本書(shū)主要內(nèi)容包括電子測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí),常用模擬儀器和數(shù)字儀器(信號(hào)發(fā)生器、電壓表、示波器、電子計(jì)數(shù)器、頻譜分析儀、邏輯分析儀)的基本組成、工作原理及操作方法,智能儀器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及研制方法,虛擬儀器平臺(tái)架構(gòu)、開(kāi)發(fā)流程及產(chǎn)品實(shí)例。本書(shū)注重電子測(cè)量知識(shí)的系統(tǒng)性和理論知識(shí)難度的適用性,并加強(qiáng)了對(duì)電子測(cè)量?jī)x器實(shí)踐操作內(nèi)容的系統(tǒng)介紹。
為了方便教師教學(xué),本書(shū)還配套了電子教學(xué)參考資料包,包括教學(xué)指南、電子教案等,讀者可通過(guò)西安電子科技大學(xué)出版社官網(wǎng)(www.xduph.com)下載。
本書(shū)可作為高職高專學(xué)校電子技術(shù)應(yīng)用、電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等專業(yè)課程教材,也可作為電子測(cè)量工程師等專業(yè)技術(shù)人員的崗位培訓(xùn)或參考用書(shū)。
本書(shū)較系統(tǒng)地介紹了電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)和電子測(cè)量?jī)x器操作實(shí)踐,讀者通過(guò)學(xué)習(xí)本書(shū)可以在掌握相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上了解常見(jiàn)的電子測(cè)量?jī)x器,進(jìn)而能夠正確地完成各類電子測(cè)量任務(wù)。
本書(shū)共九章,第1章為電子測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí),主要內(nèi)容包括電子測(cè)量技術(shù)概述、電子測(cè)量方法分類、測(cè)量誤差基本概念、測(cè)量結(jié)果表示方法和電子測(cè)量?jī)x器概述五部分。
第2章至第7章介紹常用電子測(cè)量?jī)x器,對(duì)信號(hào)發(fā)生器、電壓表、示波器、電子計(jì)數(shù)器、頻譜分析儀、邏輯分析儀等六種常用電子測(cè)量?jī)x器進(jìn)行了系統(tǒng)介紹,各章主要內(nèi)容包括概述、基本結(jié)構(gòu)及工作原理、主要技術(shù)指標(biāo)、使用注意事項(xiàng)、典型產(chǎn)品選型等。
第8章為智能儀器,主要對(duì)智能儀器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理、智能儀器研制方法等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)分析和說(shuō)明,以使讀者對(duì)智能儀器有一個(gè)系統(tǒng)的了解,為后續(xù)學(xué)習(xí)和操作各類智能儀器奠定基礎(chǔ)。
第9章為虛擬儀器,主要對(duì)虛擬儀器平臺(tái)架構(gòu)、開(kāi)發(fā)流程及PXI總線虛擬儀器開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)分析和說(shuō)明,以使讀者對(duì)虛擬儀器有一個(gè)系統(tǒng)的了解,為后續(xù)學(xué)習(xí)虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件(如LabVIEW、LabWindows/CVI、HPVEE等)奠定基礎(chǔ)。
本書(shū)由深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院孫亞飛編著。全書(shū)理論內(nèi)容滿足課程需要,內(nèi)容難易合適,適合高職高專學(xué)生學(xué)習(xí)和理解;通過(guò)對(duì)各類常用儀器設(shè)備的介紹,使學(xué)生將理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐練習(xí)相結(jié)合,加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握,進(jìn)而提高實(shí)踐能力。
由于編者水平有限,書(shū)中難免存在疏漏和不妥之處,歡迎廣大讀者批評(píng)指正。
編 者
2022年11月
第1章 電子測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)…….............……….. 1
1.1 電子測(cè)量技術(shù)概述……………….............. 1
1.1.1 測(cè)量技術(shù)進(jìn)展……………............…... 1
1.1.2 電子測(cè)量意義……............…………... 7
1.1.3 電子測(cè)量?jī)?nèi)容…………................…... 9
1.1.4 電子測(cè)量特點(diǎn)……………............…... 9
1.2 電子測(cè)量方法分類……………............… 10
1.2.1 按測(cè)量方式分類…………............…. 10
1.2.2 按參照變量分類…………............…. 11
1.3 測(cè)量誤差基本概念……………................ 12
1.3.1 重要概念介紹………………............. 12
1.3.2 誤差表示方法………………............. 13
1.3.3 誤差主要來(lái)源……………............…. 15
1.3.4 誤差主要類型……………............…. 15
1.3.5 誤差精度分析…………............……. 18
1.4 測(cè)量結(jié)果表示方法…………............…… 20
1.4.1 測(cè)量不確定度分析…………............. 20
1.4.2 測(cè)量結(jié)果表示方法………............…. 24
1.4.3 有效數(shù)字表示方法………............…. 27
1.4.4 測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法………............…. 29
1.5 電子測(cè)量?jī)x器概述……………............… 30
1.5.1 電子測(cè)量?jī)x器主要分類…................. 30
1.5.2 電子測(cè)量?jī)x器誤差分析…................. 34
1.5.3 電子測(cè)量?jī)x器性能指標(biāo)…................. 34
1.5.4 電子測(cè)量?jī)x器使用方法…................. 35
本章總結(jié)…………………………............……. 35
課后習(xí)題………………………………............. 37
第2章 信號(hào)發(fā)生器…………………............…. 39
2.1 信號(hào)發(fā)生器概述…………………............ 39
2.1.1 發(fā)展歷程…………………............…. 39
2.1.2 主要類型............................................. 40
2.1.3 主要用途............................................. 42
2.2 信號(hào)發(fā)生器基本結(jié)構(gòu)及工作原理.............. 43
2.2.1 正弦信號(hào)發(fā)生器................................. 43
2.2.2 合成信號(hào)發(fā)生器................................. 45
2.2.3 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器................................. 47
2.3 信號(hào)發(fā)生器主要技術(shù)指標(biāo)........................ 49
2.3.1 頻率特性............................................. 49
2.3.2 輸出特性............................................. 50
2.3.3 其他特性............................................. 50
2.4 信號(hào)發(fā)生器使用注意事項(xiàng)........................ 51
2.5 信號(hào)發(fā)生器典型產(chǎn)品選型........................ 51
2.6 擴(kuò)展知識(shí).................................................... 55
本章總結(jié)…………………………............……. 56
課后習(xí)題……………………………............…. 57
第3章 電壓表………………………............…. 59
3.1 電壓表概述................................................ 59
3.1.1 發(fā)展歷程............................................. 59
3.1.2 主要類型............................................. 62
3.1.3 主要用途............................................. 64
3.2 電壓表基本結(jié)構(gòu)及工作原理.................... 64
3.2.1 模擬電壓表......................................... 65
3.2.2 數(shù)字電壓表......................................... 67
3.2.3 模擬萬(wàn)用表......................................... 67
3.2.4 數(shù)字萬(wàn)用表......................................... 68
3.3 電壓表主要技術(shù)指標(biāo)................................ 68
3.3.1 模擬電壓表......................................... 68
3.3.2 數(shù)字電壓表......................................... 69
3.4 電壓表使用注意事項(xiàng)................................ 70
3.4.1 模擬電壓表......................................... 70
3.4.2 數(shù)字電壓表......................................... 71
3.4.3 模擬萬(wàn)用表......................................... 72
3.4.4 數(shù)字萬(wàn)用表......................................... 73
3.5 電壓表典型產(chǎn)品選型................................ 73
3.5.1 基本選型原則..................................... 73
3.5.2 主要生產(chǎn)廠家..................................... 74
3.5.3 典型產(chǎn)品介紹..................................... 75
3.6 擴(kuò)展知識(shí).................................................... 77
本章總結(jié)………………………............………. 79
課后習(xí)題……………………………............…. 79
第4章 示波器.................................................... 81
4.1 示波器概述................................................ 81
4.1.1 發(fā)展歷程............................................. 81
4.1.2 主要類型............................................. 84
4.1.3 主要用途............................................. 86
4.2 示波器基本結(jié)構(gòu)及工作原理.................... 86
4.2.1 模擬示波器......................................... 86
4.2.2 數(shù)字示波器......................................... 88
4.3 示波器主要技術(shù)指標(biāo)................................ 90
4.3.1 模擬示波器......................................... 90
4.3.2 數(shù)字示波器......................................... 91
4.4 示波器使用注意事項(xiàng)................................ 91
4.4.1 模擬示波器......................................... 92
4.4.2 數(shù)字示波器......................................... 92
4.5 示波器典型產(chǎn)品選型................................ 93
4.5.1 基本選型原則..................................... 93
4.5.2 主要生產(chǎn)廠家..................................... 93
4.5.3 典型產(chǎn)品介紹..................................... 94
4.6 擴(kuò)展知識(shí).................................................... 95
4.6.1 陰極射線示波管................................. 95
4.6.2 波形顯示基本原理............................. 97
本章總結(jié)…………………………............…... 100
課后習(xí)題…………………………............…... 100
第5章 電子計(jì)數(shù)器........................................... 102
5.1 電子計(jì)數(shù)器概述...................................... 102
5.1.1 發(fā)展歷程........................................... 102
5.1.2 主要類型........................................... 103
5.1.3 主要用途........................................... 104
5.2 電子計(jì)數(shù)器基本結(jié)構(gòu)及工作原理.......... 104
5.2.1 基本硬件結(jié)構(gòu)................................... 105
5.2.2 基本工作原理................................... 106
5.3 電子計(jì)數(shù)器主要技術(shù)指標(biāo)...................... 109
5.4 電子計(jì)數(shù)器使用注意事項(xiàng)...................... 110
5.5 電子計(jì)數(shù)器典型產(chǎn)品選型...................... 110
5.6 擴(kuò)展知識(shí).................................................. 111
5.6.1 頻率與周期的概念........................... 111
5.6.2 電子計(jì)數(shù)器測(cè)量誤差分析............... 111
本章總結(jié)…………………............…………... 113
課后習(xí)題……………………............………... 113
第6章 頻譜分析儀.......................................... 115
6.1 頻譜分析儀概述...................................... 115
6.1.1 發(fā)展歷程........................................... 115
6.1.2 主要類型........................................... 117
6.1.3 主要用途........................................... 118
6.2 頻譜分析儀基本結(jié)構(gòu)及工作原理.......... 118
6.2.1 帶通濾波式頻譜分析儀................... 118
6.2.2 掃頻外差式頻譜分析儀................... 119
6.2.3 快速傅里葉變換頻譜分析儀.......... 121
6.2.4 實(shí)時(shí)頻譜分析儀............................... 122
6.3 頻譜分析儀的主要技術(shù)指標(biāo).................. 123
6.4 頻譜分析儀使用注意事項(xiàng)...................... 124
6.5 頻譜分析儀典型產(chǎn)品選型...................... 125
6.6 擴(kuò)展知識(shí).................................................. 127
本章總結(jié)…………………………............…... 128
課后習(xí)題……………………............………... 129
第7章 邏輯分析儀........................................... 130
7.1 邏輯分析儀概述...................................... 130
7.1.1 發(fā)展歷程........................................... 130
7.1.2 主要類型........................................... 131
7.1.3 主要用途........................................... 132
7.2 邏輯分析儀基本結(jié)構(gòu)及工作原理.......... 132
7.2.1 基本硬件結(jié)構(gòu)................................... 132
7.2.2 基本工作原理................................... 134
7.2.3 主要顯示形式................................... 135
7.3 邏輯分析儀主要技術(shù)指標(biāo)...................... 135
7.4 邏輯分析儀使注意事項(xiàng).......................... 137
7.5 邏輯分析儀典型產(chǎn)品選型...................... 138
7.5.1 基本選型原則................................... 138
7.5.2 主要生產(chǎn)廠家................................... 140
7.5.3 典型產(chǎn)品介紹................................... 141
本章總結(jié)………………………............……... 143
課后習(xí)題……………………………............... 143
第8章 智能儀器............................................... 144
8.1 智能儀器概述.......................................... 144
8.1.1 研制背景........................................... 144
8.1.2 發(fā)展歷程........................................... 145
8.1.3 發(fā)展趨勢(shì)........................................... 146
8.1.4 主要功能........................................... 147
8.2 智能儀器基本結(jié)構(gòu)及工作原理.............. 148
8.2.1 基本硬件結(jié)構(gòu)................................... 148
8.2.2 基本工作原理................................... 149
8.3 智能儀器研制方法.................................. 150
8.3.1 總體需求分析................................... 150
8.3.2 基本設(shè)計(jì)要求................................... 151
8.3.3 基本設(shè)計(jì)原則................................... 152
本章總結(jié)…………………………............…... 153
課后習(xí)題…………………………............…... 153
第9章 虛擬儀器............................................. 155
9.1 虛擬儀器概述.......................................... 155
9.1.1 發(fā)展歷程........................................... 156
9.1.2 主要類型........................................... 160
9.1.3 主要用途........................................... 161
9.1.4 典型產(chǎn)品........................................... 161
9.2 虛擬儀器平臺(tái)架構(gòu).................................. 163
9.2.1 硬件平臺(tái)基本構(gòu)成........................... 163
9.2.2 軟件平臺(tái)基本架構(gòu)........................... 164
9.3 虛擬儀器開(kāi)發(fā)流程.................................. 166
9.3.1 測(cè)試需求分析................................... 166
9.3.2 硬件平臺(tái)構(gòu)建................................... 166
9.3.3 驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)................................... 166
9.3.4 應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)................................... 167
9.4 PXI總線虛擬儀器開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)................... 167
9.4.1 PXI總線虛擬儀器硬件平臺(tái)............. 167
9.4.2 PXI總線虛擬儀器軟件環(huán)境............. 172
本章總結(jié)……………………………............... 174
課后習(xí)題……………………………............... 174
參考文獻(xiàn)………………....…………............…... 176