内容简介
《电子测量仪器(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》是“十二五”职业教育国家规划教材,是根据《教育部关于“十二五”职业教育教材建设的若干意见》及教育部新颁布的《高等职业学校专业教学标准(试行)》,同时参考相关职业资格标准,在第1版的基础上修订而成的。《电子测量仪器(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》以任务驱动的形式,详细阐述了常用电子测量仪器的基本特性以及它们在实际中的应用,主要内容包括毫伏表及万用表、信号发生器、示波器、计数器及频率计、信号频域测量仪器、数据域分析测试仪器和元器件参数测量仪器,最后介绍了现代测量技术。《电子测量仪器(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》在编写时,注意理论知识以够用、适度为原则,加强实践环节的要求,拓展知识面,介绍新型的电子测量仪器产品。
《电子测量仪器(第2版)/“十二五”职业教育国家规划教材》可作为高等职业院校电气、电子、通信、自动控制等专业的教学用书,也可作为广大从事电子技术的工程技术人员的参考书。
内页插图
目录
第2版前言
第1版前言
项目一 毫伏表及万用表
任务一 毫伏表的使用
任务二 指针式万用表的使用
任务三 数字式万用表的使用
思考与练习
项目二 信号发生器
任务一 低频信号发生器的使用
任务二 高频信号发生器的使用
任务三 函数信号发生器的使用
任务四 脉冲信号发生器的使用
思考与练习
项目三 示波器
任务一 模拟示波器的使用
任务二 数字存储示波器的使用
思考与练习
项目四 计数器及频率计
任务一 通用电子计数器的使用
任务二 数字频率计的使用
思考与练习
项目五 信号频域测量仪器
任务一 自动失真仪的使用
任务二 调制度测量仪的使用
任务三 频谱分析仪的使用
任务四 频率特性测试仪的使用
思考与练习
项目六 数据域分析测试仪器
逻辑分析仪的使用
思考与练习
项目七 元器件参数测量仪器
任务一 电桥的使用
任务二 Q表的使用
任务三 半导体管特性图示仪的使用
思考与练习
项目八 现代测量技术
任务一 智能仪器与虚拟仪器
任务二 Multisim 7基本操作介绍
任务三 LabVIEW简介
思考与练习
参考文献
前言/序言
本书是按照教育部《关于开展“十二五”职业教育国家规划教材选题立项工作的通知》,经过出版社初评、申报,由教育部专家组评审确定的“十二五”职业教育国家规划教材,是根据《教育部关于“十二五”职业教育教材建设的若干意见》及教育部新颁布的《高等职业学校专业教学标准(试行)》,同时参考相关职业资格标准,在第1版的基础上修订而成的。
本次再版坚持了第1版教材的编写思想,为使教学内容和课程体系能更好地适应职业学校的教学特点,本书还在保证基本内容和基本操作方法的前提下,进一步强调了实际应用能力的培养,对一些内容进行了不同程度的筛选;修改了书中一些小错误和个别不够严谨的地方,补充和更新了部分内容。例如在现代测量技术中,增加了LabVIEW的相关内容,学生利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器,其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。同时,考虑到各职业学校的教学实际和企业生产的需求,比如用PD5389A电视信号发生器替换868-2电脑存储型信号发生器的相关内容,在知识拓展中还增加了大家比较熟悉的SM1030数字交流毫伏表。
本书由张道平和侯守军主编,除原班编写人员外,江苏如皋中等专业学校的伏玉龙、田小建参与修订并补充编写了项目四的部分内容,宜都职教中心的周重庆修订并补充编写了项目八的部分内容。
本次修订工作还得到了深圳艾维泰科仪器仪表有限公司的吴正兴、武汉莱斯特电子有限公司的许志国大力支持,他们长期从事仪器仪表设计、生产和测试等工作,有着丰富的经验,对本书的修订提供了大量的帮助,在此一并鸣谢。本书经全国职业教育教材审定委员会审定。教育部专家在评审过程中对本书提出了很多宝贵的建议,在此对他们表示衷心的感谢!
由于编者水平有限,书中仍难免存在某些不足,希望广大读者批评、指正。
编者
《现代电子测试技术与应用》 一、本书定位与读者对象 《现代电子测试技术与应用》是一本面向电子信息工程、自动化、通信工程、测控技术等相关专业本科生、研究生以及从事电子产品研发、生产、质量检测、维护等工作的工程技术人员的教材与参考书。本书旨在系统介绍现代电子测量仪器的基本原理、技术特性、主要类型、操作使用以及在实际工程中的应用,帮助读者掌握运用电子测量仪器进行精密测量、信号分析、系统调试和故障诊断的能力。 本书内容紧密结合当前电子信息技术发展的最新动态,涵盖了从基础的万用表、示波器到先进的频谱分析仪、逻辑分析仪、网络分析仪等各类常用和关键的电子测量仪器。理论讲解深入浅出,辅以大量实际应用案例,力求将抽象的测量原理转化为直观的工程实践。 二、内容体系与特色 本书内容体系由浅入深,循序渐进,主要包含以下几个核心模块: 1. 电子测量基础理论: 测量基本概念: 详细阐述测量误差的来源、分类、分析方法(如系统误差、随机误差、过失误差),测量不确定度的概念与评定,以及测量仪器校准的重要性与流程。 电测量基本原理: 介绍电压、电流、电阻、功率、频率、相位等基本电参数的测量原理,包括直流和交流测量方法,以及各种测量原理在仪器中的应用。 信号的表示与分析: 深入讲解周期信号(正弦波、方波、三角波等)和非周期信号(脉冲、阶跃等)的时域和频域特性,傅里叶变换在信号分析中的作用,为理解示波器、频谱分析仪等仪器奠定理论基础。 数字信号处理基础: 介绍采样定理、量化、编码等基本概念,以及数字信号处理在现代测量仪器中的核心地位,为理解数字示波器、数据采集系统等提供理论支持。 2. 常用电子测量仪器详解: 万用表(数字万用表): 详细介绍数字万用表的结构、测量原理(直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、二极管正反向特性、导通性测试等),以及特殊功能(如电容测量、频率测量、温度测量)的应用。重点讲解读数技巧、量程选择、使用注意事项以及防止损坏仪器的常识。 示波器(模拟示波器、数字示波器): 基本原理: 介绍示波器的扫描原理、触发原理、垂直和水平偏转系统的工作方式。 类型与特点: 详细对比分析模拟示波器和数字示波器的区别,重点阐述数字示波器的优势,如波形存储、信号分析、触发模式(边沿触发、脉冲触发、视频触发、斜率触发等)、自动测量功能(电压、频率、周期、占空比等)。 高级功能: 介绍FFT(快速傅里叶变换)分析、眼图测试、抖动分析、协议解码等数字示波器的高级应用。 操作实践: 提供丰富的实际操作指导,如观察不同信号的波形、测量信号参数、分析噪声、调试电路等,帮助读者熟练掌握示波器的使用。 信号发生器(函数发生器、任意波形发生器): 基本功能: 介绍信号发生器的基本输出信号类型(正弦波、方波、三角波、锯齿波、脉冲波等),频率、幅度、占空比、输出阻抗等参数的调节。 高级功能: 重点讲解任意波形发生器(AWG)的功能,如何生成自定义波形,以及AM、FM、PM等调制功能的应用。 应用场景: 演示信号发生器在电路测试、系统激励、参数扫描等方面的应用。 电源(直流稳压电源、可编程电源): 介绍直流稳压电源的稳压、稳流原理,输出电压、电流的调节范围,过载保护、短路保护等功能。重点阐述可编程电源的优势,如远程控制、波形输出、列表扫描等,以及在自动化测试系统中的作用。 电子负载: 介绍电子负载的恒压、恒流、恒阻、恒功率等工作模式,动态负载功能,以及在电源、电池、LED驱动器等测试中的应用。 频率计(计数器): 介绍频率计的测量原理(测频法、测周期法),量程、分辨率、触发灵敏度等参数,以及在测量振荡器频率、信号周期等方面的应用。 3. 现代先进电子测量仪器: 频谱分析仪: 基本原理: 详细讲解频谱分析仪的超外差原理、扫频过程、解调方式,以及分辨率带宽(RBW)、视频带宽(VBW)、参考电平、衰减器等关键参数的含义与设置。 功能应用: 演示如何使用频谱分析仪测量信号的频谱特性、谐波失真、互调失真、噪声功率谱密度(NPSD)、信号的幅度谱和功率谱。 高级分析: 介绍星座图(Constellation Diagram)、眼图、IQ数据分析等在通信信号分析中的应用。 逻辑分析仪: 功能特点: 介绍逻辑分析仪在数字电路调试中的重要作用,其强大的并行数据捕获能力、多通道触发能力。 操作使用: 详细讲解如何设置触发条件(状态触发、时序触发)、捕获数字信号、分析总线协议(如SPI, I2C, UART, USB等),以及故障定位。 网络分析仪: 基本原理: 介绍网络分析仪用于测量器件(如滤波器、放大器、天线)的S参数(散射参数)的原理,包括反射系数和传输系数的测量。 参数讲解: 详细解释S11(回波损耗)、S21(插入损耗/增益)、S12、S22等参数的物理意义。 应用实例: 演示网络分析仪在射频前端设计、阻抗匹配、滤波器设计验证等领域的应用。 阻抗分析仪: 介绍阻抗分析仪如何测量材料或器件的复阻抗(电阻、电抗、品质因数Q值、损耗因子D值等)随频率的变化,在材料科学、元器件选型中的应用。 数据采集系统(DAQ): 介绍DAQ系统的组成(传感器、信号调理、A/D转换器、计算机接口),采样率、分辨率、通道数等参数,以及在环境监测、工业过程控制、生物医学信号采集等领域的应用。 4. 电子测量仪器在工程实践中的应用: 电路调试与故障诊断: 结合具体电路(如放大电路、数字电路、电源电路),演示如何使用不同仪器协同工作,快速定位电路故障,优化电路性能。 产品性能测试与验证: 介绍如何在产品设计、研发、生产过程中,利用测量仪器进行关键性能参数的测试,如信号完整性、电源纹波、射频参数等。 系统集成与校准: 探讨测量仪器在自动化测试系统(ATE)中的应用,以及如何进行仪器的校准以保证测量结果的准确性。 新产品开发中的应用: 举例说明如IoT设备、嵌入式系统、高频通信模块等新领域中,电子测量仪器所扮演的关键角色。 三、本书的创新与优势 理论与实践深度融合: 本书不仅提供扎实的理论基础,更强调仪器在实际工程中的应用,通过丰富的案例分析,帮助读者理解“为什么”和“怎么做”。 仪器选择与使用指导: 针对不同应用场景,提供仪器选择的指导原则,并详细介绍各类仪器的操作步骤、注意事项和常见问题排除方法。 最新技术发展 반영: 紧跟电子测量领域的技术前沿,介绍如软件无线电(SDR)相关的测量技术、高性能数字示波器的最新功能、低功耗设备测试等。 可视化与图文并茂: 大量采用原理图、实物图、波形图、频谱图等可视化元素,使复杂的技术概念更加易于理解。 面向工程应用: 许多章节的案例分析都来源于实际工程问题,贴近行业需求,有助于读者快速将所学知识应用于工作。 语言风格严谨且易懂: 采用专业、准确的学术语言,同时注意表达的清晰性和逻辑性,避免晦涩难懂的表述。 四、学习方法建议 1. 理论先行,实践紧随: 在学习每个仪器章节之前,先理解其基本原理,再动手进行实际操作,通过实际操作加深对理论的理解。 2. 重视参数理解: 深入理解仪器各项技术参数(如带宽、采样率、分辨率、灵敏度、精度等)的含义,是正确选择和使用仪器的关键。 3. 多做实验,勤于思考: 鼓励读者利用实验室条件,或者仿真软件(如Proteus, LTspice等)进行实验,并积极思考测量结果的意义,分析可能存在的问题。 4. 案例分析深入: 仔细阅读书中的案例分析,尝试自己复现案例,或者将其思路应用到其他类似问题上。 5. 掌握仪器协同应用: 认识到在复杂的工程问题中,往往需要多种仪器协同工作,学习如何根据问题选择合适的仪器组合。 五、结语 《现代电子测试技术与应用》旨在为读者构建一个全面、深入、实用的电子测量知识体系。掌握本书内容,将极大地提升读者在电子信息领域的专业技能和解决实际工程问题的能力,为未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。希望本书能成为您在电子测量领域探索和前进的可靠伙伴。