电子测量与仪器（第2版）.pdf

高等职业教育电子信息类贯通制教材（电子技术专业）电子测量与仪器 电子测量与仪器（第（第 2 版）版）宋悦孝 主编 张 伟 主审 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书可作为高职、高专院校或中等职业学校电子类、电气类、自动化类、机电类和其他相近专业的教材。本书分为 9 章，第 1 章主要介绍电子测量方法、电子测量仪器的分类与发展，电子测量数据处理与测量结果的表示；第 2 章主要介绍常用信号发生器的工作原理、技术指标与应用；第 38 章主要介绍电压、频率、时间、相位、电子元器件参数、频域信号、数据域信号等的测量方法，以及测试仪表的工作原理、技术指标与应用；第 9 章主要介绍独立智能仪器的基本组成、典型处理功能与应用，以及自动测试系统、个人仪器、虚拟仪器的基本组成等。本书还配有教学指南、电子教案及习题答案（电子版），以方便教学使用，详见前言。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目(CIP)数据 电子测量与仪器/宋悦孝主编.2 版.北京：电子工业出版社，2009.2 高等职业教育电子信息类贯通制教材电子技术专业 ISBN 978-7-121-06918-5.电 .宋 .电子测量高等学校：技术学校教材 电子测量设备高等学校：技术学校教材 .TM93 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2008）第 088037 号 策划编辑：李光昊 责任编辑：李光昊 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：15.75 字数：400 千字 印 次：2009 年 2 月第 1 次印刷 定 价：23.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。前 言 本书是在第 1 版的基础上，根据目前职业教育的特点，从电子测量与仪器的实际应用出发，通过对内容的总结提高、修改增删而成的，使本书内容更加合理实用、更加符合教学规律、更加突出职教特色。主要做了如下几方面的修订。（1）从本课程的教学目的和任务出发，对内容精心提炼，删除了电子测量特点介绍等内容，增加了 AT6011 型频谱仪实例、示波器双扫描显示等内容。（2）根据目前职业教育的特点，对内容进行了更加合理的编排，例如第 1 章，使之更加符合教学规律。（3）从职业学校人才培养目标出发，增加了电子测量术语实际称呼说明，使内容更加贴近生产实践，避免引起概念混淆，例如，增加了对示波器 V/DIV 称呼等的说明。（4）为了方便教学，增加了参考实验与课程设计，更有利于组织教学与自学。（5）为了增强学生岗位竞争力，提高工作适应能力，对教材中引用的英文缩写均给出英文全称。参加本书修订的有宋悦孝（第 1、3、4 章）、韩敬东（第 2、5 章）、李耀明（第 8、9章）、陈兆梅（第 6 章、附录）、张文（第 7 章）。本书由宋悦孝担任主编，由张伟教授主审。在修订过程中得到了李克教授和部分生产厂家的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢！在本书第 1 版使用期间，不少兄弟院校师生提出了许多宝贵意见和建议，在此深表谢意！为了方便教师教学，本书还配有教学指南、电子教案及习题答案（电子版），请有此需要的教师登录华信教育资源网（http:/ 或 http:/）免费注册 后 再 进 行 下 载，如 有 问 题，请 在 网 站 留 言 板 留 言 或 与 电 子 工 业 出 版 社 联 系（E-mail:）。由于编者水平有限，时间仓促，书中难免存在错误或不当之处，恳请广大读者批评指正。编 者 V 目 录 第 1 章 电子测量与仪器的基础知识 1 1.1 电子测量概述1 1.1.1 电子测量的意义及内容 1 1.1.2 电子测量方法2 1.2 测量误差的基本概念3 1.2.1 测量误差的表示方法3 1.2.2 测量误差的来源5 1.2.3 测量误差的分类6 1.3 电子测量仪器的基础知识 8 1.3.1 电子测量仪器的发展8 1.3.2 电子测量仪器的分类9 1.3.3 电子测量仪器的主要技术指标10 1.3.4 电子测量仪器的误差11 1.4 测量结果的表示及测量数据的处理12 1.4.1 测量结果的表示12 1.4.2 有效数字的处理13 1.4.3 测量数据的处理15 本章小结15 习题 116 第 2 章 测量用信号发生器17 2.1 概述17 2.1.1 信号发生器的分类17 2.1.2 信号发生器的主要性能指标18 2.1.3 信号发生器的一般组成 19 2.2 正弦信号发生器20 2.2.1 低频信号发生器20 2.2.2 高频信号发生器24 2.2.3 合成信号发生器27 2.3 函数信号发生器29 2.3.1 工作原理及结构29 2.3.2 AS101D 型函数信号发生器简介31 VI 2.4 脉冲信号发生器33 2.4.1 分类34 2.4.2 工作原理与主要性能指标34 2.4.3 脉冲信号发生器的使用 35 本章小结37 习题 237 第 3 章 电压测量与电压表38 3.1 概述38 3.1.1 电压测量的基本要求38 3.1.2 交流电压的表征39 3.1.3 电子电压表的分类41 3.2 直流电流、直流电压的测量43 3.2.1 直流电流的测量43 3.2.2 直流电压的测量44 3.3 模拟式交流电压表44 3.3.1 均值电压表45 3.3.2 峰值电压表47 3.3.3 有效值电压表51 3.3.4 模拟式电压表实例52 3.3.5 使用方法及注意事项53 3.4 数字电压表 54 3.4.1 主要性能指标54 3.4.2 A/D 变换器57 3.4.3 直流数字电压表实例62 本章小结63 习题 364 第 4 章 波形测试与仪器 65 4.1 概述65 4.2 波形测试的基本原理66 4.2.1 阴极射线示波管66 4.2.2 波形显示原理67 4.3 通用示波器的基本组成及性能指标69 4.3.1 基本组成 69 4.3.2 主要性能指标70 4.4 通用示波器 Y 通道（垂直系统）72 4.4.1 输入电路 72 4.4.2 前置放大器74 4.4.3 延迟级74 4.4.4 输出放大器76 VII 4.5 通用示波器 X 通道（水平系统）76 4.5.1 触发电路 76 4.5.2 扫描电路 78 4.5.3 X 放大器81 4.6 示波器的多波形显示81 4.6.1 双踪显示 82 4.6.2 双扫描显示83 4.7 示波器的选择使用85 4.7.1 示波器的选用85 4.7.2 示波器的正确使用86 4.8 示波器的应用90 4.8.1 测量电压 90 4.8.2 测量时间 92 4.8.3 测量相位差93 4.8.4 测量频率 94 4.8.5 测量调幅系数95 4.9 取样示波器 97 4.9.1 工作原理 97 4.9.2 组成98 4.9.3 主要性能指标99 4.10 数字存储示波器100 4.10.1 工作原理 100 4.10.2 工作方式 101 4.10.3 显示方式 102 本章小结103 习题 4104 第 5 章 频域测量与仪器 106 5.1 扫频仪的工作原理与主要性能指标106 5.1.1 频率特性测量方法106 5.1.2 扫频仪工作原理106 5.1.3 产生扫频信号的方法107 5.1.4 频标产生电路108 5.1.5 扫频仪的主要性能指标 109 5.2 AH1254B 型宽频带扫频仪110 5.2.1 性能指标 110 5.2.2 工作原理 110 5.2.3 面板结构图111 5.2.4 扫频仪的检查、校正及使用113 5.2.5 扫频仪的应用114 VIII 5.2.6 高频阻抗的测量116 5.3 频谱仪117 5.3.1 工作原理 117 5.3.2 组成实例 119 5.3.3 主要性能指标解析119 5.4 频谱仪的使用120 5.4.1 使用注意事项120 5.4.2 频谱仪的操作与使用121 5.4.3 频谱仪的应用124 本章小结125 习题 5126 第 6 章 电子元器件测量与仪器127 6.1 概述127 6.2 伏安法及数字化测量128 6.2.1 伏安法128 6.2.2 阻抗的数字化测量129 6.3 电桥法测量集中参数元件 131 6.3.1 交流电桥 131 6.3.2 不平衡电桥136 6.4 谐振法测量集中参数元件 137 6.4.1 Q 表的组成及工作原理 137 6.4.2 测量电感 138 6.4.3 测量电容 139 6.4.4 Q 表实例及使用方法140 6.5 晶体管特性图示仪及应用 141 6.5.1 晶体管特性图示仪的组成142 6.5.2 阶梯波信号源144 6.5.3 晶体管特性图示仪的使用145 6.5.4 晶体管特性图示仪特性曲线测试举例 148 本章小结150 习题 6150 第 7 章 频率和时间测量与仪器152 7.1 概述152 7.1.1 无源测频法152 7.1.2 比较测频法154 7.2 电子计数器概述155 7.2.1 分类155 7.2.2 基本组成 156 7.2.3 主要性能指标157 IX 7.3 通用电子计数器的测量功能158 7.3.1 测量频率 158 7.3.2 测量周期 159 7.3.3 测量频率比159 7.3.4 测量累加计数160 7.3.5 测量时间间隔160 7.3.6 自检（自校）161 7.4 电子计数器的测量误差162 7.4.1 测量误差的来源162 7.4.2 测量误差的分析164 7.4.3 频率扩展技术164 7.5 通用计数器实例165 7.5.1 性能指标 165 7.5.2 工作原理 166 7.5.3 电子计数器的使用及注意事项167 7.6 数字相位计 167 7.6.1 瞬时值数字相位计168 7.6.2 平均值数字相位计169 本章小结170 习题 7170 第 8 章 数据域测量与仪器172 8.1 数据域测量的基本概念172 8.1.1 数据域测量的特点172 8.1.2 数字信号与数字系统的特点172 8.1.3 数据域测试仪器设备173 8.1.4 逻辑笔和逻辑夹174 8.2 数据域测试技术175 8.2.1 数字电路的简易测试175 8.2.2 数据域测试方法175 8.2.3 故障类型、故障测试及故障定位176 8.3 逻辑分析仪 177 8.3.1 逻辑分析仪的分类177 8.3.2 逻辑分析仪的组成177 8.3.3 逻辑分析仪的触发方式 178 8.3.4 逻辑分析仪的显示方式 180 8.3.5 逻辑分析仪的主要性能指标与应用183 本章小结186 习题 8187 第 9 章 智能测试仪器与系统188 X 9.1 智能仪器概述188 9.1.1 智能仪器的组成188 9.1.2 GPIB 接口 189 9.1.3 智能仪器的特点191 9.2 智能仪器的典型处理功能 192 9.2.1 硬件故障的自检功能192 9.2.2 自动测量功能192 9.3 智能仪器实例智能化 DVM 简介194 9.3.1 概述194 9.3.2 典型智能 DVM 介绍197 9.4 自动测试系统、个人仪器与虚拟仪器203 9.4.1 自动测试系统203 9.4.2 个人仪器及系统204 9.4.3 虚拟仪器 206 本章小结207 习题 9208 附录209 附录 A 实验指导书209 附录 B 课程设计指导书数字电压表课程设计232 参考文献 239 第 1 章 电子测量与仪器的基础知识 学习参考：本章主要讲述电子测量与仪器的基本知识，要求通过本章的学习了解电子测量的方法、电子测量仪器的分类与主要性能指标、