电子测量技术

在科学研究中，科学是从测量开始的，没有测量就没有科学，科学技术的重大发现和创新离不开测量与仪器。在人类的生产生活中，没有测量，就无法开展生产;没有测量，就不能完成产品的买卖。同时，随着测量手段的提高，测量结果越来越准确，产品的生产质量也随之提高，进而改善人们的生活水平。因此，测量在人类的生产和生活当中占有非常重要的地位，也是人类认识世界的必要手段。测量和仪器作为获取信息的主要手段，是信息技术的源头，发达国家都将测量与仪器技术的进步作为重要的国家发展战略，其整体发展水平成为国家综合国力强弱的重要标志之一。随着信息时代和网络时代的来临，测量学科与电子、通信、计算机、材料、系统工程等学科深度融合、相互促进，推动着测量技术和测量仪器的不断进步。
本书是2011年高等教育出版社出版的《电子测量技术》的修订版本，本书分为四大篇。第1篇是电子测量基础知识，由第1、2章组成，首先简要介绍了测量、电子测量和计量等基本概念，以及电子测量仪器与自动测试系统的发展历史和现状，然后系统讲述了测量误差理论和测量数据处理方法，在此基础上，引出了测量不确定度的概念，并详细介绍了测量不确定度的评定方法。第2篇是关于基础电量的测量和信号发生器的内容，包括三章内容，在第3章和第4章中，详细介绍了时间、频率、电压、阻抗等基础电量的测量原理和测量方法，在第5章中介绍了信号发生器的多种电路结构与实现原理及方法，重点讲述了直接数字频率合成、直接数字波形合成及锁相环三种频率合成的关键技术。第3篇以三章的篇幅介绍了信号的显示、分析与测量。这一部分以被测电量（信号）的采集、存储、显示、测量与分析为经线，以时域、频域、数据域为纬线来进行有机组织，详细介绍了数字存储示波器、外差式频谱分析仪和逻辑分析仪的结构、原理和关键技术。第4篇介绍测试自动化领域的关键技术和前沿知识，详细介绍了测试系统中的各种总线技术和基于虚拟仪器测试系统规范，以及自动测试系统的组建和软件开发等，最后，简要介绍了下一代自动测试系统的概念和发展情况。
相对于2011年版的《电子测量技术》，本书主要做了以下几个方面的修订。首先，更正了原有版本中的部分编辑错误，包括文字、图表等。其次，更新了部分章节的内容，主要有：第5章信号发生器中，增加了DDFS-PLL频率合成和集成频率合成器的内容，这些内容把前面的知识结合起来，给出了完整的频率合成方案；第7章频域测量中，增加了矢量网络分析仪的内容，完善了频域测量的知识体系。最后，优化了一些测量原理、工作过程的描述，使读者更容易理解。
本课程的教学参考学时是32学时或48学时。如果采用32学时授课，对于书中标有“*”的章节不做讲述，其他章节的建议学时安排为：第1章1学时，第2、3、4章各3学时，第5、6、7、9章各4学时，第8章2学时，课内试验4学时。如果采用48学时授课，建议学时安排为：第1章1学时，第2、3、4章各5学时，第5章6学时，第6、7章各5学时，第8章2学时，第9章8学时，课内试验4学时，习题课和复习2学时。本书在每章（第1章除外）后面附有习题与思考题，其中最后一至两道题为综合性练习题，旨在提高学生综合运用所学知识的能力，教师可根据情况选择布置。
本书是根据作者及其所在电子测量课程组全体教师多年来从事电子测量教学工作的体会，在历年的讲稿和讲义的基础上，借鉴国内外有关资料、教材的优点，并充分吸收本领域的最新发展成果编写而成的。在编写过程中，作者再一次领会了电子测量这门学科的深厚历史积淀，深刻体会到其中蕴含的很多科学内涵和哲理，也感受到电子测量界同仁积极进取的科学精神，感受到他们在科技创新方面的激情和智慧。电子测量的历史可以追溯到电学创始之初的19世纪，然而其近年来的发展仍有巨大的活力且发展十分迅速。作者希望本书能够传承电子测量界的一贯科学精神，对电子测量的教学及学术水平的提高做出微薄的贡献。
本书共计9章。其中，第3章由梁坤编写，第4章由王洪伟编写，第5章由张丹编写，第6章由陈嵩编写，第7章由王明江编写，其他章节均由朱云编写。杜吉伟和赵传猛工程师为本书提供了许多资料，在此对他们表示感谢。本书承赵会兵教授审阅，他对本书提出了许多宝贵的修改意见，衷心感谢他的辛勤工作。在编写过程中，也得到了北京交通大学电子信息工程学院许多同事的热情支持和帮助，在此，对他们一并表示诚挚的谢意。
由于作者水平有限，书中一定存在许多错误和不足之处，恳请读者批评指正。联系方式：yzhu@bjtu.edu.cn。

作者2023年8月于北京交通大学

"本书在讲述电子测量基本概念、测量不确定度和测量数据处理知识的基础上，重点讲述了时间、频率、电压、阻抗、波形、频谱等基础电量和信号特性的测量原理和方法，详细介绍了电子计数器、数字电压表、信号发生器、数字存储示波器、频谱分析仪、网络分析仪及逻辑分析仪等常规测量仪器的结构和原理，系统介绍了测量自动化技术的发展历程及**进展。 本书是根据作者及其所在电子测量课程组全体教师多年来从事电子测量教学工作的体会，在历年的讲稿和讲义的基础上，借鉴国内外有关资料、教材的优点，结合电子测量所涵盖的各个测量领域的新技术、新方法，并充分吸收测量领域的**发展成果编写而成的。本书内容取舍恰当，既突出技术性、新颖性，又不失必要的理论基础；对于测量原理的讲述，力求重点突出、条理清晰、深入浅出，强调启发性，培养学生的创新精神；对于测量方法则侧重于归纳和比较。 本书主要面向高等学校电子信息类本科生而写，可作为高校通信、电子、自动化、电气等专业教材，也可作为在职专业人员的继续教育教材或相关工程技术人员的参考、培训教材。"

朱云，北京交通大学电子信息工程学院硕士研究生导师，主要研究方向：电磁兼容理论、电子设备电磁兼容设计、电磁骚扰测量、电磁兼容标准、电磁骚扰诊断与防护、自动测试系统集成、自动测试系统软件开发与设计。

第1篇电子测量基础知识
第1章绪论
11测量、电子测量和计量
111测量的定义
112电子测量的概念、内容和特点
113计量及其他相关概念
12电子测量仪器及测试系统
121电子测量仪器
122自动测试系统
123仪器与自动测试技术的发展趋势
13本课程的任务
第2章测量误差理论和测量数据处理
21测量误差理论概述
211基本概念
212测量误差的表达式
213测量误差的分类及特点
22测量数据的处理与估计
221随机误差的处理与估计
222系统误差的处理
223粗大误差的处理
224误差的合成与分配
225非等精密度测量和加权平均
226测量数据处理
23测量不确定度 
第2篇基础电量的测量与信号发生器
第3章时间和频率的测量
31引言
311时频测量的意义
312秒定义的变迁
313时标的演变
32时频测量技术
321时频测量仪器
322电子计数器
33常规电子计数器
331常规电子计数器的基本测量功能
332常规电子计数器的关键电路
333常规电子计数器的测量误差分析
34提高测量准确度的方法
341倒数计数器
342平均测量技术
343模拟内插法
344游标法
35微波计数器
36调制域分析
37电子计数器的应用
371电子计数器的技术指标
372现代电子计数器的使用注意事项
373现代电子计数器的发展趋势
38时间频率远程测量技术
381全球导航卫星系统时间频率传递
382卫星双向时间频率传递
383光纤时间频率传递
384网络时间传递
第4章电压测量
41引言
411电压测量的意义
412用于电压测量的仪器
413电压测量的技术要求
42采用模拟技术的电压测量
421模拟直流电压表
422交流电压的表征
423模拟交流电压表
424电平表
43采用数字技术的电压测量
431数字电压表的基本原理
432数字电压表中的模数转换器
433数字电压表的技术参数
44基于电压测量的其他仪器
441数字万用表
442LCR测量仪
第5章信号发生器
51引言
511信号发生器的用途
512信号发生器产生的信号类型
513信号发生器的分类
52信号发生器的基本原理
521信号产生的基本方法
522信号发生器的主要技术指标
53信号发生器中的关键技术
531直接数字频率合成
532直接数字波形合成
533锁相环
54典型信号发生器及其应用
541波形/函数发生器
542任意波形发生器
543脉冲码型和噪声发生器
第3篇信号的显示、分析与测量
第6章时域测量
61引言
62模拟示波器
621模拟示波器的基本结构
622波形显示的基本原理
623触发电路
63数字存储示波器的基本原理
631数字存储示波器的基本结构
632数字存储示波器的基本特点
64数字存储示波器的组成和关键技术
641模拟前端与模拟带宽
642采样率与采样技术
643存储深度与存储技术
644触发方式
645采集模式
646显示模式与显示技术
647测量与分析功能
65示波器的技术参数
66示波器的使用
第7章频域测量
71引言
711时域和频域的关系
712频域测量概述
713频谱分析仪
714网络分析仪
72傅里叶分析仪
721傅里叶分析仪的组成和原理
722傅里叶分析仪中的数字信号处理
723傅里叶分析仪性能指标
73外差式频谱分析仪
731扫描滤波式与外差式频谱分析
732外差式频谱分析仪的组成
733外差式频谱分析仪各模块原理与功能
734使用外差式频谱分析仪需要设置的工作参数
735外差式频谱分析仪性能指标及参数约束关系
74矢量网络分析仪
741S-参数与网络分析
742矢量网络分析仪的组成原理
743矢量网络分析仪的主要参数指标
744矢量网络分析仪的使用
75频域测量的发展趋势
第8章数据域测量
81引言
811数据域测量的概念
812数据域测量的特点和方法
813数据域测量的仪器
82逻辑分析仪的原理及关键技术
821逻辑分析仪的基本原理
822逻辑分析仪的采样
823逻辑分析仪的触发
824逻辑分析仪的存储
825逻辑分析仪的显示与分析
826逻辑分析仪的探头
827逻辑分析仪的易用性设计
83逻辑分析仪的应用
831逻辑定时分析仪的基本应用
832逻辑状态分析仪的基本应用
833逻辑分析仪的典型应用
第4篇测试自动化
第9章测试自动化
91组建自动测试系统
92自动测试系统中的总线技术
921GPIB总线
922V 线
923P 线
924L 线
93自动测试系统的软件设计
931软件架构
932仪器驱动器
933软件开发环境
934软件开发示例
94下一代自动测试系统
附录At分布在对称区间的积分表
附录B肖维纳准则表
附录C格拉布斯准则表
附录DIEEE 4882标准
D1IEEE 4882的内容和应用范围
D2IEEE 488接口系统的消息交换
D3IEEE 4882公用命令
附录E可程控仪器标准命令SCPI
附录F史密斯圆图
参考文献
索引（汉语拼音顺序）33357991214161919192024272733373942444767676767686971737474778187879091929498101101104105106106108109110112112112112113114114116118121123123125137141141144150150150151155156156163166166176180195195197202207207209209209211214214215215215219228230235238240243246253253253255256258259259260261262262263265274274282282284286289295298298298298301303303306308311313315316317317319320327327329331341349354360361364373377380387389390391391392393396398401403

"本书在讲述电子测量基本概念、测量不确定度和测量数据处理知识的基础上，重点讲述了时间、频率、电压、阻抗、波形、频谱等基础电量和信号特性的测量原理和方法，详细介绍了电子计数器、数字电压表、信号发生器、数字存储示波器、频谱分析仪、网络分析仪及逻辑分析仪等常规测量仪器的结构和原理，系统介绍了测量自动化技术的发展历程及**进展。 本书是根据作者及其所在电子测量课程组全体教师多年来从事电子测量教学工作的体会，在历年的讲稿和讲义的基础上，借鉴国内外有关资料、教材的优点，结合电子测量所涵盖的各个测量领域的新技术、新方法，并充分吸收测量领域的**发展成果编写而成的。本书内容取舍恰当，既突出技术性、新颖性，又不失必要的理论基础；对于测量原理的讲述，力求重点突出、条理清晰、深入浅出，强调启发性，培养学生的创新精神；对于测量方法则侧重于归纳和比较。 本书主要面向高等学校电子信息类本科生而写，可作为高校通信、电子、自动化、电气等专业教材，也可作为在职专业人员的继续教育教材或相关工程技术人员的参考、培训教材。"

朱云，北京交通大学电子信息工程学院硕士研究生导师，主要研究方向：电磁兼容理论、电子设备电磁兼容设计、电磁骚扰测量、电磁兼容标准、电磁骚扰诊断与防护、自动测试系统集成、自动测试系统软件开发与设计。