电子测量课程自学指导书(北京交通大学) (Electronic Measurement) 一、 课程性质和目的 本课程是工科大学电子类专业的一门技术基础课,也是通信和信息工程、自动化、检测控制技术与仪器专业本科生的必修课程。在信息技术迅速发展的今天,电子测量作为培养工程师的一门课程,是不可缺少的重要一环。学生系统掌握电子测量方面的理论基础和实际知识,对于提高实践技能,培养严格的科学态度和科学的工作方法,以及为适应今后的生产和科研中将会遇到的大量现代测量任务作必要的准备,都是十分重要的。电子测量是一门理论性和实践性都很强的课程,对理论和实践都应予以足够重视。 通过本课程的学习,使学生掌握电子测量中的最基本的测量原理、测量技术和测量方法;具备一定的测量误差分析和测量数据处理能力;了解现代新技术在电子测量中的应用及电子测量仪器和测量技术飞跃发展的状况,为后续专业课程及为学生准备理论基础和实际知识。 二、课程教学内容 第一章 绪论 1、主要内容 本章介绍测量和计量在生产、科研和国防领域的意义和作用及本课程的特点。 2、学习要求 了解测量的定义及其重要意义;了解计量的基本概念;理解电子测量的特点;了解本课程的任务,初步建立起测量的基本概念。 为学习后续章节打下基础。 3、重点 建立起测量、计量的重要意义和基本概念,认识电子测量的特点。 4、作业 举例说明电子测量在生产、科研和国防领域中的地位和作用。 第二章 测量误差理论和数据处理 1、 主要内容 本章系统地介绍测量误差和数据处理的基本知识。 2、 学习要求 要掌握测量误差的定义和分类;掌握用概率论和数理统计的方法研究随机误差对测量数据的影响,并用统计平均的方法处理随机误差;掌握测量值服从正态分布、t分布情况下的置信问题;了解用统计学方法剔除异常数据;掌握恒值系差的表达式及变值系差的两个判据;理解消除和减弱系统误差的典型测量技术;掌握用误差传递公式分析总误差和分项误差的关系;了解测量误差的合成与分配;理解处理非精度测量数据。 3、 重点 测量误差对测量结果的影响及处理方法,用误差传递公式分析总误差和分项误差的关系。 4、 作业 习题1、2、3、5、7、11、14、18、19、20 第三章 示波测试和测量技术(3 学时+课堂讨论 1 学时+实验 2 学时) 1、主要内容 示波测试技术在电子测量的时域测试、频域测试和数据域测试三大基本领域中占有重要的地位。 2、学习要求 要定量了解CRT的电子枪中标的两个电位关系即VG1K、VA1K电压;掌握CRT的偏转特性;掌握示波测试的基本原理及示波器显示稳定波形的基本原理—触发和扫描;掌握通用示波器的基本组成及其工作特性;掌握双扫描系统基本原理及双踪双扫描示波器的显示方式;了解取样技术在案示波测量中的应用。 3、重点 示波测试的基本组成和原理、触发、基本测量技术、基本测量方法及示波器的工作特性。 4、作业 习题1、2、3、5、7、9、10、13、18、19 第四章 频率与时间的测量 1、主要内容 在电子技术领域内,频率是一个最基本的参数,而且目前频率的测量准确度是最高的,所以本章是电子测量的重要内容之一。 2、学习要求 要掌握利用电子计数器实现频率、周期、频率比、时间间隔测量及自校功能的基本原理;掌握电子计数器测频测周模式时的误差分析,掌握电子计数器的工作特性及正确使用;了解标准频率源的测量。 3、重点 电子计数器基本测量原理及误差分析。 4、习题 习题1、2、3、5、6、9、10、12 第五章 电压测量技术 1、主要内容 电压测量是其它许多电参量、包括非电测量的基础。本章介绍了交流电压测量的方法和电压测量的数字化方法。 2、学习要求 了解对电压测量基本要求和电压测量仪器的分类;掌握峰值、平均值、有效值三种检波方式的组成形式、特点及刻度特性;了解分贝的测量。掌握逐次逼近式DVM、斜坡电压式DVM的组成框图和工作原理;掌握积分式DVM的特点和双积分式DVM的原理框图、工作原理;理解DVM的重要工作特性和在DVM中的自动功能。 3、重点 本章重点是交流电压测量、A/D转换器的工作原理、主要工作特性及特点。 4、作业 习题1、3、5、6、11、12、13 第六章 测量用信号源 1、主要内容 本章主要讨论正弦信号源。 2、学习要求 了解正弦信号发生器的分类、组成和工作特性;掌握锁相环的工作原理,掌握对组合锁相环的分析方法,掌握频率合成式信号发生器原理并能设计频率合成方案;了解频率合成器。 3、重点 锁相和频率合成技术在正弦信号源中的应用。 4、作业 习题4、6、7、9 第七章 频域测量 1、主要内容 频域测量是电子测量三大基本测试领域之一,本章内容涉及线性系统频率特性的测量和信号频谱分析两个基本测量问题。 2、学习要求 掌握扫频测量技术在线性系统频率特性测量中的应用和信号的频谱分析,掌握扫频测量技术的工作原理、了解扫频信号的产生办法;掌握动态和静态分辨率带宽与扫描速度之间的关系;掌握超外差式频谱仪的工作原理,理解频谱仪的工作特性及工作使用。 3、重点 扫频测量技术在线性频率特性测量中的应用和信号的频谱分析。 4、作业 习题1、3、5、6、7、11 第八章 微机化仪器与自动测试系统 1、主要内容 测量仪器微机化和测试系统自动化,是现代电子测量的重要标志,本章内容是电子测量重要内容之一。 2、学习要求 要掌握智能仪器的组成、基本原理及典型的智能仪器(FLUKE 8520A 数字多用表、HP3325A 合成器/函数发生器、HP54501A 数字存储示波器等)简介;掌握微机化小数分频技术、余数再循环A/D变换技术及电阻的数字化测量方法;了解个人仪器及虚拟仪器(新补充内容)的组成和特点;掌握GPIB系统总线的组成、三线挂钩技术和消息的分类。 3、重点 GPIB系统、智能仪器、微机化小数分频技术和FLUKE余数再循环A/D变换技术。 4、作业 GPIB系统和VXI系统(新补充内容)基本概念、智能仪器工作原理、微机化小数分频技术应用、在GPIB系统中传递的消息性质的判别。 第九章 数据域测试 1、主要内容 本章介绍的数据域测试领域是一种适应数字系统的新测试领域。 2、学习要求 要了解数据域分析和数据域测试仪器;掌握逻辑分析仪的基本组成、工作原理;了解逻辑分析仪的应用。 3、重点 逻辑分析仪的基本组成、工作原理及应用。 4、作业 为数据域基本概念分析、数据域测试仪器基本组成和工作原理。 三、 考试 考试采用笔试(闭卷)、上课提问成绩相结合的形式。闭卷部分的考试内容包括基本测量原理、基本测量技术、误差分析、数据处理等,题型可采用填空题、简答、分析计算题、电参量测量方案设计题等多种形式。 总评成绩:平时成绩占15%,期末笔试(闭卷)或口试占90%。 四、教材及参考材料 教材:蒋焕文、孙续《电子测量》(第二版)中国计量出版社 ,1988年 参考书:(1)张乃国《电子测量技术》邮电出版社,1985年 (2)陆玉新 傅崇伦《电子测量》国防工业出版社,1985年 (3)陈杰美 古天祥《电子仪器》国防工业出版社,1986年 (4)杨吉祥《智能仪器》南京工学院出版社,1986年 (5)孙续《自动测试系统及可程控仪器》电子工业出版社,1990年 (6)张英飞《电子测量仪器应用指南》西南交通大学出版社,1989年
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