第 11章第 11章
11.1 科学制定测量方案
11.2 正确使用和维护电子测量仪器
11.3 电子测量设备的优化配置与优化设计第 11章
11.1 科学制定测量方案
11.1.1 测量任务的分析在受理了测量任务之后,第一件工作就是要对该任务进行详尽的分析 。 要分清楚所要进行的是电量测量,还是非电量测量； 是简单的直接测量,还是复杂的组合测量； 是时间域测量,频率域测量,还是调制域测量； 是低频测量,还是高频测量 。 此外,还要进一步分析该测量对实时性,准确度的具体要求 。
第 11章
11.1.2
电子测量仪器是完成电子测量任务的基本工具 。
当测量任务与方法确定以后,十分重要的工作就是选择测量仪表 。 在具体的选择过程中要注意两方面的问题 。 一是测试功能的针对性 。
第 11章
11.1.3
任何测量都是有条件的测量 。 测量环境主要包括测量设备工作的温度,湿度,压力,供电电源的频率,
幅度,平稳性等等 。 有些对电磁干扰比较敏感的测量,
要在电磁屏蔽室里进行 。 另外有些测量,如产品的可靠性测量,要在特定条件下长时间地连续进行 。
第 11章
11.1.4
实际的测量,可以是由一台仪器去测试一个或多个参数,也可以是由多台仪器相互配合测量一个过程的多个参数 。 现代电子测量更多的是将带有接口的程控仪器和被测对象,通用计算机组成测量系统 。 单一的测量系统构成如图 11.1所示 。
多仪器组成的自动测量系统如图 11.2所示 。
第 11章图 11.1 单一的测量系统构成被测对象 传感器 测试仪器 计算机第 11章图 11.2 多仪器组成的自动测量系统计算机 操作者仪器 1
传感器 1
被测对象仪器 2
传感器 2
仪器 n
传感器 n
…
…
第 11章
11.1.5
用单一仪器进行单一参数的测量,往往按仪器的技术规范进行操作 。 对于较为复杂的测量,特别是一些非标准和非常规的测量,在确定测量方案时,要制定具体的操作步骤,方法,形成测量程序,也称操作定义,以书面的形式,让实际测量者在测量时严格照章执行 。 例如,为测定某压控振荡器的压控特性,制定如下测量流程 (见图 11.3)：
第 11章图 11.3 压控振荡器的压控特性测量可调电压压控振荡器频率输出端压控端直流电源 E 3 1 2 A
＋ 1 2 V
第 11章
（ 1） 将 E312A型数字频率计接于压控振荡器的输出端；
（ 2） 用 YB3203型直流电源给压控振荡器加上 +12
V直流电源；
（ 3） 将 YB3203型直流电源的可调电压加于压控振荡器的压控电压端口,使控制电压为零；
（ 4） 可调电压增加 0.5 V,记录 E312A的数值；
（ 5） 每次可调电压增加 0.5 V,重复
（ 4） 的操作过程；
（ 6） 绘出 U-f曲线 。
第 11章
11.2 正确使用和维护电子测量仪器
11.2.1
例如,有如图 11.4所示的这样一个电路,在该电路输入端加入幅度为 100 mV,频率为 20 MHz的正弦信号,
用一台 40 MHz的示波器来分别观察 A点与 B点的波形,
当示波器探头衰减器处于 1∶ 1状态时,测量者会发现 B
点波形大于 A点的波形,似乎以 BG2为核心的射随电路有放大作用,这是与理论相对立的 。
第 11章图 11.4 某放大器电路信号入
0,1? F
2 7 k?
2 7 k? 1 0 0?
V
1
7 0 0?
0,1? F
2 7 k?
2 7 k?
V
2
1 5 k?
U
CC
B
1 0 0? A
第 11章
11.2.2
在测量条件受限或测量精度不是十分苛刻的场合,
往往可以通过对现有测量仪表的变通使用或适当增加附加设备来扩展其功能,以完成在通常规则下难以完成的测量任务 。
11.2.3 电子测量设备的检查,
作为一种电子产品,经过一段时间的使用,免不了出现一些问题 。 关键是要及时发现,并加以维修与校正 。
第 11章
11.3
11.3.1
要做好电子测量设备的优化配置,大致需遵循以下几项原则：
（ 1） 系统性原则 。
（ 2） 先进性原则 。
（ 3） 经济性原则 。
第 11章
11.3.2
具体设计要求可概括为以下几点：
（ 1） 技术要新 。
（ 2） 功能要全 。
（ 3） 成本要低 。
（ 4） 应用要广 。
第 11章
11.3.3
按照优化设计的思想研制具有综合优势的多用途电子测量设备,近年来取得了长足的发展 。
由中国人民解放军理工大学通信工程学院联合有关院校研制的 IST-B智能信号测试仪是一个具有代表性的产品,其外形如图 11.5所示 。
第 11章图 11.5 IST-B智能信号测试仪第 11章
IST-B智能信号测试仪简要组成框图如图 11.6所示 。
第 11章图 11.6 IST-B智能信号测试仪简要组成框图信号检测模块控制与处理单元
( M C U & D S P )
信号产生模块检测探头输入信号产生输出键盘输入
3 2 0 × 2 4 0
L C D 显示通信接口计算机电源
…
第 11章该仪表的主要功能及特性如下：
（ 1） 频率测量 （ f,10 Hz~50 MHz） 。
（ 2） 幅度测量 （ U,0~20 V,f,50Hz~30 MHz） 。
（ 3） 频率分析 （ f,50 Hz~5 MHz） 。
（ 4） 波形采集与显示 （ f,50 Hz~5 MHz） 。
（ 5） 失真度测量 （ f,50 Hz~20 kHz） 。
第 11章
（ 6） 扫频测量 （ f,50 Hz~30 MHz） 。
（ 7） 误码测量 。
（ 8） 任意波形产生 （ 正弦波,方波,三角波,锯齿波,脉冲,升余弦等 ） 。
（ 9） 高频信号产生 （ 正弦,调幅,调频 ） 。
（ 10） 噪声与伪随机序列产生 。
11.1 科学制定测量方案
11.2 正确使用和维护电子测量仪器
11.3 电子测量设备的优化配置与优化设计第 11章
11.1 科学制定测量方案
11.1.1 测量任务的分析在受理了测量任务之后,第一件工作就是要对该任务进行详尽的分析 。 要分清楚所要进行的是电量测量,还是非电量测量； 是简单的直接测量,还是复杂的组合测量； 是时间域测量,频率域测量,还是调制域测量； 是低频测量,还是高频测量 。 此外,还要进一步分析该测量对实时性,准确度的具体要求 。
第 11章
11.1.2
电子测量仪器是完成电子测量任务的基本工具 。
当测量任务与方法确定以后,十分重要的工作就是选择测量仪表 。 在具体的选择过程中要注意两方面的问题 。 一是测试功能的针对性 。
第 11章
11.1.3
任何测量都是有条件的测量 。 测量环境主要包括测量设备工作的温度,湿度,压力,供电电源的频率,
幅度,平稳性等等 。 有些对电磁干扰比较敏感的测量,
要在电磁屏蔽室里进行 。 另外有些测量,如产品的可靠性测量,要在特定条件下长时间地连续进行 。
第 11章
11.1.4
实际的测量,可以是由一台仪器去测试一个或多个参数,也可以是由多台仪器相互配合测量一个过程的多个参数 。 现代电子测量更多的是将带有接口的程控仪器和被测对象,通用计算机组成测量系统 。 单一的测量系统构成如图 11.1所示 。
多仪器组成的自动测量系统如图 11.2所示 。
第 11章图 11.1 单一的测量系统构成被测对象 传感器 测试仪器 计算机第 11章图 11.2 多仪器组成的自动测量系统计算机 操作者仪器 1
传感器 1
被测对象仪器 2
传感器 2
仪器 n
传感器 n
…
…
第 11章
11.1.5
用单一仪器进行单一参数的测量,往往按仪器的技术规范进行操作 。 对于较为复杂的测量,特别是一些非标准和非常规的测量,在确定测量方案时,要制定具体的操作步骤,方法,形成测量程序,也称操作定义,以书面的形式,让实际测量者在测量时严格照章执行 。 例如,为测定某压控振荡器的压控特性,制定如下测量流程 (见图 11.3)：
第 11章图 11.3 压控振荡器的压控特性测量可调电压压控振荡器频率输出端压控端直流电源 E 3 1 2 A
＋ 1 2 V
第 11章
（ 1） 将 E312A型数字频率计接于压控振荡器的输出端；
（ 2） 用 YB3203型直流电源给压控振荡器加上 +12
V直流电源；
（ 3） 将 YB3203型直流电源的可调电压加于压控振荡器的压控电压端口,使控制电压为零；
（ 4） 可调电压增加 0.5 V,记录 E312A的数值；
（ 5） 每次可调电压增加 0.5 V,重复
（ 4） 的操作过程；
（ 6） 绘出 U-f曲线 。
第 11章
11.2 正确使用和维护电子测量仪器
11.2.1
例如,有如图 11.4所示的这样一个电路,在该电路输入端加入幅度为 100 mV,频率为 20 MHz的正弦信号,
用一台 40 MHz的示波器来分别观察 A点与 B点的波形,
当示波器探头衰减器处于 1∶ 1状态时,测量者会发现 B
点波形大于 A点的波形,似乎以 BG2为核心的射随电路有放大作用,这是与理论相对立的 。
第 11章图 11.4 某放大器电路信号入
0,1? F
2 7 k?
2 7 k? 1 0 0?
V
1
7 0 0?
0,1? F
2 7 k?
2 7 k?
V
2
1 5 k?
U
CC
B
1 0 0? A
第 11章
11.2.2
在测量条件受限或测量精度不是十分苛刻的场合,
往往可以通过对现有测量仪表的变通使用或适当增加附加设备来扩展其功能,以完成在通常规则下难以完成的测量任务 。
11.2.3 电子测量设备的检查,
作为一种电子产品,经过一段时间的使用,免不了出现一些问题 。 关键是要及时发现,并加以维修与校正 。
第 11章
11.3
11.3.1
要做好电子测量设备的优化配置,大致需遵循以下几项原则：
（ 1） 系统性原则 。
（ 2） 先进性原则 。
（ 3） 经济性原则 。
第 11章
11.3.2
具体设计要求可概括为以下几点：
（ 1） 技术要新 。
（ 2） 功能要全 。
（ 3） 成本要低 。
（ 4） 应用要广 。
第 11章
11.3.3
按照优化设计的思想研制具有综合优势的多用途电子测量设备,近年来取得了长足的发展 。
由中国人民解放军理工大学通信工程学院联合有关院校研制的 IST-B智能信号测试仪是一个具有代表性的产品,其外形如图 11.5所示 。
第 11章图 11.5 IST-B智能信号测试仪第 11章
IST-B智能信号测试仪简要组成框图如图 11.6所示 。
第 11章图 11.6 IST-B智能信号测试仪简要组成框图信号检测模块控制与处理单元
( M C U & D S P )
信号产生模块检测探头输入信号产生输出键盘输入
3 2 0 × 2 4 0
L C D 显示通信接口计算机电源
…
第 11章该仪表的主要功能及特性如下：
（ 1） 频率测量 （ f,10 Hz~50 MHz） 。
（ 2） 幅度测量 （ U,0~20 V,f,50Hz~30 MHz） 。
（ 3） 频率分析 （ f,50 Hz~5 MHz） 。
（ 4） 波形采集与显示 （ f,50 Hz~5 MHz） 。
（ 5） 失真度测量 （ f,50 Hz~20 kHz） 。
第 11章
（ 6） 扫频测量 （ f,50 Hz~30 MHz） 。
（ 7） 误码测量 。
（ 8） 任意波形产生 （ 正弦波,方波,三角波,锯齿波,脉冲,升余弦等 ） 。
（ 9） 高频信号产生 （ 正弦,调幅,调频 ） 。
（ 10） 噪声与伪随机序列产生 。
