电子测量与仪器第三版.ppt

电子测量技术电子测量技术陈勐勐陈勐勐上课教材：上课教材：电子工业出版社，陈尚松等，电子测量与仪器第三版具体课时安排：具体课时安排：3030学时理论学时理论 +12+12学时实验学时实验v考核办法:平时实验20%、作业与出勤等20%、理论考试60%v理论考试内容：作业60%、课堂重点强调的内容20%、课堂未强调内容10%、实验知识10%注：以上内容稍加改动即为试题v考试形式：闭卷本课程的任务v掌握通用电子测量技术的基本测量原理和测量方法v具备一定的误差理论知识和数据处理能力v了解通用电子测量仪器的技术性能v理解基本电信号参数、电路元器件参数的概念和基本测量方法v熟悉现代电子测量技术中的智能仪器、虚拟仪器、合成仪器第1章 绪 论 1.1 1.1 测量概述测量概述1.2 1.2 电子测量仪器概述电子测量仪器概述 1.3 1.3 计量的基本概念计量的基本概念1.4 1.4 电子测量仪器的发展概况电子测量仪器的发展概况 1.5 1.5 本课程任务本课程任务 测量 是人类认识和改造世界的一种重要手段。对客观事物的认识过程中，需要进行定性分析 定量研究，定量就需要进行测量。1.1 测量概述测量测量的定义 测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。测量技术测量技术获取信息获取信息通信技术通信技术传递信息传递信息 计算机技术计算机技术处理信息处理信息被称为信息社会三大支柱被称为信息社会三大支柱测量是信息的源头技术测量是信息的源头技术 （测控技术，先要测，才能控）（测控技术，先要测，才能控）测量水平的高低可以反映出一个国家科学技术发展的状况。测量水平的高低可以反映出一个国家科学技术发展的状况。提高测量水平，实现测量手段的现代化，是实现科学技术和生产提高测量水平，实现测量手段的现代化，是实现科学技术和生产现代化的重要条件和明显标志。现代化的重要条件和明显标志。1.1 测量概述测量的意义测量的意义v日常生活中处处离不开测量v科学的进步和发展离不开测量，离开测量就不会有真正的科学。没有望远镜就没有天没有望远镜就没有天文学，没有显微镜就文学，没有显微镜就没有细胞学，没有指没有细胞学，没有指南针就没有航海事业南针就没有航海事业 测量的意义1.1 测量概述测量的意义著名科学家著名科学家著名科学家著名科学家钱学森钱学森钱学森钱学森院士明确指出：院士明确指出：院士明确指出：院士明确指出：信息技术包括测量技术、计算机信息技术包括测量技术、计算机信息技术包括测量技术、计算机信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术。测量技术对信技术和通信技术。测量技术对信技术和通信技术。测量技术对信技术和通信技术。测量技术对信息进行采集和处理，是信息技术息进行采集和处理，是信息技术息进行采集和处理，是信息技术息进行采集和处理，是信息技术的源头，是关键中的关键。的源头，是关键中的关键。的源头，是关键中的关键。的源头，是关键中的关键。”王大珩王大珩王大珩王大珩院士说：院士说：院士说：院士说：“计量测试和仪器仪表技术就是信息技术计量测试和仪器仪表技术就是信息技术计量测试和仪器仪表技术就是信息技术计量测试和仪器仪表技术就是信息技术的组成部分，而且是不可或缺的重要组成的组成部分，而且是不可或缺的重要组成的组成部分，而且是不可或缺的重要组成的组成部分，而且是不可或缺的重要组成部分部分部分部分”。作为对信息进行采集、测量、处。作为对信息进行采集、测量、处。作为对信息进行采集、测量、处。作为对信息进行采集、测量、处理和控制的重要基础手段和设备，广泛应理和控制的重要基础手段和设备，广泛应理和控制的重要基础手段和设备，广泛应理和控制的重要基础手段和设备，广泛应用于国民经济各行各业。用于国民经济各行各业。用于国民经济各行各业。用于国民经济各行各业。”两弹一星元勋王大珩两弹一星元勋王大珩 中国科学院院士，中国工程院院士。我国现代光学技术及光中国科学院院士，中国工程院院士。我国现代光学技术及光学工程的开拓者和奠基人之一。学工程的开拓者和奠基人之一。19991999年荣获年荣获“两弹一星功勋奖章两弹一星功勋奖章”。v根据测量结果的方法分类 1）直接测量v在仪器上直接获得测量结果并进行读数，称为直接测量。v如用频率计测量频率。2）间接测量v在这种测量中，是测量一个与被测量有着某种函数关系的量，再利用函数关系计算出被测量。v如测量放大电路的集电极电流，我们可以测量发射极上电阻的电压，再通过部分电路的欧姆定律计算出集电极电流。1.1 测量概述测量方法3）.组合测量法v在测量中被测量值不能一次得出结果，需要通过测量几个未知量，然后通过被测量与这几个未知量之间的方程组求解，得到被测量的结果。v例如，在电阻与温度的关系式：Rt=R201+（t-20）+(t-20)2中的和测定。可以方程求解vRt1=R201+（t1-20）+(t1-20)2vRt2=R201+（t2-20）+(t2-20)2v 解出和的这些测量结果。1.1 测量概述测量方法v按获得读数的方法分类按获得读数的方法分类1 1）.直读法直读法v 用能够用能够直接指示或显示直接指示或显示被测参数的电子仪器进被测参数的电子仪器进行测量称为直读法。行测量称为直读法。v例如，用电压表测量电压，指针的偏转位置反映了例如，用电压表测量电压，指针的偏转位置反映了被测电压的大小，我们可以直读电压值。被测电压的大小，我们可以直读电压值。1.1 测量概述测量方法 2 2）.比较法比较法v用被测量和已知量进行比较而得到测量参数的方法。用被测量和已知量进行比较而得到测量参数的方法。它有下面几种：它有下面几种：v替代法替代法v在仪器上用已知量的在仪器上用已知量的标准元件代替未知的被测元件，标准元件代替未知的被测元件，如果两如果两次测量仪器的读数相同，则未知量等于已知量。如利用次测量仪器的读数相同，则未知量等于已知量。如利用Q Q表表测量电感量。测量电感量。v差值法差值法v仪器测量的读数是未知量和标准已知量的差值。仪器测量的读数是未知量和标准已知量的差值。1.1 测量概述测量方法电子测量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。电子测量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。电子测量是测量领域的主要组成部分。电子测量是测量领域的主要组成部分。(二次表二次表)电子测量仪器传感器电电 量量非电量非电量(一次表一次表)1.2 电子测量概述电子测量的内容电子测量的内容广义讲：凡是利用了电子技术进行的测量广义讲：凡是利用了电子技术进行的测量 电子测量的基础：电子测量的基础：频率、时间、电压、相位、阻抗频率、时间、电压、相位、阻抗狭义讲狭义讲：在电子学中有关电量的量值：在电子学中有关电量的量值 1.2 电子测量概述狭义电子测量的内容主要包括：狭义电子测量的内容主要包括：（1 1）能量的测量）能量的测量能量的测量指的是对电流、电压、功率、电场强度等参量能量的测量指的是对电流、电压、功率、电场强度等参量的测量。的测量。（2 2）电路参数的测量）电路参数的测量电路参数的测量指的是对电阻、电感、电容、阻抗、品质电路参数的测量指的是对电阻、电感、电容、阻抗、品质因数、损耗率等参量的测量。因数、损耗率等参量的测量。（3 3）信号特性的测量）信号特性的测量信号特性的测量指的是对频率、周期、时间、相位、调制信号特性的测量指的是对频率、周期、时间、相位、调制系数、失真度等参量的测量。系数、失真度等参量的测量。（4 4）电子设备性能的测量）电子设备性能的测量电子设备性能的测量指的是对通频带、选择性、放大倍数、电子设备性能的测量指的是对通频带、选择性、放大倍数、衰减量、灵敏度、信噪比等参量的测量。衰减量、灵敏度、信噪比等参量的测量。（5 5）特性曲线的测量）特性曲线的测量特性曲线的测量指的是对幅频特性、相频特性、器件特性特性曲线的测量指的是对幅频特性、相频特性、器件特性等特性曲线的测量。等特性曲线的测量。1.2 电子测量概述上述各种参量中上述各种参量中频率、时间、电压、相位、阻抗等是基本参量，其他的为派生参量，基本参量的测量是派生参量测量的基础。电压测量是最基本、最重要的测量内容1.2 电子测量概述电子测量的特点电子测量的特点（1 1）测量频率范围宽。）测量频率范围宽。被测信号的频率范围除测量直流外，被测信号的频率范围除测量直流外，测量交流信号的频率范围低至测量交流信号的频率范围低至1010-6-6HzHz以下，高至以下，高至THzTHz（1THz=101THz=101212HzHz）（2 2）量程范围宽。）量程范围宽。如数字万用表对电压测量由纳伏（如数字万用表对电压测量由纳伏（nVnV）级至千伏（级至千伏（kVkV）级电压，量程达）级电压，量程达1212个数量级个数量级 （3 3）测量准确度高。）测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时间进例如，用电子测量方法对频率和时间进行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准，可以使行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准，可以使测量准确度达到测量准确度达到1010-13-131010-14-14的数量级。的数量级。（4 4）测量速度快。）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁波传因为电子测量是通过电子运动和电磁波传播进行工作播进行工作 （5 5）易于实现遥测）易于实现遥测 ：遥测，遥控：遥测，遥控（6 6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化1.2 电子测量概述利用电子技术实现测量的仪表设备，统称为电子测量仪器。利用电子技术实现测量的仪表设备，统称为电子测量仪器。电子测量仪器的电子测量仪器的功能功能：2.2.信号处理与传输信号处理与传输功能：信号调理、模功能：信号调理、模/数、抗干扰、压缩、有数、抗干扰、压缩、有 线或无线传输线或无线传输3.3.显示显示功能：指针在仪表度盘；数码管、液晶或阴极射线管显示功能：指针在仪表度盘；数码管、液晶或阴极射线管显示 测量结果。测量结果。1.1.转换转换功能：电量功能：电量(功率、电流、电阻功率、电流、电阻)电压；非电量电压；非电量电量电量 （电压）（电压）此外，一些先进的仪器，如智能仪器等，还具有数据记录、此外，一些先进的仪器，如智能仪器等，还具有数据记录、处理处理 及自检、自校、报警提示等功能。及自检、自校、报警提示等功能。1.2 电子测量仪器概述电子测量仪器的分类电子测量仪器的分类 按照被测量的特性，电子测量仪器可分为以下几类：按照被测量的特性，电子测量仪器可分为以下几类：1.1.时域测量时域测量 也叫瞬态测量，主要测量被测量的对象随时间变化的规律。也叫瞬态测量，主要测量被测量的对象随时间变化的规律。例如：电压、电流等电参量的瞬时值例如：电压、电流等电参量的瞬时值tu时域（示波器）时域（示波器）1.2 电子测量仪器概述2 2、频域测量、频域测量 又称稳态测量，主要测量测量对象与频率之间的关系。（频谱、又称稳态测量，主要测量测量对象与频率之间的关系。（频谱、功率谱、相位噪声等）功率谱、相位噪声等）例如：放大器的增益、相移等例如：放大器的增益、相移等 f频域（频谱仪）频域（频谱仪）f0u1.2 电子测量仪器概述3 3 数据域数据域-二进制数据流二进制数据流 逻辑分析仪逻辑分析仪 逻辑定时分析仪逻辑定时分析仪 逻辑状态分析仪逻辑状态分析仪 1 0 1 1 0 0 1 01 0 1 1 0 0 1 0 4 4 随机域随机域-噪声、干扰噪声、干扰 5 5 元器件、网络元器件、网络 元件（无源）元件（无源）-R-R、L L、C C、Y Y、Q Q 器件（有源）器件（有源）-半导体器件半导体器件 网络（有网络（有/无源）无源）-传输特性、频率特性等传输特性、频率特性等 1.2 电子测量仪器概述电子测量仪器的主要性能指标u1.精度 测量准确度又称测量精度，它是指测量仪器的读数或测量结果与被测量真值相一致的程度。对精度目前还没有一个公认的、定量的数学表达式，因此常作为一个笼统的概念来使用。包括三个方面：不精密、不正确不精密、不正确 正确欠精密正确欠精密 精密不正确精密不正确 精密正确精密正确1.2 电子测量仪器概述u2.2.稳定性稳定性：稳定性是指在规定的时间区间，其他外界条件恒定不变的情况下，保证仪器示值不变的能力。例例 ，某数字电压表的稳定度为，某数字电压表的稳定度为:（0.008%Um+0.003%Ux)/8h0.008%Um+0.003%Ux)/8h其含义为：其含义为：外界条件不变情况下，在外界条件不变情况下，在8 8小时内，测量同一电压，电压表小时内，测量同一电压，电压表示值在（示值在（0.008%Um+0.003%Ux)0.008%Um+0.003%Ux)范围波动。范围波动。其中：其中：UmUm为电压表相应量程的满度值，为电压表相应量程的满度值，UxUx为示值为示值 1.2 电子测量仪器概述u3 3，输入阻抗，输入阻抗：测量仪表的输入阻抗对测量结果会产生一定的影响。例，某示波器输入阻抗例，某示波器输入阻抗Ri=10M,Ci35pfRi=10M,Ci35pf 1.2 电子测量仪器概述u4 4，灵敏度，灵敏度:灵敏度表示测量仪表对被测量变化的敏感程度，一般定义为测量仪表指示值(指针的偏转角度、数码的变化、位移的大小等)增量y与被测量增量x之比。灵敏度的另一种表述方式叫作分辨力或分辨率，是指测量仪表所能区分的被测量变化的最小值，在数字式仪表中经常使用，同一仪器不同量程的分辨率不同。灵敏度灵敏度=指示量增值指示量增值/被测量增值被测量增值 偏转因数（示波器）偏转因数（示波器）=偏转灵敏度的偏转灵敏度的 倒数，单位：倒数，单位：mv/div mv/div。请思考请思考3mv/div 3mv/div 的含义。的含义。分辨率：测量仪表所能区分的被测量的最小变化量。分辨率：测量仪表所能区分的被测量的最小变化量。请思考数字电压表分辨率为请思考数字电压表分辨率为1V1V的含义。的含义。1.2 电子测量仪器概述u5 5，线性度，线性度:线性度是测量仪表输入/输出特性之一，表示仪表的输出量(示值)随输入量(被测量)变化的规律。1.2 电子测量仪器概述u6 6，频率范围:频率范围是指保证测量仪器其他指标正常工作的有效频率范围1.2 电子测量仪器概述1.3 计量的基本概念 术语：术语：测量（测量（MeasurementMeasurement）-确定量值（数据确定量值（数据/单位）的实验过程单位）的实验过程 测试（测试（TestTest）“测评测评”性测量性测量,界定较模糊。界定较模糊。定性定性体能、智商体能、智商定量定量0/10/1、A A 含含 计量计量-权威性的基准测量权威性的基准测量 统一性统一性-单位，方法单位，方法 准确性准确性-建立基准、比对建立基准、比对 法制性法制性-政府、计量局政府、计量局 检测检测-监控性的测量（只要不超出允许的误差范围则认为合格）监控性的测量（只要不超出允许的误差范围则认为合格）没有测量，就谈不上计量；没有计量，测量则失去价值。没有测量，就谈不上计量；没有计量，测量则失去价值。单位和单位制v根据定义而令系数为1的量称为单位。v单位是表征测量结果的重要组成部分，又是对两个同类量值进行比较的基础。v1960年第十一届国际计量大会上正式通过国际单位制SI。v1984年2月国务院颁布了中华人民共和国法定计量单位，决定我国法定计量单位以国际单位制为基础。vSI有7个基本单位1.3 计量的基本概念 基准与传递基准与传递 一级：主基准（国家级：中国计量研究院）一级：主基准（国家级：中国计量研究院）二级：副基准（省、市级计量局）二级：副基准（省、市级计量局）三级：工作基准（县、市级计量局）三级：工作基准（县、市级计量局）实际应用仪表实际应用仪表 量量值值溯溯源源 量量值值传传递递国际计量局国际计量局比比对对-同同级级仪仪表表比比较一致性。较一致性。校校准准-高高级级仪仪表表校校准低级仪表准低级仪表。检检定定-法法定定计计量量部部门门评评定定低低一一等等级级仪仪表表是否合格。是否合格。v国际单位制国际单位制（SISI）的组成国际单位制基本单位国际单位制基本单位 1.3 计量的基本概念 v国际单位制是由国际单位制单位、国际单位制词头和国际单位制的十进倍数单位三部分组成。v国际单位制词头表示使单位增大或缩小的十进倍数。例：10-9sns 1.3 计量的基本概念 1.3 测量结果测量结果测量数值测量结果测量数值.测量单位，测量单位，即：即：计量基准和标准v1.1.基准基准v基基准准用用来来复复现现某某一一基基本本测测量量单单位位的的量量值值，只只用用于于鉴定各种量具的精度，不直接参加测量。鉴定各种量具的精度，不直接参加测量。v(1)(1)一级基准一级基准，又称主基准和国家基准，又称主基准和国家基准v具有最高水平的基准。一个国家只有一个。具有最高水平的基准。一个国家只有一个。v(2)(2)二级基准二级基准，又称副基准，又称副基准v副副基基准准的的量量值值精精度度由由主主基基准准确确定定，用用以以代代替替主主基基准向下传递或代替主基准参加国际比对准向下传递或代替主基准参加国际比对 v(3)(3)三级基准三级基准，又称工作基准，又称工作基准v工工作作基基准准用用来来直直接接向向下下属属标标准准量量具具进进行行量量值值传传递递，用以检定下属计量标准量具的精确度。用以检定下属计量标准量具的精确度。1.3 计量的基本概念 2.2.标准标准v根根据据工工作作基基准准复复现现出出不不同同等等级级的的便便于于经经常常使使用用的的计计量标准量具或仪器量标准量具或仪器，简称标准。，简称标准。v计计量量标标准准的的准准确确度度等等级级在在工工作作基基准准之之下下，工工作作计计量量器具之上。器具之上。v按精度高低又分为一级标准、二级标准和三级标准。按精度高低又分为一级标准、二级标准和三级标准。v通通过过这这些些标标准准经经常常性性地地对对日日常常工工作作仪仪器器进进行行检检定定，确定其量值的精确度大小。确定其量值的精确度大小。v除标准器具外，还有标准物质。除标准器具外，还有标准物质。1.3 计量的基本概念 v3.3.几个术语几个术语v（1 1）计计量量器器具具：凡凡是是能能用用以以直直接接或或间间接接测测出出被被测测对对象象量量值值的的量量具具、计计量量仪仪器器和和计计量量装装置置都都统统称称为为计计量量器器具具。计计量量器器具具按按作作用用可可分分为为计计量量基基准准、计计量量标标准准和和工工作作计计量器具三类。量器具三类。v（2 2）计计量量标标准准器器具具：准准确确度度低低于于计计量量基基准准，用用于于检检定定计量标准或工作计量器具的计量器具。计量标准或工作计量器具的计量器具。v（3 3）工工作作计计量量器器具具：工工作作岗岗位位上上使使用用，不不用用于于进进行行量量值传递，而是直接用来测量被测对象量值的计量器具。值传递，而是直接用来测量被测对象量值的计量器具。1.3 计量的基本概念 v（4 4）比比对对：在在规规定定条条件件下下，对对相相同同准准确确度度等等级级的的同同类类基基准准、标标准准或或工工作作计计量量器器之之间间的的量量值值进进行行比比较较，其其目目的的是考核量值的一致性。是考核量值的一致性。v（5 5）检检定定：是是用用高高一一等等级级准准确确度度的的计计量量器器具具对对低低一一等等级级的的计计量量器器具具进进行行比比较较，以以达达到到全全面面评评定定被被检检计计量量器器具具的的计计量量性性能能是是否否合合格格的的目目的的。一一般般要要求求计计量量标标准准的的准准确确度为被检者的度为被检者的1/31/3到到1/101/10。v（6 6）校校准准：校校准准是是指指被被校校的的计计量量器器具具与与高高一一等等级级的的计计量量标标准准相相比比较较，以以确确定定被被校校计计量量器器具具的的示示值值误误差差（有有时时也包括确定被校器具的其他计量性能）的全部工作。也包括确定被校器具的其他计量性能）的全部工作。v（7 7）量量值值的的传传递递：指指一一个个物物理理量量单单位位通通过过各各级级基基准准、标标准准及及相相应应的的辅辅助助手手段段准准确确地地传传递递到到日日常常工工作作中中所所使使用用的测量仪器、量具，以保证量值统一的全过程。的测量仪器、量具，以保证量值统一的全过程。1.3 计量的基本概念 千克原器模型原件在巴黎原件在巴黎国际计量局国际计量局地下室地下室米原器模型原件在巴黎原件在巴黎国际计量局国际计量局地下室地下室v电子测量仪器的发展v传统仪器v现代仪器v智能仪器v虚拟仪器1.4 电子测量仪器的发展 1.4 电子测量仪器的发展 传统仪器传统仪器 模拟仪器模拟仪器 数字化仪器数字化仪器 指针式三用表指针式三用表 示波器示波器 数码显示仪表数码显示仪表 软硬兼施软硬兼施 多功能多功能 高精度高精度自动化自动化 改进方向改进方向 特点特点 全由硬件组成全由硬件组成 功能单一固定功能单一固定 精度较低精度较低 人工操作人工操作 现代仪器现代仪器 智能化智能化 模块化模块化 虚拟化虚拟化网络化网络化 发展方向发展方向 性能优异功能多性能优异功能多 仪器与计算机融合仪器与计算机融合 硬件与软件结合硬件与软件结合 特点特点 智能仪器智能仪器 程控仪器程控仪器-自动测试系统自动测试系统虚拟仪器虚拟仪器 主要形式主要形式1.4 电子测量仪器的发展 智能仪器智能仪器 (计算机嵌入仪器计算机嵌入仪器)通常人们把内含微处理器和通常人们把内含微处理器和GPIBGPIB接口接口的仪器称为智能仪器的仪器称为智能仪器测测试试模模块块或信号源或信号源智能仪器智能仪器自动测试系统自动测试系统 1.4 电子测量仪器的发展 GPIB GPIB（General-Purpose Interface BusGeneral-Purpose Interface Bus）-通用接口总线通用接口总线 ，是一种工程控制用的协议。最初由，是一种工程控制用的协议。最初由HPHP公司提出，目公司提出，目前成为一种国际标准，遵守的协议为前成为一种国际标准，遵守的协议为IEEE488IEEE488。一般被。一般被用来使用任何编程语言如用来使用任何编程语言如VBVB、VcVc、C+C+实现电脑对仪实现电脑对仪器的控制。当然也有某些仪器制造商自己开发的语言器的控制。当然也有某些仪器制造商自己开发的语言支持支持GPIBGPIB。如。如keithleykeithley公司使用的公司使用的testpointtestpoint，NINI公司的公司的labviewlabview等。实现这种控制首先要被控仪器支持等。实现这种控制首先要被控仪器支持GPIBGPIB，其次，工控机安装其次，工控机安装IEEE488IEEE488卡，并通过卡，并通过gpibgpib线连接两个线连接两个设备。设备。GPIBGPIB比串口控制提高了传输速率和同时支持的设备比串口控制提高了传输速率和同时支持的设备总数。但是目前已经被传输速率更快支持设备总数更总数。但是目前已经被传输速率更快支持设备总数更多的多的lanlan接口替代。接口替代。1.4 电子测量仪器的发展 IEEE-488 IEEE-488 总线是并行总线接口标准。总线是并行总线接口标准。IEEE-488IEEE-488总线总线用来连接系统，如微计算机、数字电压表、数码显示用来连接系统，如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488IEEE-488总线装配起总线装配起来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号，来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号，连接方式为总线方式，仪器设备直接并联于总线上而连接方式为总线方式，仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元，但总线上最多可连接不需中介单元，但总线上最多可连接1515台设备。最大台设备。最大传输距离为传输距离为2020米，信号传输速度一般为米，信号传输速度一般为500KB/s500KB/s，最大，最大传输速度为传输速度为1MB/s1MB/s。1.4 电子测量仪器的发展 虚拟仪器虚拟仪器（仪器融入计算机仪器融入计算机）VIVI，Virtual InstrumentsVirtual Instruments是检测技术与计算机技术和通信技术有机结合是检测技术与计算机技术和通信技术有机结合的产物。它是美国国家仪器（的产物。它是美国国家仪器（NINI，National InstrumentsNational Instruments）公司于）公司于19811981年提出的个人仪器（年提出的个人仪器（Personal Computer InstrumentPersonal Computer Instrument）的）的基础上发展起来的。虚拟仪器基础上发展起来的。虚拟仪器是指在通用计算机上添加一层是指在通用计算机上添加一层软件和一些硬件模块，使用户软件和一些硬件模块，使用户操作这台通用计算机就像操作操作这台通用计算机就像操作一台真实的仪器一样。虚拟仪一台真实的仪器一样。虚拟仪器技术强调软件的作用，提出器技术强调软件的作用，提出了了“软件就是仪器软件就是仪器”的概念。的概念。1.4 电子测量仪器的发展 D/A-D/A-由软件产生测试信号由软件产生测试信号 A/D-A/D-采集测量数据采集测量数据 1 1 数字电压表数字电压表 峰值峰值-搜索正负最大值搜索正负最大值 均值均值 有效值有效值-2 2 存储示波器存储示波器3 3 频谱仪频谱仪虚拟仪器虚拟仪器 举例举例u时域（示波器）时域（示波器）频域（频谱仪）频域（频谱仪）f0ut插卡（模块）插卡（模块）D/AD/AA/DA/D滤波滤波取样取样PCPCDSPDSP被测对象被测对象1.4 电子测量仪器的发展 虚拟仪器的构成方式虚拟仪器的构成方式信号调信号调 理理数据采集卡数据采集卡GPIBGPIB接口仪器接口仪器VXIVXI仪器仪器PXIPXI仪器仪器串口串口/USB/USB仪器仪器现场总线仪器（或设备）现场总线仪器（或设备）GPIBGPIB接口卡接口卡测控对象测控对象LabVIEWLabVIEWLabWindows/CVILabWindows/CVI其它软件开发平台其它软件开发平台PCPC机机/工作站工作站LXILXI仪器仪器1.4 电子测量仪器的发展 未来自动测试系统结构（合成仪器）未来自动测试系统结构（合成仪器）多测试总线的融合！多测试总线的融合！软硬兼施软硬兼施1.4 电子测量仪器的发展 常用实验仪器常用实验仪器1.5 本课程任务v第第二二部部分分测测量量总总论论及及误误差差理理论论，介介绍绍测测量量的的基基本本概概念念、技技术术方方法法及及系系统统组成，误差理论和数据处理等。组成，误差理论和数据处理等。v第第三三部部分分信信号号发发生生器器，信信号号、模模拟拟、合合成成、射射频频合合成成等等多多种种类类型型的的信信号号发生器。发生器。v第第四四部部分分时时域域测测量量，以以示示波波器器为为背背景景介介绍绍时时域域信信号号波波形形的的采采集集、显显示示及及应用技术。应用技术。v第第五五部部分分频频域域测测量量，重重点点讨讨论论频频域域中中的的信信号号频频谱谱和和网网络络性性能能的的测测量量，介介绍测量激励信号源的基本工作原理。绍测量激励信号源的基本工作原理。v第第六六部部分分数数域域测测量量，介介绍绍数数字字系系统统的的基基本本测测量量原原理理和和方方法法，包包括括数数字字信信号的产生、逻辑分析、可测性设计及数字系统测试的典型实例。号的产生、逻辑分析、可测性设计及数字系统测试的典型实例。v第第七七部部分分测测量量系系统统集集成成，阐阐述述组组建建测测量量系系统统的的硬硬件件平平台台、软软件件平平台台、总总线标准、通信技术等。线标准、通信技术等。作业