內容簡介
《電子測量儀器(第2版)/“十二五”職業教育國傢規劃教材》是“十二五”職業教育國傢規劃教材,是根據《教育部關於“十二五”職業教育教材建設的若乾意見》及教育部新頒布的《高等職業學校專業教學標準(試行)》,同時參考相關職業資格標準,在第1版的基礎上修訂而成的。《電子測量儀器(第2版)/“十二五”職業教育國傢規劃教材》以任務驅動的形式,詳細闡述瞭常用電子測量儀器的基本特性以及它們在實際中的應用,主要內容包括毫伏錶及萬用錶、信號發生器、示波器、計數器及頻率計、信號頻域測量儀器、數據域分析測試儀器和元器件參數測量儀器,最後介紹瞭現代測量技術。《電子測量儀器(第2版)/“十二五”職業教育國傢規劃教材》在編寫時,注意理論知識以夠用、適度為原則,加強實踐環節的要求,拓展知識麵,介紹新型的電子測量儀器産品。
《電子測量儀器(第2版)/“十二五”職業教育國傢規劃教材》可作為高等職業院校電氣、電子、通信、自動控製等專業的教學用書,也可作為廣大從事電子技術的工程技術人員的參考書。
內頁插圖
目錄
第2版前言
第1版前言
項目一 毫伏錶及萬用錶
任務一 毫伏錶的使用
任務二 指針式萬用錶的使用
任務三 數字式萬用錶的使用
思考與練習
項目二 信號發生器
任務一 低頻信號發生器的使用
任務二 高頻信號發生器的使用
任務三 函數信號發生器的使用
任務四 脈衝信號發生器的使用
思考與練習
項目三 示波器
任務一 模擬示波器的使用
任務二 數字存儲示波器的使用
思考與練習
項目四 計數器及頻率計
任務一 通用電子計數器的使用
任務二 數字頻率計的使用
思考與練習
項目五 信號頻域測量儀器
任務一 自動失真儀的使用
任務二 調製度測量儀的使用
任務三 頻譜分析儀的使用
任務四 頻率特性測試儀的使用
思考與練習
項目六 數據域分析測試儀器
邏輯分析儀的使用
思考與練習
項目七 元器件參數測量儀器
任務一 電橋的使用
任務二 Q錶的使用
任務三 半導體管特性圖示儀的使用
思考與練習
項目八 現代測量技術
任務一 智能儀器與虛擬儀器
任務二 Multisim 7基本操作介紹
任務三 LabVIEW簡介
思考與練習
參考文獻
前言/序言
本書是按照教育部《關於開展“十二五”職業教育國傢規劃教材選題立項工作的通知》,經過齣版社初評、申報,由教育部專傢組評審確定的“十二五”職業教育國傢規劃教材,是根據《教育部關於“十二五”職業教育教材建設的若乾意見》及教育部新頒布的《高等職業學校專業教學標準(試行)》,同時參考相關職業資格標準,在第1版的基礎上修訂而成的。
本次再版堅持瞭第1版教材的編寫思想,為使教學內容和課程體係能更好地適應職業學校的教學特點,本書還在保證基本內容和基本操作方法的前提下,進一步強調瞭實際應用能力的培養,對一些內容進行瞭不同程度的篩選;修改瞭書中一些小錯誤和個彆不夠嚴謹的地方,補充和更新瞭部分內容。例如在現代測量技術中,增加瞭LabVIEW的相關內容,學生利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器,其圖形化的界麵使得編程及使用過程都生動有趣。同時,考慮到各職業學校的教學實際和企業生産的需求,比如用PD5389A電視信號發生器替換868-2電腦存儲型信號發生器的相關內容,在知識拓展中還增加瞭大傢比較熟悉的SM1030數字交流毫伏錶。
本書由張道平和侯守軍主編,除原班編寫人員外,江蘇如皋中等專業學校的伏玉龍、田小建參與修訂並補充編寫瞭項目四的部分內容,宜都職教中心的周重慶修訂並補充編寫瞭項目八的部分內容。
本次修訂工作還得到瞭深圳艾維泰科儀器儀錶有限公司的吳正興、武漢萊斯特電子有限公司的許誌國大力支持,他們長期從事儀器儀錶設計、生産和測試等工作,有著豐富的經驗,對本書的修訂提供瞭大量的幫助,在此一並鳴謝。本書經全國職業教育教材審定委員會審定。教育部專傢在評審過程中對本書提齣瞭很多寶貴的建議,在此對他們錶示衷心的感謝!
由於編者水平有限,書中仍難免存在某些不足,希望廣大讀者批評、指正。
編者
《現代電子測試技術與應用》 一、本書定位與讀者對象 《現代電子測試技術與應用》是一本麵嚮電子信息工程、自動化、通信工程、測控技術等相關專業本科生、研究生以及從事電子産品研發、生産、質量檢測、維護等工作的工程技術人員的教材與參考書。本書旨在係統介紹現代電子測量儀器的基本原理、技術特性、主要類型、操作使用以及在實際工程中的應用,幫助讀者掌握運用電子測量儀器進行精密測量、信號分析、係統調試和故障診斷的能力。 本書內容緊密結閤當前電子信息技術發展的最新動態,涵蓋瞭從基礎的萬用錶、示波器到先進的頻譜分析儀、邏輯分析儀、網絡分析儀等各類常用和關鍵的電子測量儀器。理論講解深入淺齣,輔以大量實際應用案例,力求將抽象的測量原理轉化為直觀的工程實踐。 二、內容體係與特色 本書內容體係由淺入深,循序漸進,主要包含以下幾個核心模塊: 1. 電子測量基礎理論: 測量基本概念: 詳細闡述測量誤差的來源、分類、分析方法(如係統誤差、隨機誤差、過失誤差),測量不確定度的概念與評定,以及測量儀器校準的重要性與流程。 電測量基本原理: 介紹電壓、電流、電阻、功率、頻率、相位等基本電參數的測量原理,包括直流和交流測量方法,以及各種測量原理在儀器中的應用。 信號的錶示與分析: 深入講解周期信號(正弦波、方波、三角波等)和非周期信號(脈衝、階躍等)的時域和頻域特性,傅裏葉變換在信號分析中的作用,為理解示波器、頻譜分析儀等儀器奠定理論基礎。 數字信號處理基礎: 介紹采樣定理、量化、編碼等基本概念,以及數字信號處理在現代測量儀器中的核心地位,為理解數字示波器、數據采集係統等提供理論支持。 2. 常用電子測量儀器詳解: 萬用錶(數字萬用錶): 詳細介紹數字萬用錶的結構、測量原理(直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻、二極管正反嚮特性、導通性測試等),以及特殊功能(如電容測量、頻率測量、溫度測量)的應用。重點講解讀數技巧、量程選擇、使用注意事項以及防止損壞儀器的常識。 示波器(模擬示波器、數字示波器): 基本原理: 介紹示波器的掃描原理、觸發原理、垂直和水平偏轉係統的工作方式。 類型與特點: 詳細對比分析模擬示波器和數字示波器的區彆,重點闡述數字示波器的優勢,如波形存儲、信號分析、觸發模式(邊沿觸發、脈衝觸發、視頻觸發、斜率觸發等)、自動測量功能(電壓、頻率、周期、占空比等)。 高級功能: 介紹FFT(快速傅裏葉變換)分析、眼圖測試、抖動分析、協議解碼等數字示波器的高級應用。 操作實踐: 提供豐富的實際操作指導,如觀察不同信號的波形、測量信號參數、分析噪聲、調試電路等,幫助讀者熟練掌握示波器的使用。 信號發生器(函數發生器、任意波形發生器): 基本功能: 介紹信號發生器的基本輸齣信號類型(正弦波、方波、三角波、鋸齒波、脈衝波等),頻率、幅度、占空比、輸齣阻抗等參數的調節。 高級功能: 重點講解任意波形發生器(AWG)的功能,如何生成自定義波形,以及AM、FM、PM等調製功能的應用。 應用場景: 演示信號發生器在電路測試、係統激勵、參數掃描等方麵的應用。 電源(直流穩壓電源、可編程電源): 介紹直流穩壓電源的穩壓、穩流原理,輸齣電壓、電流的調節範圍,過載保護、短路保護等功能。重點闡述可編程電源的優勢,如遠程控製、波形輸齣、列錶掃描等,以及在自動化測試係統中的作用。 電子負載: 介紹電子負載的恒壓、恒流、恒阻、恒功率等工作模式,動態負載功能,以及在電源、電池、LED驅動器等測試中的應用。 頻率計(計數器): 介紹頻率計的測量原理(測頻法、測周期法),量程、分辨率、觸發靈敏度等參數,以及在測量振蕩器頻率、信號周期等方麵的應用。 3. 現代先進電子測量儀器: 頻譜分析儀: 基本原理: 詳細講解頻譜分析儀的超外差原理、掃頻過程、解調方式,以及分辨率帶寬(RBW)、視頻帶寬(VBW)、參考電平、衰減器等關鍵參數的含義與設置。 功能應用: 演示如何使用頻譜分析儀測量信號的頻譜特性、諧波失真、互調失真、噪聲功率譜密度(NPSD)、信號的幅度譜和功率譜。 高級分析: 介紹星座圖(Constellation Diagram)、眼圖、IQ數據分析等在通信信號分析中的應用。 邏輯分析儀: 功能特點: 介紹邏輯分析儀在數字電路調試中的重要作用,其強大的並行數據捕獲能力、多通道觸發能力。 操作使用: 詳細講解如何設置觸發條件(狀態觸發、時序觸發)、捕獲數字信號、分析總綫協議(如SPI, I2C, UART, USB等),以及故障定位。 網絡分析儀: 基本原理: 介紹網絡分析儀用於測量器件(如濾波器、放大器、天綫)的S參數(散射參數)的原理,包括反射係數和傳輸係數的測量。 參數講解: 詳細解釋S11(迴波損耗)、S21(插入損耗/增益)、S12、S22等參數的物理意義。 應用實例: 演示網絡分析儀在射頻前端設計、阻抗匹配、濾波器設計驗證等領域的應用。 阻抗分析儀: 介紹阻抗分析儀如何測量材料或器件的復阻抗(電阻、電抗、品質因數Q值、損耗因子D值等)隨頻率的變化,在材料科學、元器件選型中的應用。 數據采集係統(DAQ): 介紹DAQ係統的組成(傳感器、信號調理、A/D轉換器、計算機接口),采樣率、分辨率、通道數等參數,以及在環境監測、工業過程控製、生物醫學信號采集等領域的應用。 4. 電子測量儀器在工程實踐中的應用: 電路調試與故障診斷: 結閤具體電路(如放大電路、數字電路、電源電路),演示如何使用不同儀器協同工作,快速定位電路故障,優化電路性能。 産品性能測試與驗證: 介紹如何在産品設計、研發、生産過程中,利用測量儀器進行關鍵性能參數的測試,如信號完整性、電源紋波、射頻參數等。 係統集成與校準: 探討測量儀器在自動化測試係統(ATE)中的應用,以及如何進行儀器的校準以保證測量結果的準確性。 新産品開發中的應用: 舉例說明如IoT設備、嵌入式係統、高頻通信模塊等新領域中,電子測量儀器所扮演的關鍵角色。 三、本書的創新與優勢 理論與實踐深度融閤: 本書不僅提供紮實的理論基礎,更強調儀器在實際工程中的應用,通過豐富的案例分析,幫助讀者理解“為什麼”和“怎麼做”。 儀器選擇與使用指導: 針對不同應用場景,提供儀器選擇的指導原則,並詳細介紹各類儀器的操作步驟、注意事項和常見問題排除方法。 最新技術發展 반영: 緊跟電子測量領域的技術前沿,介紹如軟件無綫電(SDR)相關的測量技術、高性能數字示波器的最新功能、低功耗設備測試等。 可視化與圖文並茂: 大量采用原理圖、實物圖、波形圖、頻譜圖等可視化元素,使復雜的技術概念更加易於理解。 麵嚮工程應用: 許多章節的案例分析都來源於實際工程問題,貼近行業需求,有助於讀者快速將所學知識應用於工作。 語言風格嚴謹且易懂: 采用專業、準確的學術語言,同時注意錶達的清晰性和邏輯性,避免晦澀難懂的錶述。 四、學習方法建議 1. 理論先行,實踐緊隨: 在學習每個儀器章節之前,先理解其基本原理,再動手進行實際操作,通過實際操作加深對理論的理解。 2. 重視參數理解: 深入理解儀器各項技術參數(如帶寬、采樣率、分辨率、靈敏度、精度等)的含義,是正確選擇和使用儀器的關鍵。 3. 多做實驗,勤於思考: 鼓勵讀者利用實驗室條件,或者仿真軟件(如Proteus, LTspice等)進行實驗,並積極思考測量結果的意義,分析可能存在的問題。 4. 案例分析深入: 仔細閱讀書中的案例分析,嘗試自己復現案例,或者將其思路應用到其他類似問題上。 5. 掌握儀器協同應用: 認識到在復雜的工程問題中,往往需要多種儀器協同工作,學習如何根據問題選擇閤適的儀器組閤。 五、結語 《現代電子測試技術與應用》旨在為讀者構建一個全麵、深入、實用的電子測量知識體係。掌握本書內容,將極大地提升讀者在電子信息領域的專業技能和解決實際工程問題的能力,為未來的學習和職業發展奠定堅實的基礎。希望本書能成為您在電子測量領域探索和前進的可靠夥伴。