域也将不断扩大。它不但具有传统仪器的功能，而且能在自动化技术、航天、军事、生物技术、医疗领域起到独特的作用。例如，目前要同时测量一个病人的几个不同的参量，并进行某些参量的控制，通常病人的体内要插进几个管子，这增加了病人感染的机会，微型智能仪器能同时测量多参数，而且体积小，可植入人体，使得这些问题得到解决。
(2) 多功能
多功能本身就是智能仪器仪表的一个特点。例如，为了设计速度较快和结构较复杂的数字系统，仪器生产厂家制造了具有脉冲发生器、频率合成器和任意波形发生器等功能的函数发生器。这种多功能的综合型产品不但在性能上（如准确度）比专用脉冲发生器和频率合成器高，而且在各种测试功能上提供了较好的解决方案。
(3) 人工智能化
人工智能是计算机应用的一个崭新领域，利用计算机模拟人的智能，用于机器人、医疗诊断、专家系统、推理证明等各方面。智能仪器的进一步发展将含有一定的人工智能，即代替人的一部分脑力劳动，从而在视觉（图形及色彩辨读）、听觉（语音识别及语言领悟）、思维（推理、判断、学习与联想）等方面具有一定的能力。这样，智能仪器可无需人的干预而自主地完成检测或控制功能。显然，人工智能在现代仪器仪表中的应用，使我们不仅可以解决用传统方法很难解决的一类问题，而且可望解决用传统方法根本不能解决的问题。
(4) 网络化
融合ISP和EMIT技术，实现仪器仪表系统的Internet接入。
伴随着网络技术的飞速发展，Internet技术正在逐渐向工业控制和智能仪器仪表系统设计领域渗透，实现智能仪器仪表系统基于Internet的通讯能力以及对设计好的智能仪器仪表系统进行远程升级、功能重置和系统维护。
在系统编程技术（In-System Programming，简称ISP技术）是对软件进行修改、组态或重组的一种最新技术。它是LATTICE半导体公司首先提出的一种使我们在产品设计、制造过程中的每个环节，甚至在产品卖给最终用户以后，具有对其器件、电路板或整个电子系统的逻辑和功能随时进行组态或重组能力的最新技术。ISP技术消除了传统技术的某些限制和连接弊病，有利于在板设计、制造与编程。ISP硬件灵活且易于软件修改，便于设计开发。由于ISP器件可以像任何其他器件一样，在印刷电路板（PCB）上处理，因此编程ISP器件不需要专门编程器和较复杂的流程，只要通过PC机，嵌入式系统处理器甚至INTERNET远程网进行编程。
EMIT嵌入式微型因特网互联技术是emWare公司创立ETI（eXtend the Internet）扩展Internet联盟时提出的，它是一种将单片机等嵌入式设备接入Internet的技术。利用该技术，能够将8位和16位单片机系统接入Internet，实现基于Internet的远程数据采集、智能控制、上传／下载数据文件等功能。
目前美国ConnectOne公司、emWare公司、TASKING公司和国内的P＆S 公司等均提供基于Internet的Device?Networking的软件、固件（Firmware）和硬件产品。
(5) 虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段
测量仪器的主要功能都是由数据采集、数据分析和数据显示等三大部分组成的。在虚拟现实系统中，数据分析和显示完全用PC机的软件来完成。因此，只要额外提供一定的数据采集硬件，就可以与PC机组成测量仪器。这种基于PC机的测量仪器称为虚拟仪器。在虚拟仪器中，使用同一个硬件系统，只要应用不同的软件编程，就可得到功能完全不同的测量仪器。可见，软件系统是虚拟仪器的核心，“软件就是仪器”。传统的智能仪器主要在仪器技术中用了某种计算机技术控制工程网版权所有，而虚拟仪器则强调在通用的计算机技术中吸收仪器技术。作为虚拟仪器核心的软件系统具有通用性、通俗性、可视性、可扩展性和升级性，能为用户带来极大的利益，因此，具有传统的智能仪器所无法比拟的应用前景和市场。
二.智能控制
1.智能控制的定义
智能控制（intelligent controls）在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。控制理论发展至今已有100多年的历史，经历了“经典控制理论”和“现代控制理论”的发展阶段，已进入“大系统理论”和“智能控制理论”阶段。智能控制理论的研究和应用是现代控制理论在深度和广度上的拓展。20世纪80年代以来，信息技术、计算技术的快速发展及其他相关学科的发展和相互渗透，也推动了控制科学与工程研究的不断深入，控制系统向智能控制系统的发展已成为一种趋势。
2.智能控制提出的背景
自1892年Lyapunov建立了稳定性的概念理论以及20世纪20年代Black，Nyquist，Bode关于反馈放大器的研究奠定了自动控制理论的基础，传统控制得到了巨大的发展和应用。但是随着现代科学技术的迅速发展和生产系统规模日益增大，导致了控制对象、控制器以及控制任务和目的的日益复杂化，传统控制面临许多新问题，主要有：计算复杂性的急剧增加；精确建模的困难越来越大；输入信息多样化和数据量的显著增加；大量的非确定性因素；多层次多目标的控制要求。用传统的以精确建模和数值计算为基础的控制理论和方法，将整个系统置于固定的控制算法和模型框架下，灵活性和应变能力较差。所以难以解决上述遇到的问题。
基于上述问题，控制科学界多年来一直在探索着新的方法，寻求更加符合实际的发展轨迹。人工智能学科新的进展给人们带来了希望。由于得
益于计算机科学技术和智能信息处理的高速发展，智能控制逐渐形成一门学科，并在实际应用中显示出强大的生命力
3.智能控制的性能特点
根据智能控制的基本控制对象的开放型，复杂性，不确定性的特点，一个理想的智能控制系统具有如下性能:(1)学习能力。系统对一个未知环境提供的信息进行识别、记忆、学习，并利用积累的经验进一步改善自身性能的能力，即在经历某种变化后，变化后的系统性能应优于变化前的系统性能。(2)适应功能。系统应具有适应受控对象动力学特性变化、环境变化和运行条件变化的能力。这种智能行为是不依赖模型的自适应估计，较传统的自适应控制有更广泛的意义。(3)组织功能。对于复杂任务和分散的传感信息具有自组织和协调功能，使系统具有主动性和灵活性。除以上功能外，智能控制系统还应具有实时性、容错性、鲁棒性和友好的人-机界面。
智能控制和传统控制在应用领域、控制方法、知识获取和加工、系统描述、性能考核及执行等方面存在明显的不同。基于与传统控制的区别，智能控制系统具有如下特点：(1)拟人智能化的运作模式；(2)优胜劣汰的选择机制；(3)多目标的优化过程；(4)复杂环境的学习功能；(5)复杂环境的学习功能。
4.智能控制的应用领域
应用智能控制理论解决工程控制系统问题，这样一类系统称为智能化系统。它广泛应用于航空航天和运输、信息与网络、机器人技术与智能机器、复杂的工业过程控制、电力系统与核电安全运行、生物与医学、材料和加工、以及汽车和家电行业等领域。对于被控对象模型包含有不确定性、时变、非线性、时滞、耦合等难以控制的因素，采用其它控制理论难以设计出合适与符合要求的系统时，都有可能期望应用智能化理论获得满意的解决另外。此外，最新的应用还包括环境科学与工程、经济与金融、以及分子和量子系统等方面。
5.智能控制的研究现状
1965年，K.S.Fu（傅京孙）首先提出把人工智能的直觉推理规则方法用于学校控制系统。1966年Mendel进一步在空间飞行器学习系统研究中提出了人工智能控制概念。1967年，Leondes等人首先正式使用“智能控制”一词。此后智能控制开始逐渐发展。1987年在费城进行的第一次国际智能控制会议，标志着智能控制开始成为一个崭新的学科。
近年来，智能控制理论与智能化系统发展十分迅速。其中代表性的理论有专家系统，模糊逻辑控制、神经网络控制、基因控制即遗传算法、混沌控制、小波理论、分层递阶控制、拟人化智能控制、博弈论等。著名的控制理论权威专家Austrom在其“智能控制的方向”一文中指出：模糊逻辑控制，神经网络与专家系统是典型的智能控制方法。下面就将这三种典型的智能控制方法的研究现状作简要的描述。
(1) 模糊逻辑控制
模糊理论是美国的Zadeth教授最早提出的,1965年他在Information &Control杂志上发表了模糊集Fuzzyset一文,首次提出了模糊集合的概念。
1974年英国学者E.H.Mamdani马达尼首先在试验室里实现了对蒸汽发动机的模糊控制，标志着模糊控制的诞生。
模糊控制就是以模糊数学为工具，把控制专家和操作技师的经验模拟下来，通过模糊控制软件，将最善于处理模糊概念的人脑思维方法体现出来，作出正确的判断。模糊控制实质上是一种非线性控制。模糊逻辑用模糊语言描述系统，既可以描述应用系统的定量模型也可以描述其定性模型，故模糊逻辑可适用于任意复杂的对象控制。
模糊控制相对于常规控制而言有以下优点：①模糊控制是一种基于规则的控制。模糊控制是完全在操作人员控制经验基础上实现对系统的控制，无须建立数学模型，是解决不确定性系统的一种有效途径。②由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取、动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用，已越来越多地、成功地应用于实际中。③模糊控制具有较强的鲁棒性，被控对象参数的变化对模糊控制的影响不明显，可用于非线性、时变、时滞系统的控制。④模糊控制算法是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，控制机理符合人们对过程控制的直观描述和思维逻辑,这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。
模糊控制具有良好控制效果的关键是要有一个完善的控制规则。常规模糊控制的两个主要问题在于：改进稳态控制精度和提高智能水平与适应能力。在实际应用中，往往是将模糊控制或模糊推理的思想，与其他相对成熟的控制理论或方法结合起来，发挥各自的长处，从而获得理想的控制效果。由于模糊规则和语言很容易被人们广泛接受，加上模糊化技术在微处理器和计算机中能很方便地实现，所以这种结合展现出强大的生命力和良好的效果。模糊技术展示了其处理精确数学模型，非线性，时变和时滞系统的强大功能。近年来，人们已经将模糊技术应用于工业、医学、地震预报、工程设计、信息处理以及经济管理等，其中应用最多也是最成功的，是工业过程控制和模糊家电产品领域。
(2) 神经网络控制
神经网络最早是40年代心理学家Mcculloch和数学家Pitts合作提出的。此后出现了不同类型的神经网络模型，如MP模型，感知机模型，BP网络，RBF网络,Hopfield网络等。其中Hopfield提出的Hopfield网络及Rumelhart提出的BP算法为一直处于低潮的人工神经网络的研究注入了新的活力，继Kilmer和Mcclloch提出KBM模型实现对“阿波罗”登月车的控制之后，人工神经网络再次被引入控制领域，并迅速得到了广泛的应用，从而开辟了神经网络控制。
神经网络系统是由大量的、同时也是很简单的处理单元（即神经元），通过广泛地互相连接而形成的复杂网络系统。神经网络系统是一个高度复杂的非线性动力学系统，不但具有一般非线性系统的共性，更主要的是它还具有自己的特点，比如高维性、神经元之间的广泛互连性以及自适应性或自组织性等。神经网络的智能控制方法主要有：系统建模，直接自校正控制，间接自校正控制，神经网络模型参考自适应控制，神经网络内模控制，神经网络非线性预测控制等。近来提出了模糊神经网络控制。
神经网络用于复杂控制的优势在于:①能够充分逼近任意复杂的非线性系统；②由于大量神经元之间广泛连接,即使有少量单元或连接损坏,也
不影响系统的整体功能,表现出很强的鲁棒性和容错性；③采用并行分布处理方法,使得快速进行大量运算成为可能。④可以处理不确定或不知道的系统,因神经网络是通过自学习来的。这些优点使神经网络成为智能控制的另一个重要组成部分。
目前,对人工神经网络的研究主要集中在下面的一些方面:在理论上,主要是对模型和算法的研究。在应用上，一方面是神经芯片的实现及其应用；另一方面，是在现在的计算机上，仿真地实现各种模型在不同方面的应用。在某些方面，人工神经网络已显示出优越性和非常乐观的前景。(3) 专家系统
1969年，由美国斯坦福大学的Feigenbaum等人完成了第一个专家系统，用于确定有机化学分子结构式的DENDRAL专家系统。1984年，Astrom发表第一篇直接将人工智能的专家系统技术引入到控制系统的论文，明确地提出了建立专家控制的新概念。
专家系统是指相当于(领域)专家处理知识和解决问题能力的计算机智能软件系统。专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术，根据某个领域一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些需要专家决定的复杂问题。
专家系统具有以下特点:①它所解决的问题是复杂而专门的问题，这些问题很难用精确的数学语言描述，也没有确定的算法去解决；②专家系统不同于传统的数据处理算法而是突出知识的价值，推广和应用专家知识；
③它采用人工智能原理和技术，如符号表示、符号推理和启发搜索等。专家系统在控制效果上体现出了高可靠性及长期运行的连续性，在线控制的实时性，优良的控制性能及抗干扰性，使用的灵活性及维护的方便性等显著的特点。
专家系统擅长解决的是难以建立数学模型而又依赖专家经验知识的问题，并在信息不完整或含有轻度噪声的情况下仍能给出一个合理的结论。它适合解决如故障诊断、报警处理、系统恢复、负荷预测、检修计划安排、无功电压控制、规划设计等问题。目前，专家系统已经广泛用于医疗、化学、设计、地质勘探等领域。
6.智能控制的研究展望
(1) 智能控制存在的问题
智能控制以其优越的控制性能逐渐步入了工程界并得到广泛的应用。然而在智能控制的实现方面，还存在很多问题有待解决。具体表现在：①扩宽实际应用范围,提高实时控制能力问题。②解决知识获取和优化的瓶颈问题，特别是动态系统的知识获取和分类。③对智能控制学习研究的问题。
④各种智能控制方法结合以及同传统控制方法结合研究问题。⑤数值和符号之间的计算问题。目前，在数值和符号之间的计算尚未有一个成型的规则。⑥智能控制的鲁棒性问题缺乏严格的数学推导。⑦如何研究解耦问题，简化控制算法。⑧研究新型智能控制硬件和软件问题。目前，智能控制的研究往往缺少较好的软件环境，硬件方面存在的问题更大。
(2) 智能控制的发展前景
智能控制的研究虽然取得了一些成果，但实质性进展甚微，理论方面
尤为突出,应用则主要是解决技术问题，对象具体而单一。子波变换、遗传算法与模糊神经网络的结合,以及混沌理论等，将成为智能控制的发展方向。智能控制发展的核心仍然是以神经网络的强大自学习功能与具有较强知识表达能力的模糊逻辑推理构成的模糊逻辑神经网络。
要做到智能自动化，把机器人的智商提高到智人水平，还需要数十年。微电子学、生命科学、自动化技术突飞猛进，为21世纪实现智能控制和智能自动化创造了很好的条件。对这门新学科今后的发展方向和道路已经取得了一些共识：①研究和模仿人类智能是智能控制的最高目标；②智能控制必须靠多学科联合才能取得新的突破；③智能的提高,不能全靠子系统的堆积,要做到“整体大于组分之和”,只靠非线性效应是不够的。
为了达到目标，不仅需要技术的进步，更需要科学思想和理论的突破。很多科学家坚持认为，这需要发现新的原理，或者改造已知的物理学基本定理，才能彻底懂得和仿造人类的智能，才能设计出具有高级智能的自动控制系统。科学界要为保障人类和地球的生存和可持续发展做出必须的贡献，而控制论科学家和工程师应当承担主要的使命。
答案 1.3.3任务知识点习题 4、 （1)×（2)× 11、400Hz 14、图(b)，触发极性：正；触发电平：零 图(c) ，触发极性：负；触发电平：零 图(d) ，触发极性：负；触发电平：正 图(e) ，触发极性：正；触发电平：正 15、 （1）b c ； （2）a； （3）b； （4）a； （5）a c d b ； （6）a b b 16、 （1）连续扫描、触发扫描、自动扫描； （2）校准； （3）电子枪、偏转系统、荧光屏； （4）Y A、Y B、Y A±Y B、交替、断续、交替、断续 17 、 （1）√（2）√（3）√（4）×（5）√（6）√（7）× 1.3.5任务知识点习题 7、不能 2.2.2任务知识点习题 1、 图（a），周期：34μs、峰-峰值：5V 图（b），周期：38μs、峰-峰值：3.4V
图（c ），周期：44μs 、峰-峰值：44V 图（d ），周期：24μs 、峰-峰值：46V 3、 2kHz ，2V ，1.4V 4、 5MHz 5、 20MHz 6、 0.4Hz 7、 47.7 ns 8、 ??=120。 9、 X-Y 方式 、6 kHz 、4.5 kHz 2.3.2任务知识点习题 1、a 3、小 3.2.3任务知识点习题 2、 （1）4位表，无超量程能力 （2）2 1 4位表，如按2V 、20V 、200V 等分挡，没有超量程能力；若按1V 、10V 、100V 等分挡，则具有100%的超量程能力。 （3）4 3 3位表，如按5V 、50V 、500V 等分挡，则具有20%的超量程能力 4、ΔU =±0.0008V ，±2个字 5、 （1）B （2）A （3）A 6、 （1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）√ （7）× （8）× 7、 （1）地、信号；信号、地 （2）并、串 （3）机械调零，电气调零 （4）±2 （5）随机误差、系统误差
《电子测量与仪器》习题参考答案 习题1 一、填空题 1．比较法；数值；单位；误差。 2．电子技术；电子技术理论；电子测量仪器。 3．频率；电压；时间。 4．直接测量；间接测量；时域测量；频域测量；数据域测量。 5．统一性；准确性；法制性。 6．国家计量基准；国家副计量基准；工作计量基准。 7．考核量值的一致性。 8．随机误差；系统误差；粗大误差。 9．有界性；对称性。 10．绝对值；符号。 11．准确度；精密度。 12．2Hz ；0.02%。 13．2/3；1/3～2/3。 14．分组平均法。 15．物理量变换；信号处理与传输；测量结果的显示。 16．保障操作者人身安全；保证电子测量仪器正常工作。 二、选择题 1．A 2．C 3．D 4．B 5．B 6．D 7．A 8．B 9．B 10．D 三、简答题 1．答：测量是用被测未知量和同类已知的标准单位量比较，这时认为被测量的真实数值是存在的，测量误差是由测量仪器和测量方法等引起的。计量是用法定标准的已知量与同类的未知量（如受检仪器）比较，这时标准量是准确的、法定的，而认为测量误差是由受检仪器引起的。 由于测量发展的客观需要才出现了计量，测量数据的准确可靠，需要计量予以保证，计量是测量的基础和依据，没有计量，也谈不上测量。测量又是计量联系实际应用的重要途径，可以说没有测量，计量也将失去价值。计量和测量相互配合，才能在国民经济中发挥重要作用。 2．答：量值的传递的准则是：高一级计量器具检定低一级计量器具的精确度，同级计量器具的精确度只能通过比对来鉴别。 3．答：测量误差是由于电子测量仪器及测量辅助设备、测量方法、外界环境、操作技术水平等多种因素共同作用的结果。 产生测量误差的主要原因有：仪器误差、影响误差、理论误差和方法误差、人身误差、测量对象变化误差。按照误差的性质和特点，可将测量误差分为随机误差、系统误差、粗大误差三大类。误差的常用表示方法有绝对误差和相对误差两种。 四、综合题 1．解：绝对误差 ΔX 1＝X 1－A 1＝9－10＝－1V ΔX 2＝X 2－A 2＝101－100＝1V 相对误差 1111 1%100100%A X A γ-=-?=?= 2 22 1 1%100 100%A X A γ=?=?= 2．解：ΔI m1＝ 1m γ× X m1 ＝± 0.5％×400＝±2mA ，示值范围为100±2mA ；
华南农业大学珠江学院期末考试试卷 2010--2011学年度 上 学期 考试科目：电子测量与仪器 考试年级：07级 考试类型：（开卷）A 卷 考试时间：120 分钟 学号 姓名 年级专业0701电子信息工程 一、填空题(本大题共12小题，每空1分，共20分) 1．若要在荧光屏上观测正弦波，应将 电压加到垂直偏转板上，并将 电压加到水平偏转板上。 2．扫频仪在测试系统的频率特性时，其屏幕亮点在 方向的偏转距离与 频率 成正比。 3．电子计数器测量周期时，为了提高测试精度，应选用 时标，而测频率时，应选用 时标。 4．积分型数字电压表的基本原理是将被测电压转换成相应的 ，双积分型则转换成 。 5．用替代法测量电感有两种形式，其中 替代法用于测量大电感， 替代法用于测量小电感。 6．模拟式电压表使用 显示，数字电压表使用 显示。 7．电压测量是电量与非电量测量的 。 8．在电子测量中，通常所说的交流电压的平均值是指 的平均值。 9．5 2 1位的数字电压表200V 挡的分辨率为 V 。 10．最大显示为数是1999的数字电压表是 位数字电压表。
11、数字多用表测量二极管正向电阻时，应笔接二极管的正极， 笔接二极管的负极。 12、若测量值为102，而实际值为100，则测量的绝对误差为，实际相对误差为。 ，每小题1分，共10分。) 1.双踪示波器中电子开关的转换频率远大于被测信号的频率时，双踪显示工作在“交替”方式【】 2.示波器扫描信号频率是被测信号频率的n倍时，屏幕上显示的波形向左跑动。【】 3.常用电工仪表分为±0.1、±0.2、±0.5、±1.0、±1.5、±2.5、± 4.0七级。【】 4. 扫描发生器是示波器垂直通道中的重要组成部分。【】 5. 延迟线是示波器水平通道中的一个重要组成部分。【】 6．在测量结果的数字列中，前面的“0”都是有效数字。【】 7．为了减小测量误差，选择仪表量程时要尽量使仪表指示在满度值的2/3以上区域。【】 8．对电量的测量是电子测量，而对非电量的测量则不是电子测量。【】9．电子电压表和数字式万用表均采用微安级磁电系电流表作为表头。【】10．在测量过程中，使用仪表准确越高，测量结果的误差越小，而与选择量程大小无关。【】 小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。共10小题，每小题1分，共10分) 1、交流电压表都按照正弦波电压【】进行定度的。 A.峰值 B. 峰—峰值 C.有效值 D.平均值
电子测量调研报告 题目：电子测量技术发展与仪器 姓名： 学院：信息科学技术学院 专业：通信工程 班级： 学号： 2013年6月16日
电子测量技术发展与仪器 摘要：:科学技术的不断发展促进了电子测量技术的快速发展,同样地电子测量技术的发展也推动了测量仪器的不断更新。本文介绍了电子测量技术的发展状况,并论述了电子测量仪器发展的过去与现状。最后，探讨了电子测量技术与仪器的发展趋势。 关键词：发展、测量、仪器、趋势 一、电子测量技术的发展 现代化科学技术和现代化大生产中那些要求精密和准确测量的容通常都是运用了电子测量的方法来实现的。电子测量主要应用于电专业的测量,例如电信号传输特性的测量。电子测量也广泛的应用于非电专业的测量。例如,它通过各种类型的传感器,能量转化器把非电量转换为电量进行研究,而后得出反映出非电量的测量结果。随着电子技术的不断发展,测量的容愈来愈广泛,通常包括以下几个方面: (1)电能量的测量,包括对于电流、电压、电功率的测量。 (2)信号的特性及所受干扰的测量,例如信号的失真度、频率相位、脉冲参数、调制度、信号频谱、信噪比等。 (3)元件和电路参数的测量,例如电限、电感、电容、电子器件(电子管、晶体管、扬效应管等)的测量,集成电路的测量,电路频率响应、通频带宽度、品质因数、相位移、延时、衰减和增益等的测量。 由于电子测量技术的许多无可比拟的优点,许多非电量的测量也可以通过传感器转换成电信号,再利用电子技术进行测量。例如,高温炉中的温度、深海的压力等许多人们不能亲身到的地方或无法直接测量的量,都可以通过这种方式进行测量。与其它的测量相比,电子测 量具有以下几个明显的特点: (1)测量频率围宽,电子测量能工作在这样宽的频率围,这就使它的应用围很广。 (2)量程很广,由于所测量的大小相差极大,要求测量仪器的量程也极宽,同一台电子仪器,经常能做到量程宽达很多数量级。 (3)测量准确度高,电子仪器的准确度通常可比其它测量仪器高很多,特别是对频率和时间的测量。电子测量准确度高,正是它在现代科技领域得到广泛应用的重要原因。 (4)测量速度快,电子测量由于是通过电子运动和电磁波的传播来进行工作的,因此具有其它测量方法通常无法类比的高速度。 (5)易于实现遥测和长期不间断的测量,显示方式又可以做到清晰、直观。由于可以把电子仪器或与它连接的传感器放到人类不便长期停留或无法到达的区域去进行遥测,而且可在被测对象正常工作的情况下进行测量。对于测量结果,电子测量的显示方法也比较清晰、直观。 (6)易于利用计算机,形成电子测量与计算技术的紧密结合。 二、国电子测量仪器发展的过去与现状 我国电子测量仪器大致经历了“模拟式-数字式-智能式、程控式”的发展历程。20世纪50年代,新中国第一个五年计划在重点发展电子产业中就规划了电子测量仪器。经过50多年的发展,我国不但具有一个较为完整的电子仪器产业体系,还有一大批电子测量技术人才。最近几年,随着世界高新技术的不断发展,我国电子测量仪器在以下一些重大科技领域取得了突破性进展： (1)调制域分析仪研究成功。调制域测试技术是20世纪末出现的十分重要且技术难度很
实验一常用电子测量仪器 使用 Prepared on 24 November 2020
实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。 2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 二、实验原理 在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。 图1－1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 一、数字示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。 示波器面板介绍
单踪示波模式 注意下列几点： 8. 频率显示 显示当前触发通道波形的频率值。UTILITY 菜单中的“频率计”设置为“开启”才能显示对应信号的频率值，否则不显示。 10.触发位移 使用水平 POSITION 旋钮可修改该参数。向右旋转使箭头（初始位置为屏幕正中央）右移，触发位移值（初始值为 0）相应减小；向左旋转使箭头左移，触发位移值相应增大。按下该键使参数自动恢复为 0，且箭头回到屏幕正中央。 11. 水平时基 表示屏幕水平轴上每格所代表的时间长度。使用 S/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为～50S。 根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“水平时基”指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。 13. 电压档位 表示屏幕垂直轴上每格所代表的电压大小。使用 VOLTS/DIV 旋钮可修改该参数，可设置范围为 2mV～10V。
智能仪器及其发展 摘要:简单介绍了智能仪器的特点和基本组成, 智能仪器的出现标志着现代电子测量技术将向着智能化、自动化、小型化、模块化和开放式系统发展。智能仪器的出现标志着测量仪器从独立的手工操作单台仪器走向程控多台仪器的自动测试。 关键字: 智能仪器，RS232，VXI总线，虚拟仪器 1. 智能仪器概述 微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。微处理器在20世纪70年代初期问世不久，就被引进电子测量和仪器领域，所占比重在各项计算机应用领域中名列前茅。在这之后，随着微处理器在体积小、功能强、价格低等方面的进一步的发展，电子测量与仪器和计算机技术的结合就愈加紧密，形成了一种全新的微型计算机化仪器。由于这种含微型计算机的电子仪器拥有对数据的存储、运算、逻辑判断、自动化操作及与外界通信的功能，具有一定的智能作用，因而被称为智能仪器，以区别于传统的电子仪器。近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理方面发展，并具有模糊判断、故障判断、容错技术、传感器融合、机件寿命预测等功能，使智能仪器向更高的层次发展。由于智能仪器一开始就显示它强大的生命力，目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向。并对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学试验等产生了极其深远的影响。 2. 智能仪器的结构 智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路.其中主机电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，它通常由微处理器、程序存储器、数据存储器及输入/输出(I/O)接口电路等组成，或者它本身就是一个单片微型计算机；模拟量输入/输出通道用来输入/输出模拟信号，主要由A/D转换器、D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成；人机接口电路的作用是沟通操作者和仪器之间的联系，主要由仪器面板中的键盘和显示器组成；通信接口电路用于实现仪器与计算机的联系，以便使仪器可以接受计算机的程控命令，目前生产的智能仪器一般都配有GP-IB
电子测量仪器的各种分类方法和测量方式 1 按测量手段分类 1.1 直接测量：在测量过程中，能够直接将被测量与同类标准量进行比较，或能够直接用事先刻度好的测量仪器对被测量进行测量，直接获得数值的测量称为直接测量。 1. 2 间接测量：当被测 量由于某种原因不能直接测量时可以通过直接测量与被测量有一定函数关系的物理量，然后按函数关系计算被测量的数值，这种间接获得测量结果的方式称为间接测量。 1.3 组合测量：当某项测量结果需要用多个未知参数表 达时，可通过改变测量条件进行多次测量，根据函数关系列出方程组求解，从而得到未知量的测量，称为组合测量。 2 按测量方式分类 2.1 直读法：用直接指出被测量大小的指示仪表进行测量，能够直接从仪表刻度盘商或从显示器上读取被测量数值的测量方法，称为直读法。 2.2 比较法：将被测量与标准量在比较仪器中直接比较，从而获得被测量数值的方法，称为比较法。 3 按测量性质分类 3.1 时域测量：时域测量也叫作瞬时测量，主要是测量被测量随时间的变化规律。如用示波器观察脉冲信号的上升沿、下降沿、平顶降落等脉冲参数以及动态电路的暂态过程。真空表| 硬度计| 探伤仪| 电子称| 热像仪 3.2 频域测量：频域测量也称为稳态测量，主要目的是获取待测量与频率之间的关系。如用频谱分析仪分析信号的频谱，测量放大器的幅频特性、相频特性等。 3.3 数据域测量：数据域测量 也称逻辑量测量，主要是对数字信号或电路的逻辑状态进行测量，如用逻辑分析仪等设备测量计数器的状态。 3.4 随机测量：随机测量又叫做统计 测量，主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。这是一项新的测量技术，尤其在通信领域有着广泛应用。tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！
《电子测量仪器及应用》练习题与答案 一、填空 1.数字的舍入规则是：大于5时 ；小于5时 ；恰好等于5时，采用 的原则。入 ； 舍 ； 奇进偶不进 2.被测量在特定时间和环境下的真实数值叫作 。真值 3. 是低频信号发生器的核心，其作用是产生频率范围连续可调 、稳定的低频正弦波信号。主振电路 4.模拟式电压表是以 的形式来指示出被测电压的数值。 指示器显示 5.若测量值为196，而实际值为200，则测量的绝对误差 为 ，实际相对误差为 －4 ， －2％ 6.使用偏转因数div /m 10V 的示波器测量某一正弦信号，探极开关置于“×10”位置，从屏幕上测得波形高度为div 14，可知该信号的峰值为 ，若用电压表测量该信号，其指示值为 。 ， 7.若设被测量的给出值为X ，真值为0X ，则绝对误差 X ?= ；相对误差ν= 。0X X X ?=- 00100%X X X ν-=?或者 0X X ν?= 8.所示为一定的触发“极性”（正或负）和“电平”（正或负）时示波器上显示的正弦波形，可判断触发 类型为 极性、 电平触发。正 正 9.在晶体管特性图示仪中电流的读取是通 过将电流加在 电阻上转换 成 ，然后再加到示波管的偏转板上 的。取样 电压 10.电子计数式频率计的测频准确度受频率计的 误差和 误差的影响。时基频率 1±量化 11.在交流电子电压表中，按检波器响应特性的不同，可将电 压表分为 均 值电压表， 峰 值电压表和 有效 值电压表。
12.若要在荧光屏上观测正弦波，应将电压加到垂直偏转板上，并将电压加到水平偏转板上。正弦波(或被测电压) 扫描 13.被测量的测量结果量值含义有两方面，即__数值______和用于比较的____单位___名称。 14.通用示波器结构上包括__水平通道（Y轴系统）__、__X通道（X轴系统）_和__Z通道（主机部分）_三个部分。 15.用模拟万用表电阻挡交换表笔测量二极管电阻两次，其中电阻小的一次黑表笔接的是二极管的___正（阳）__极。 16.数字万用表表笔与模拟万用表表笔的带电极性不同。对数字万用表红表笔接万用表内部电池的____正____极。 17.对以下数据进行四舍五入处理，要求小数点后只保留2位。 =；=。 18.相对误差定义为绝对误差与真值的比值，通常用百分数表示。 19.电子测量按测量的方法分类为直接测量、间接测量和组合测量三种。 20.为保证在测量80V电压时，误差≤±1%，应选用等于或优于级的100V量程的电压表。 21.示波器为保证输入信号波形不失真，在Y轴输入衰减器中采用__RC分压_ 电路。 22.电子示波器的心脏是阴极射线示波管，它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。 23.没有信号输入时，仍有水平扫描线，这时示波器工作在__连续扫描__状态，若工作在_触发扫描_状态，则无信号输入时就没有扫描线。 24.峰值电压表的基本组成形式为__检波－放大__式。 25.电子计数器的测周原理与测频相反，即由被测输入信号控制主门开通，而用晶体振荡器信号脉冲进行计数。26．某测试人员在一项对航空发动机页片稳态转速试验中，测得其平均值为 20000 转 / 分钟（假定测试次数足够多）。其中某次测量结果为 20002 转 / 分钟，则此次测量的绝对误差△x ＝ __2转/分钟__ ，实际相对误差＝ %____ 27．指针偏转式电压表和数码显示式电压表测量电压的方法分别属于 ______ 测量和______ 测量。模拟，数字 28.在测量中进行量值比较采用的两种基本方法是 ________ 和 ________ 。
电子测量与仪器课后习题答案清华大学出版出版 简述计量与测量之间的联系和区别。 1．答：测量是用被测未知量和同类已知的标准单位量比较，这时认为被测量的真实数值是存在的，测量误差是由测量仪器和测量方法等引起的。计量是用法定标准的已知量与同类的未知量（如受检仪器）比较，这时标准量是准确的、法定的，而认为测量误差是由受检仪器引起的。 由于测量发展的客观需要才出现了计量，测量数据的准确可靠，需要计量予以保证，计量是测量的基础和依据，没有计量，也谈不上测量。测量又是计量联系实际应用的重要途径，可以说没有测量，计量也将失去价值。计量和测量相互配合，才能在国民经济中发挥重要作用。 量值传递的准则是什么 2．答：量值的传递的准则是：高一级计量器具检定低一级计量器具的精确度，同级计量器具的精确度只能通过比对来鉴别。 简述高频信号发生器的基本组成及各组成部分的功能。 1．答：高频信号发生器主要由主振级、调制级、内调制振荡器、输出级、监视器和电源等六部分组成。各部分的功能是：（1）主振级。其作用是产生高频等幅载波信号，也叫高频振荡器。（2）调制级。将主振级产生的高频等幅载波信号与调制信号发生器产生的音频调制信号（400Hz或1KHz）同时送到调制级后，从调制级输出的就是载有音频信号的已调波了。（3）内调制振荡器。其作用是产生内调制信号的，也叫内调制振荡器，一般的高频信号发生器产生的内调制信号有400Hz和1kHz两种。（4）输出级。其作用主要是对已调信号进行放大和滤波，然后在此基础上通过衰减器对输出电平进行较大范围的调节和输出阻抗的变换，以适应各种不同的需要。（5）监视器。监视器主要用来测量输出信号的载波的电平和调幅系数，显示输出信号的频率、幅度、波形等，对输出信号进行监视。（6）电源。电源供给各部分所需的直流电压。 频率合成的实现方法有那几种各有何优缺点 3．答：频率合成的方法一般有两种：直接合成法与间接合成法。直接合成法的优点是频率的稳定度高，频率转换速度快，频谱纯度高，频率间隔小，可以做到以下。缺点是它需要大量的混频器、滤波器、分频器及倍频器等，电路单元多，设备复杂，体积大而显得笨重，造价贵。间接合成法也称为锁相合成法，它通过锁相环来完成频率的加、减、乘、除（即完成频率的合成）。锁相环具有滤波作用，其通频带可以做得很窄，且中心频率易调，又能自动跟踪输入频率，因而可以省去直接合成法中所使用的大量滤波器、混频器及分频器等，有利于简化结构，降低成本，易于集成。 基本锁相环有哪几个组成部分各起什么作用为什么可以把锁相环看成是一个以输入频率为中心的窄带滤波器 4．答：锁相环路是间接合成法的基本电路，它是完成两个电信号相位同步的自动控制系统。基本锁相环由鉴相器（PD）、环路低通滤波器（LPF）和电压控制振荡器（VCO）等三部分组成。其工作原理是：将输出信号U o中的一部分反馈回来与输入信号U i共同加到鉴相器PD上进行相位比较，其输出端的误差电压UФ同两个信号的瞬时相位差成比例。误差电压UФ经环路低通滤波器LPF滤掉其中的噪音以后，用来控制压控振荡器VCO，使其振荡频率向其输入频率靠拢，直至锁定。此时，两信号的相位差保持某一恒定值，因而，鉴相器的输出电压也为一直流电压，振荡器就在此频率上稳定下来。也就是说，锁相环路的最终输出信号频率就是其输入信号频率，因而可以把锁相环看成是一个以输入频率为中心的窄带滤波器。 试述脉冲信号发生器的工作原理。
实验一常用电子仪器使用练习、用万用表 测试二极管、三极管 模拟电子技术基础实验常用的电子仪器有： 1、通用示波器20MHZ 2、低频信号发生器 HG1021型 3、晶体管毫伏表：DA-16 4、万用表（500型）或数字万用表 5、直流稳压电源+12V、500mA 为了在实验中能准确地测量数据，观察实验现象，必须学会正确地使用这些仪器的方法，这是一项重要的实验技能，因此以后每次实验都要反复进行这方面的练习。 一、实验目的 （一）学习或复习示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表及直流稳压电源的使用方法。 （二）学习用万用表辨别二极管、三极管管脚的方法及判断它们的好坏。 （三）学习识别各种类型的元件。 二、实验原理 示波器是一种用途很广的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数，如信号电压（或电流）的幅度、周期（或频率）、相位等。 通用示波器的结构包括示波管、垂直放大、水平放大、触发、扫描及电源等六个主要部分，各部分作用见附录。YX4320型波器。 三、预习要求 实验前必须预习实验时使用的示波器、低频信号发生器，万用表的使用说明及注意事项等有关资料。 四、实验内容及步骤 （一）电子仪器使用练习 1、将示波器电源接通1至2分钟，调节有关旋钮，使荧光屏上出现扫描线，熟悉“辉度”、“聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等到旋钮的作用。 2、启动低频信号发生器，调节其输出电压（有效值）为1～5V，频率为1KHZ，
用示波器观察信号电压波形，熟悉“Y轴衰减”和“Y轴增幅”旋钮的作用。 3、调节有关旋钮，使荧光屏上显示出的波形增加或减少（例如在荧光屏上得到一个、三个或六个完整的正弦波），熟悉“扫描范围”及“扫描微调”旋钮的作用。 4、用晶体管毫伏表测量信号发生器的输出电压。将信号发生器的“输出衰减”开关置0db、20db、40db、60db位置，测量其对应的输出电压。测量时晶体管毫伏表的量程要选择适当，以使读数准确。注意不要过量程。 （二）用万用表辨别二极管的极性、辨别二极管e、b、c各极、管子的类型（PNP 或NPN）及其好坏。 1、利用万用表测试晶体二极管。 （1）鉴别正、负极性 万用表欧姆档的内部电路可以用图1-1(b)所示电路等效，由图可见，黑棒为正极性,红棒为负极性。将万用表选在R×100档，两棒接到二极管两端如图1-1(a)，若表针指在几KΩ以下的阻值，则接黑棒一端为二极管的正极，二极管正向导通；反之，如果表针指向很大（几百千欧）的阻值，则接红棒的那一端为正极。 （2）鉴别性能 将万用表的黑棒接二极管正极，红棒接二极管负极，测得二极管的正向电阻。一般在几KΩ以下为好，要求正向电阻愈小愈好。将红棒接二极管的正极，黑棒接二极管负极，可测量出反向电阻。一般应大于200KΩ以上。 2、利用万用表测试小功率晶体三极管 晶体三极管的结构犹如“背靠背”的两个二极管，如图1-2所示。测试时用R ×100档。
电子测量知识点总结 电子测量课程的设置是使学生通过本课程的学习，能培养知识、能力和素质综合发展的重要环节，为学生增加必要的电子测量的基础理论和实践知识，能解决今后工作中所遇到的一些技术问题。为此，该课程开办的特点： ?本课程是以电子测量的基础知识、基本测量原理和方法为基础，注重联系实际、提高能力，正确使用、操作各种电子测量仪器。 ?本课程以典型的电子测量仪器组成、原理、性能和使用操作为主线，全面掌握电子测量技术，并能与现代科学技术发展相适应。 ?本课程具有很强的实践性，加强电子测量的实验环节，才能理论联系实际，提高学生的综合应用能力。 在移动通信领域及电子行业中无论是从事生产、研发、系统集成、工程建设、设备质量检验、系统验收、网络互连和管理、设备故障排除、维护和检修以及系统升级等工作都需要通过不同的测试方法及由测试仪器提供的准确、可靠的测量和监控、检测数据来确保系统（设备）的正常运行。电子测量仪器的功能与应用电子信息科学是现代科学技术的象征，它的三大支柱是：信息获取（测量技术）、信息的传输技术（通信技术）、信息的处理技术（计算机技术），三者中信息的获取是首要的，而电子测量是获
取信息的重要手段。电子测量主要应用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号、元器件、电路及电子设备的特性和参数进行测量，同时还通过各种传感器把非电量转换成电量来测量。因此，电子测量技术在通信电子领域有着极其重要的意义。 广大同学在大一第二学期学习电子测量这门课程应该重点从电子测量的任务及特点；常用电子测量仪器的分类和测量方法；电子测量仪器的主要技术指标；电子测量仪器的功能与应用等方面重点学习。另外还需要掌握相关电子测量领域里边的相关概念。以下是一些相关知识点的总结： 第一章绪论 1、电子测量的内容及任务？ 1)电能量测量 电能量测量包括各种频率和波形下的电压、电流和功率等的测量。 2)电信号特性及所受干扰的测量 电信号特性测量包括信号的波形、时间/频率、相位、脉冲参数、失真度、调幅度、调频指数、信号的频谱、信/噪比以及数字信号的逻辑状态等测量。 3)元器件和电路参数的测量 电路的元器件参数测量包括电阻、电容、电感、阻抗、品质因数及电子器件（例如，电子管、晶体管等）和无源器件（例如，功分器、耦合器、衰减器等）等参数的测量。电子线路的测量，测量电路的频率响应、增益、通带宽度、相位移、延时、衰减等参
第二章误差与测量不确定度 2.1 名词解释：真值、实际值、示值、误差、修正值。 答：真值是指表征某量在所处的条件下完善地确定的量值；实际值是指用高一级或高出数级的标准仪器或计量器具所测得的数值，也称为约定真值；示值是指仪器测得的指示值，即测量值；误差是指测量值（或称测得值、测值）与真值之差；修正值是指与绝对误差大小相等，符号相反的量值。 2.2 测量误差有哪些表示方法？测量误差有哪些来源？ 答：测量误差的表示方法有：绝对误差和相对误差两种；测量误差的来源主要有：（1）仪器误差（2）方法误差（3）理论误差（4）影响误差（5）人身误差。 2.3 误差按性质分为哪几种？各有何特点？ 答：误差按性质可分为系统误差、随机误差和粗大误差三类。各自的特点为： 系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化； 随机误差：在同一条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化； 粗大误差：在一定条件下，测量值显著偏离其实际值。 2.4 何谓标准差、平均值标准差、标准差的估计值？ 答：标准差是指对剩余误差平方后求和平均，然后再开方即∑=-= n i i x x n 1 21)(σ； 平均值标准差是任意一组n 次测量样本标准差的n 分之一，即n x s x s ) ()(= ； 标准差的估计值即∑=--=n i i x x n x s 1 2 )(11)(。 2.5 归纳比较粗大误差的检验方法。 答：粗大误差的检验方法主要有莱特检验法，肖维纳检验法以及格拉布斯检验法。 莱特检验法：若一系列等精度测量结果中，第 i 项测量值x i 所对应的残差i ν的绝对值 i ν＞3s （x ）则该误差为粗差，所对应的测量值x i 为异常值，应剔除不用。 本检验方法简单，使用方便，也称3s 准则。当测量次数n 较大时，是比较好的方法。本方法是以正态分布为依据的，测值数据最好n >200，若n <10则容易产生误判。 肖维纳检验法：假设多次重复测量所得n 个测量值中，当)(x k i σν>时，则认为是粗差。 本检验方法是建立在频率趋近于概率的前提下，一般也要在n ＞10时使用。一般在工程中应用，判则不严，且不对应确定的概率。 格拉布斯检验法：对一系列重复测量中的最大或最小数据，用格氏检验法检验，若残差max ν＞G s 。 本检验法理论严密，概率意义明确，实验证明较好。 2.6 绝对误差和相对误差的传递公式有何用处？ 答：绝对误差传递公式：j m j j x x f y ???= ?∑=1在进行系统误差的合成时，如果表达式中各变量
《电子测量与仪器》课程要点及思考题 第一章绪论 一、名词解释：测量、测量结果的表示、电子测量（英文含义）。 测量：是通过实验方法对客观事物取得定量信息即数据概念的过程。 电子测量：泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。 二、电子测量的主要特点。 电子测量的特点：与其他测量方法和测量仪器相比，电子测量和电子测量仪器具有以下特点 1．测量频率范围宽 电子测量中所遇到的测量对象，其频率覆盖范围极宽，低至10-6 Hz （μHz）以下，高至1012 Hz （太赫）以上。 2．测量量程广 量程是测量范围的上下限值之差或上下限值之比。 电子测量的另一个特点是被测对象的量值大小相差悬殊。 3．测量准确度高 对频率和时间的测量准确度，可以达到10-13～ 10-15的量级，这是目前在测量准确度方面达到的最高指 4．测量速度快 5．可以进行遥测、不间断测量，显示清晰直观 6．易于利用计算机技术和网络技术，实现测试智能化和测试自动化 电子测量本身是电子科学一个活跃的分支，电子科学的每一项进步，都非常迅速地在电子测量领域得到体现。 三、推动智能仪器发展的主要技术。 1.传感器技术 2.A/D等新器件的发展将显著增强仪器的功能与测量范围 3.单片机和DSP的广泛应用 4.ASIC、FPGA／CPLD技术 https://www.doczj.com/doc/328381971.html,bView等图形化软件技术 6.网络与通信技术 第二章测量误差与不确定度基础及测量数据处理
一、名词解释：真值、实际值、示值、误差、修正值、测量不确定度（A类和B类）。 1．真值 一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值称作它的真值。 2．实际值 在每一级的比较中，都以上一级标准所体现的值当作准确无误的值，通常称为实际值，也叫作相对真值， 3.示值:由测量器具指示的被测量量值，也称测量器具的测得值或测量值，它包括数值和 单位。 4.测量误差：测量仪器仪表的测得值与被测量真值之间的差异 5．修正值：用代数法与未修正测量结果相加，以补偿系统误差的值。 7.测量不确定度：是与测量结果相联系的一种参数，用于表征被测量的值可能的分散性程 度。 A类不确定度评定：用对观测数据列进行统计分析的方法来评定标准不确定度。 B类不确定度评定：基于经验或其他信息所认定的概率分布进行标准不确定度的评定。 二、测量误差有哪些表示方法？测量误差的来源（计量器具误差、基准件误差、测量 环境误差、测量方法误差、人员误差等。） 1．绝对误差 2．相对误差：用来说明测量精度的高低，又可分为： (1) 相对真误差（实际相对误差） (2) 示值相对误差（标称相对误差） (3)引用误差（满度相对误差） (4) 分贝误差 测量误差的来源（计量器具误差、基准件误差、测量环境误差、测量方法误差、人员误差等。） 1.产生系统误差的主要原因有： ①测量仪器设计原理及制作工艺上的缺陷。②测量时的环境条件③采用近似的测量方法或近似的计算公式等。④测量人员估计读数时习惯偏于某方向等原因所引起的误差。系统误差体现了测量的正确度，系统误差小，表明测量的正确度高。 2.产生随机误差的主要原因包括： ①测量仪器元器件产生噪声，零部件配合的不稳定、摩擦、接触不良等。
电子测量仪器的分类 电子测量仪器，是指利用电子技术进行测量的一类仪器。电子测量仪器应用十分广泛，种类不计其数，电子按其工作原理与用途，大致划为以下几类。 一、多用电表 模拟式电压表、模拟多用表（即指针式万用表VOM）、数字电压表、数字多用表（即数字万用表DMM）都属此类。这是经常使用仪表。它可以用来测量交流/直流电压、交流/直流电流、电阻阻值、电容器容量、电感量、音频电平、频率、晶体管NPN或PNP电流放大倍数β值等。 二、示波器 示波器是一种测量电压波形的电子仪器，它可以把被测电压信号随时间变化的规律，用图形显示出来。使用示波器不仅可以直观而形象地观察被测物理量的变化全貌，而且可以通过它显示的波形，测量电压和电流，进行频率和相位的比较，以及描绘特性曲线等。 三、信号发生器 信号发生器（包括函数发生器）为检修、调试电子设备和仪器时提供信号源。它是一种能够产生一定波形、频率和幅度的振荡器。例如：产生正弦波、方波、三角波、斜波和矩形脉冲波等。 四、晶体管特性图示仪 晶体管特性图示仪是一种专用示波器，它能直接观察各种晶体管特性曲线及曲性簇。例如：晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反馈特性；二极管的正向、反向特性；稳压管的稳压或齐纳特性；它可以测量晶体管的击穿电压、饱和电流、β或α参数等。 五、兆欧表 兆欧表（俗称摇表）是一种检查电气设备、测量高电阻的简便直读式仪表，通常用来测量电路、电机绕组、电缆等绝缘电阻。兆欧表大多采用手摇发电机供电，故称摇表。由于它的刻度是以兆欧（MΩ）为单位，故称兆欧表。 六、红外测试仪 红外测试仪是一种非接触式测温仪器，它包括光学系统、电子线路，在将信息进行调制、线性化处理后达到指示、显示及控制的目的。目前已应用的红外测温仪有光子测温和热测温仪两种，主要用于电热炉、农作物、铁路钢轨、深埋地下超高压电缆接头、消防、气体分析、激光接收等温度测量及控制场合。 七、集成电路测试仪 该类仪器可对TTL、PMOS、CMOS数字集成电路功能和参数测试，还可判断抹去字的芯片型号及对集成电路在线功能测试、在线状态测试。 八、LCR参数测试仪 电感、电容、电阻参数测量仪，不仅能自动判断元件性质，而且能将符号图形显示出来，并显示出其值。其还能测量Q、D、Z、Lp、Ls、Cp、Cs、Kp、Ks等参数，且显示出等效电路图形。 九、频谱分析仪 频谱分析仪在频域信号分析、测试、研究、维修中有着广泛的应用。它能同时测量信号的幅度及频率，测试比较多路信号及分析信号的组成。还可测试手机逻辑和射频电路的信号。例如：逻辑电路的控制信号、基带信号，射频电路的本振信号、中频信号、发射信号等。 除以上常用的仪器外，还有时间测量仪、电桥、相位计、动态分析器、光学测量仪、应变仪、流量仪等。
电子测量仪器的分类及应用 电子测量仪器按其工作原理与用途,大致划为以下几类。 1.多用电表 模拟式电压表、模拟多用表(即指针式万用表VOM)、数字电压表、数字多用表(即数字万用表DMM)都属此类。这是经常使用仪表。它可以用来测量交流/直流电压、交流/直流电流、电阻阻值、电容器容量、电感量、音频电平、频率、晶体管NPN或PNP电流放大倍数β值等。 2.示波器 示波器是一种测量电压波形的电子仪器,它可以把被测电压信号随时间变化的规律,用图形显示出来。使用示波器不仅可以直观而形象地观察被测物理量的变化全貌,而且可以通过它显示的波形,测量电压和电流,进行频率和相位的比较,以及描绘特性曲线等。 3.信号发生器 信号发生器(包括函数发生器)为检修、调试电子设备和仪器时提供信号源。它是一种能够产生一定波形、频率和幅度的振荡器。例如:产生正弦波、方波、三角波、斜波和矩形脉冲波等。 4.晶体管特性图示仪 晶体管特性图示仪是一种专用示波器,它能直接观察各种晶体管特性曲线及曲性簇。例如:晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反馈特性;二极管的正向、反向特性;稳压管的稳压或齐纳特性;它可以测量晶体管的击穿电压、饱和电流、自或a参数等。 5.兆欧表 兆欧表(俗称摇表)是一种检查电气设备、测量高电阻的简便直读式仪表,通常用来测量电路、电机绕组、电缆等绝缘电阻。兆欧表大多采用手摇发电机供电,故称摇表。由于它的刻度是以兆欧(MΩ)为单位,故称兆欧表。 6.红外测试仪 红外测试仪是一种非接触式测温仪器,它包括光学系统、电子线路,在将信息进行调制、线性化处理后达到指示、显示及控制的目的。目前已应用的红外测温仪有光子测温和热测温仪两种,主要用于电热炉、农作物、铁路钢轨、深埋地下超高压电缆接头、消防、气体分析、激光接收等温度测量及控制场合。 7.集成电路测试仪 该类仪器可对TI1、PM0S、CM0S数字集成电路功能和参数测试,还可判断抹去字的芯片型号及对集成电路在线功能测试、在线状态测试。
《电子测量仪器及应用》题库 一、填空 1.数字的舍入规则是：大于5时；小于5时；恰好等于5时，采用的原则。 入；舍；奇进偶不进 2.被测量在特定时间和环境下的真实数值叫作。 真值 3. 是低频信号发生器的核心，其作用是产生频率范围连续可调、稳定的低频正弦波信号。 主振电路 4.模拟式电压表是以的形式来指示出被测电压的数值。 指示器显示 5.若测量值为196，而实际值为200，则测量的绝对误差为，实际相对误差为。 －4 ，－2％ 6.使用偏转因数div 10V的示波器测量某一正弦信号，探极开关置于“×10” m / 位置，从屏幕上测得波形高度为div 14，可知该信号的峰值为，若用电压表测量该信号，其指示值为。 0.7V ， 0.5V ?=；相对7.若设被测量的给出值为X，真值为0X，则绝对误差X 误差ν=。
0X X X ?=- 00100%X X X ν-= ?或者0 X X ν?= 8.所示为一定的触发“极性”（正或负）和“电平”（正或负）时示波器上显示的正弦波形，可判断触发类型为 极性、 电平触发。 正 正 9.在晶体管特性图示仪中电流的读取是通过将电流加在 电阻上转换成 ，然后再加到示波管的偏转板上的。 取样 电压 10.电子计数式频率计的测频准确度受频率计的 误差和 误差的影响。 时基频率 1±量化 11.在交流电子电压表中，按检波器响应特性的不同，可将电压表分为 值 电压表， 值电压表和 值电压表。 均 峰 有效 12.若要在荧光屏上观测正弦波，应将 电压加到垂直偏转板上，并将 电压加到水平偏转板上。 正弦波(或被测电压) 扫描 13.被测量的测量结果量值含义有两方面，即__数值______和用于比较的____单位___名称。
《电子测量仪器及应用》题库 一、填空 1.数字的舍入规则是：大于5时 入 ；小于5时舍；恰好等于5时， 采用 奇进偶不进 的原则。 2.被测量在特定时间和环境下的真实数值叫作 真值 。 3. 主振电路 是低频信号发生器的核心，其作用是产生频率范围连续 可调 、稳定的低频正弦波信号。 4.模拟式电压表是以 指示器显示 的形式来指示出被测电压的数值。 5.若测量值为196，而实际值为200，则测量的绝对误差为 -4 ， 实际相对误差为 -2% 。 6.使用偏转因数div /m 10V 的示波器测量某一正弦信号，探极开关置于 “×10”位置，从屏幕上测得波形高度为div 14，可知该信号的峰值为0 .7V ，若用电压表测量该信号，其指示值为 0.5V 。 7.若设被测量的给出值为X ，真值为0X ，则绝对误差 X ?=0X X X ?=- ；相对误差00100%X X X ν-=?或者0X X ν?=。 8.所示为一定的触发“极性”（正或负）和“电平”（正或负）时示 波器上显示的正弦波形，可判断触发类型为 正 极性、正 电平触发。 9. 在晶体管特性图示仪中电流的读取是通过将电流加在 电阻上转换成取样，然后再加到示波管的偏转板 电压 上的。 图1
10.电子计数式频率计的测频准确度受频率计的时基频率误差和 1 量化误差的影响。 11.在交流电子电压表中，按检波器响应特性的不同，可将电压表分 为电压表，值电压表和值电压表。 12.若要在荧光屏上观测正弦波，应将正弦波(或被测电压) 电压加到垂直偏转板上，并将扫描电压加到水平偏转板上。 13.被测量的测量结果量值含义有两方面，即_数值_和用于比较的_单位_名称。 14.通用示波器结构上包括__水平通道（Y轴系统）__、_垂直通道 （X轴系统）_和_ Z通道（主机部分）_三个部分。 15.用模拟万用表电阻挡交换表笔测量二极管电阻两次，其中电阻小的一次黑表笔接的是二极管的_正（阳）_极。 16.数字万用表表笔与模拟万用表表笔的带电极性不同。对数字万用表红表笔接万用表内部电池的__正_极。 17.对以下数据进行四舍五入处理，要求小数点后只保留2位。 32.4850=__ _；200.4850000010=___________。 18.相对误差定义为绝对误差与真值的比值，通常用百分数表示。 19.电子测量按测量的方法分类为直接测量、间接测 量和组合测量三种。