《电子测量原理》课程教学大纲 课程编号：07082004 开课单位：自动化工程学院 学时数：60课堂授课12实验学时学分数：4 开课学期：第5学期 适用专业：测控技术及仪器专业，自动化专业，通信工程专业，电子信息工程专业， 电子科学与技术专业，电气工程及自动化专业，探测制导与控制技术 先修课程：模拟电路、数字电路、概率论、信号与系统、微机原理 执笔者：童玲，田雨 编写日期：2012/12/2审核人：田书林 一、课程性质和目标 授课对象：本科 课程类别：专业核心课 教学目标：通过对《电子测量原理》的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的 基础知识和应用能力：开拓学生思路，培养综合应用知识的能力和实践能力：培养学生严肃 认真，求实求真的科学作风，为后续专业课程的学习和从事测量技术与仪器的研发工作打下 基础。最终实现培养具有扎实的电子测量基础理论、具备熟练使用和操作相关电子测量仪器、 具有研发相关电子测量仪器能力人才的教学目标。 二、课程内容安排和要求 (一)教学内容及要求 本课程的教学内容共分10章，包括以下七部分内容：电子测量基本原理、测量误差与 数据处理、基本电参量测量、时域测量、频域测量、信号产生以及网络分析。各部分教学内 容分别如下： 第1章.测量的基本原理 (1)了解测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法。 (2)了解计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。 (3)理解测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。 (4)掌握电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。 第2章.测量方法与测量系统 (1)电子测量的概念和基本特点，电能量参数测量，电路参数测量，电信号特征参数测 量，电子设备测量。 (2)电子测量的对象一一信号与系统。信号的分类，系统的分类。 (3)测量方法。直接测量与间接测量，有源量测量与无源量测量，集中式与分布式测量， 频域、时域、数据域测量的概念和基本方法，动态测量和静态测量，常见的动态参数和静态 参数是重点。 第3章，测量误差及数据处理 (1)了解与掌握测量误差的分类、估计和处理：随机误差的统计特性及减少方法，系统 误差的判断及消除方法，粗大误差及判断准则。测量结果的处理步骤，等精度测量和不等精 度测量
《电子测量原理》课程教学大纲 课程编号：07082004 开课单位：自动化工程学院 学 时 数：60 课堂授课 12 实验学时 学 分 数：4 开课学期：第 5 学期 适用专业：测控技术及仪器专业，自动化专业，通信工程专业，电子信息工程专业， 电子科学与技术专业，电气工程及自动化专业，探测制导与控制技术 先修课程：模拟电路、数字电路、概率论、信号与系统、微机原理 执 笔 者：童玲，田雨 编写日期：2012/12/2 审核人：田书林 一、课程性质和目标 授课对象：本科 课程类别：专业核心课 教学目标：通过对《电子测量原理》的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的 基础知识和应用能力；开拓学生思路，培养综合应用知识的能力和实践能力；培养学生严肃 认真，求实求真的科学作风，为后续专业课程的学习和从事测量技术与仪器的研发工作打下 基础。最终实现培养具有扎实的电子测量基础理论、具备熟练使用和操作相关电子测量仪器、 具有研发相关电子测量仪器能力人才的教学目标。 二、课程内容安排和要求 （一）教学内容及要求 本课程的教学内容共分 10 章，包括以下七部分内容：电子测量基本原理、测量误差与 数据处理、基本电参量测量、时域测量、频域测量、信号产生以及网络分析。各部分教学内 容分别如下： 第 1 章．测量的基本原理 （1）了解测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法。 （2）了解计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。 （3）理解测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。 （4）掌握电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。 第 2 章. 测量方法与测量系统 （1）电子测量的概念和基本特点，电能量参数测量，电路参数测量，电信号特征参数测 量，电子设备测量。 （2）电子测量的对象——信号与系统。信号的分类，系统的分类。 （3）测量方法。直接测量与间接测量，有源量测量与无源量测量，集中式与分布式测量， 频域、时域、数据域测量的概念和基本方法，动态测量和静态测量，常见的动态参数和静态 参数是重点。 第 3 章．测量误差及数据处理 （1）了解与掌握测量误差的分类、估计和处理：随机误差的统计特性及减少方法，系统 误差的判断及消除方法，粗大误差及判断准则。测量结果的处理步骤，等精度测量和不等精 度测量
(2)了解测量不确定度概念和分类，标准不确定度的A类评定方法和B类评定方法：合 成标准不确定度的计算方法：扩展不确定度的确定方法。测量不确定度的评定步骤。 (3)了解有效数字的处理，测量数据的表示方法：一元线性回归法、端点法、平均选点 法、最小二乘法。 第4章。时间与颜率的测量 (1)了解时间、频率的基本概念、时间与频率标准。 (2)掌握频率和时间的数字测量原理和模拟测量原理，电子计数器的组成原理，误差分 析。 (3)理解高分辨时间和频率测量技术，闸门同步测量技术、内插法、游标法。 (4)了解微波频率测量技术，变频法、置换法。 第5章.电压测量 (1)了解电压测量的意义、特点，电压测量的基本原理、方法和分类，电压标准。 (2)了解交流电压的基本参数：实现交流电压检波(AC一DC)原理。 (3)重点掌握DVM的组成原理及主要性能指标，A/D转换原理：逐次逼近比较式、单斜 式双斜积分式、三斜积分式。 (4)理解电流、电压、阻抗(AVO)变换技术，数字多用表的组成方框，测量电路，数字 电压表测量的不确定度及自动校准、自动量程技术。 (5)了解串模干扰和共模干扰的概念和抑制措施。 第6章.阻抗测量 (1)了解阻抗定义及表示方法，电阻器、电容器、电感器的电路模型，元件参数的测量 原理和方法概述，仪器分类，水平及应用。 (2)了解阻抗的模拟测量法：电压电流法、电桥法、谐振法、变换法（Ω一f,Ω一T), Q值测量。 (3)掌握阻抗的数字测量法原理，数字LCR测量仪。 第7章.信号波形测量 (1)了解示波器的功能、分类和发展。 (2)理解模拟示波器的组成，CT显示原理，垂直系统和水平系统电路原理。 (3)了解实时取样和等效取样原理，取样示波器组成原理。 (4)理解数字存储示波器组成和工作原理，及特点和指标。 (5)掌握示波器的应用：测量脉冲和正弦信号参数，测量晶体管特性曲线。 (6)了解时域测试方法和应用。 第8章.信号的产生 (1)了解信号源作用和组成及分类，正弦信号源的性能指标。 (2)了解正弦、脉冲及函数发生器的组成、原理。 (3)掌握频率合成原理、分类、特点和发展，锁相环(PLL)的基本工作原理及性能（分 辨力和频率范围)，锁相环的几种基本形式。 (4)了解小数分频技术
（2）了解测量不确定度概念和分类，标准不确定度的 A 类评定方法和 B 类评定方法；合 成标准不确定度的计算方法；扩展不确定度的确定方法。测量不确定度的评定步骤。 （3）了解有效数字的处理，测量数据的表示方法：一元线性回归法、端点法、平均选点 法、最小二乘法。 第 4 章．时间与频率的测量 （1）了解时间、频率的基本概念、时间与频率标准。 （2）掌握频率和时间的数字测量原理和模拟测量原理，电子计数器的组成原理，误差分 析。 （3）理解高分辨时间和频率测量技术，闸门同步测量技术、内插法、游标法。 （4）了解微波频率测量技术，变频法、置换法。 第 5 章．电压测量 （1）了解电压测量的意义、特点，电压测量的基本原理、方法和分类，电压标准。 （2）了解交流电压的基本参数；实现交流电压检波（AC—DC）原理。 （3）重点掌握 DVM 的组成原理及主要性能指标，A/D 转换原理：逐次逼近比较式、单斜 式双斜积分式、三斜积分式。 （4）理解电流、电压、阻抗（AVO）变换技术，数字多用表的组成方框，测量电路，数字 电压表测量的不确定度及自动校准、自动量程技术。 （5）了解串模干扰和共模干扰的概念和抑制措施。 第 6 章．阻抗测量 （1）了解阻抗定义及表示方法，电阻器、电容器、电感器的电路模型，元件参数的测量 原理和方法概述，仪器分类，水平及应用。 （2）了解阻抗的模拟测量法：电压电流法、电桥法、谐振法、变换法（Ω 一 f，Ω 一 T）， Q 值测量。 （3） 掌握阻抗的数字测量法原理，数字 LCR 测量仪。 第 7 章．信号波形测量 （1） 了解示波器的功能、分类和发展。 （2） 理解模拟示波器的组成，CRT 显示原理，垂直系统和水平系统电路原理。 （3） 了解实时取样和等效取样原理，取样示波器组成原理。 （4） 理解数字存储示波器组成和工作原理，及特点和指标。 （5） 掌握示波器的应用：测量脉冲和正弦信号参数，测量晶体管特性曲线。 （6） 了解时域测试方法和应用。 第 8 章．信号的产生 （1）了解信号源作用和组成及分类，正弦信号源的性能指标。 （2）了解正弦、脉冲及函数发生器的组成、原理。 （3）掌握频率合成原理、分类、特点和发展，锁相环（PLL）的基本工作原理及性能（分 辨力和频率范围），锁相环的几种基本形式。 （4）了解小数分频技术
(5)了解直接数字合成(DDS)基本原理，DDS的性能，任意函数发生器(AFG)或任意波 形发生器(AWG)简介。 第9章.信号分析和频域测量 (1)了解信号分析和信号频谱的概念，周期信号、非周期信号和离散时间信号的频谱。 信号谱分析的内容，频谱分析仪的分类。 (2)掌握付里叶分析仪(FFT分析议)的原理，性能指标。 (3)掌握扫频外差式频谱仪组成，基本工作原理，性能 (4)了解谐波失真度的定义，谐波失真度测量方法，失真度测试仪主要技术指标和组成 原理 第10章线性系统频率特性测量和网络分析 (1)理解线性系统的幅频特性、相频特性测量，扫频信号源： (2)了解网络分析的基本概念，反射参数、传输参数测试。 (二)学时分配 课堂授课60学时，课堂讲授学时分配如下： 章目内容 学时数 教学方法 第1章测量的基本原理 1 课堂授课（多媒体） 第2章测量方法与测量系统 1 课堂授课（多媒体） 第3章测量误差及数据处理 6 课堂授课（多媒体） 第4章时间与频率的测量 6 课堂授课（多媒体） 第5章电压测量 6 课堂授课（多媒体） 第6章阻抗测量 2 课堂授课（多媒体） 第7章信号波形测量 16 课堂授课（多媒体） 第8章信号的产生 8 课堂授课（多媒体） 第9章信号分析和频域测量 8 课堂授课（多媒体） 第10章线性系统频率特性测量和网络分析 6 课堂授课（多媒体） (三)实践性教学环节和要求 实践性教学环节共12学时，学时分配如下： (1)选频电路及频率参数测试实验(3学时) 内容：使用直流电源、频谱分析仪、信号源分别用点频法、扫频法完成实验电路板并联 谐振回路谐振曲线的测试并计算Q值。 要求：掌握频谱分析仪的基本测量过程，包括频率设置、标记频点等仪器功能：学习 信号发生器的使用，输入信号的幅度频率调节设置：理解并联谐振的特点及改变频率特性的 方法：理解R、L、C元件在交流电路中的作用及分析方法，加强对正弦稳态电路中电压、电 流相量分析的理解：掌握频率特性测试的测试内容：掌握频率特性测试的测试方法：了解 小信号调谐放大器的工作原理。 (2)基本电参量测量实验(3学时)
（5）了解直接数字合成（DDS）基本原理,DDS 的性能，任意函数发生器（AFG）或任意波 形发生器（AWG）简介。 第 9 章．信号分析和频域测量 （1）了解信号分析和信号频谱的概念，周期信号、非周期信号和离散时间信号的频谱。 信号谱分析的内容，频谱分析仪的分类。 （2）掌握付里叶分析仪（FFT 分析议）的原理，性能指标。 （3）掌握扫频外差式频谱仪组成，基本工作原理，性能 （4）了解谐波失真度的定义，谐波失真度测量方法，失真度测试仪主要技术指标和组成 原理 第 10 章 线性系统频率特性测量和网络分析 （1） 理解线性系统的幅频特性、相频特性测量，扫频信号源。 （2） 了解网络分析的基本概念，反射参数、传输参数测试。 （二）学时分配 课堂授课 60 学时，课堂讲授学时分配如下： 章目 内 容 学时数 教学方法 第 1 章 测量的基本原理 1 课堂授课（多媒体） 第 2 章 测量方法与测量系统 1 课堂授课（多媒体） 第 3 章 测量误差及数据处理 6 课堂授课（多媒体） 第 4 章 时间与频率的测量 6 课堂授课（多媒体） 第 5 章 电压测量 6 课堂授课（多媒体） 第 6 章 阻抗测量 2 课堂授课（多媒体） 第 7 章 信号波形测量 16 课堂授课（多媒体） 第 8 章 信号的产生 8 课堂授课（多媒体） 第 9 章 信号分析和频域测量 8 课堂授课（多媒体） 第 10 章 线性系统频率特性测量和网络分析 6 课堂授课（多媒体） （三）实践性教学环节和要求 实践性教学环节共 12 学时，学时分配如下： （1）选频电路及频率参数测试实验（3 学时） 内容：使用直流电源、频谱分析仪、信号源分别用点频法、扫频法完成实验电路板并联 谐振回路谐振曲线的测试并计算 Q 值。 要求：掌握频谱分析仪的基本测量过程，包括频率设置、标记频点等仪器功能； 学习 信号发生器的使用，输入信号的幅度频率调节设置；理解并联谐振的特点及改变频率特性的 方法；理解 R、L、C 元件在交流电路中的作用及分析方法，加强对正弦稳态电路中电压、电 流相量分析的理解；掌握频率特性测试的测试内容；掌握频率特性测试的测试方法； 了解 小信号调谐放大器的工作原理。 （2）基本电参量测量实验（3 学时）
内容：使用直流电源、任意波形发生器、数字存储示波器完成实验电路板上三角波、方 波、正弦波电路的测量并记录波形的关键参数。使用电桥法测量电容、电感。 要求：熟悉三角波，方波，正弦波发生电路，掌握其电路原理：掌握函数/任意波形发 生器和数字存储示波器的使用方法：通过不同的电路实现波形的转换，并测量其波形主要参 数：掌握交流电桥结构特点：学习和掌握交流电桥的平衡及调节平衡的方法，掌握交流电桥 测电感、电容的方法 (3)简易F接收机测量(3学时) 内容：使用频谱仪测量R℉接收机的接收灵敏度、接收带宽以及动态范围。 要求：理解RF接收机的接收灵敏度、带宽以及动态范围的物理意义：掌握频谱分析仪 的基本操作方法：掌握RF接收机的工作原理及组成：掌握RF接收机的测试方法：掌握调 频接收机的设计方法。 (4)微带巴伦电路频响测量(3学时) 内容：使用频谱仪、高频信号发生器测量无源微带巴伦电路的幅频特性。 要求：了解微带巴伦电路的原理：了解高频测量频响特性的注意事项：掌握频谱分析仪 高频信号发生器的连接和设置方法：掌握频谱分析仪测量电路频响特性的方法。 三、考核方式 平时成绩25%，实验15%，期末考试60% (1)平时成绩主要以考勤和各章作业、报告为考核依据，比重25%： (2)实验成绩主要以实验结果和实验报告作为考核依据，比重15%： (3)期末考试比重占总成绩60%，闭卷考试，卷面满分100分，120分钟考试时间。 四、教材及参考资料 主讲教材： 古天祥等编著，电子测量原理（第1版），机械工业出版社出版，2004.9。 辅助教材： 田书林等编著，电子测量技术（第1版），机械工业出版社，2012,5。 参考资料： 1.《电子测量原理》精品课程网站 2.蒋换文，孙续编著，电子测量（第2版），中国计量出版社，1988 3.陈光禹，王厚军等编著，现代测试技术（第1版），电子科技大学出版社，2002
内容：使用直流电源、任意波形发生器、数字存储示波器完成实验电路板上三角波、方 波、正弦波电路的测量并记录波形的关键参数。使用电桥法测量电容、电感。 要求：熟悉三角波，方波，正弦波发生电路，掌握其电路原理；掌握函数/任意波形发 生器和数字存储示波器的使用方法；通过不同的电路实现波形的转换，并测量其波形主要参 数；掌握交流电桥结构特点；学习和掌握交流电桥的平衡及调节平衡的方法，掌握交流电桥 测电感、电容的方法 （3）简易 RF 接收机测量（3 学时） 内容：使用频谱仪测量 RF 接收机的接收灵敏度、接收带宽以及动态范围。 要求：理解 RF 接收机的接收灵敏度、带宽以及动态范围的物理意义；掌握频谱分析仪 的基本操作方法；掌握 RF 接收机的工作原理及组成；掌握 RF 接收机的测试方法； 掌握调 频接收机的设计方法。 （4）微带巴伦电路频响测量（3 学时） 内容：使用频谱仪、高频信号发生器测量无源微带巴伦电路的幅频特性。 要求：了解微带巴伦电路的原理；了解高频测量频响特性的注意事项；掌握频谱分析仪、 高频信号发生器的连接和设置方法；掌握频谱分析仪测量电路频响特性的方法。 三、考核方式 平时成绩 25%，实验 15%，期末考试 60% （1）平时成绩主要以考勤和各章作业、报告为考核依据，比重 25%； （2）实验成绩主要以实验结果和实验报告作为考核依据，比重 15%； （3）期末考试比重占总成绩 60%，闭卷考试，卷面满分 100 分，120 分钟考试时间。 四、教材及参考资料 主讲教材： 古天祥等编著，电子测量原理（第 1 版），机械工业出版社出版，2004.9。 辅助教材： 田书林等编著，电子测量技术（第 1 版），机械工业出版社，2012，5。 参考资料： 1．《电子测量原理》精品课程网站 2．蒋换文，孙续编著，电子测量(第 2 版)，中国计量出版社，1988 3. 陈光禹，王厚军等编著，现代测试技术(第 1 版)，电子科技大学出版社，2002