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(完整版)《电子测量技术》实验指导书
(完整版)《电子测量技术》实验指导书
《电子测量技术》
实 验 指 导 书
（试用版)
周春 金海红 编 写
适用专业： 电子信息工程
通信工程
安徽建筑工业学院电子与信息工程学院
2007年 09月
23
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前 言
随着科学技术的迅速发展，在工业，农业，交通运输，航空航天，国防建设等国民经济的很多领域都广泛应用电子技术，而电子测量又是电子技术中进行信息检测的重要手段，它是一门发展快,应用面宽，，所有电子技术的应用都会成为测量，测试技术的生长点，这在高速发展的信息产业中体现得最为突出。《电子测量技术》课程的开设是使学生掌握近代电子测量的基本原理和方法，熟悉新型电子测量仪器的应用技术，在科学实验中能够制定先进，合理的测量和测试方案。具备正确选用测量仪器，科学严格地处理数据，以获得最佳结果的能力。
由于《电子测量技术》课程的理论性、实践性都非常强，，一方面可以验证和巩固所学的理论知识；另一方面能逐步掌握电子测量技术的一般方法，并能运用理论知识分析解决实际问题。
《电子测量技术》实验适用于电子信息工程、通信工程等专业学生的实践性教学环节,通过该课程的学习，使学生能够熟练掌握电子测量的一般方法，熟练使用通用电子设备如万用表、函数发生器、示波器等等，掌握对实验原始数据的记录及分析处理方法，在此基础上养成严谨认真的科学工作作风，为今后的工作打下良好的基础.
在本课程的学习中,学生应达到如下要求：
1、提前预习课本、实验指导书和参考书籍，巩固和加深对实验中要用到基本理论知识的理解；
2、在实验过程中认真观察分析实验现象,运用所学知识解决实验中发生的问题；
3、能正确使常用的电子仪器设备,如示波器，信号发生器，万用表等等，掌握正确测量方法
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；
4、正确处理实验数据,并完成符合要求的实验报告。
实验简要介绍
序号
实验项目名称
内 容 提 要
主要仪器设备及台套数
实验类型
实验要求
计划学时
每组人数
1
误差分析与
数据处理
1、用万用表测量电阻值，获得20个数据，从而获得被测元件的估计值、方差；
2、用万用表测量信号源所产生的正弦信号的电压,获得20个数据,从而得到该信号电压的估计值及方差
数字万用表1台
信号发生器1台
电阻若干
演示
必做
3
10
2
示波器原理
及应用
掌握通用示波器的基本组成和工作原理，主要控制旋钮的作用及测量电压、时间的基本方法，观察李沙育图形
双踪示波器1台
函数信号发生器1台
演示
必做
3
10
3
电压的测量
使用数字万用表测量频率相同,而波形不同的四种信号电压，根据测量结果利用换算公式计算它们的峰值，有效值及平均值
数字万用表1台
双踪示波器1台
函数信号发生器1台
演示
必做
3
10
4
频谱分析仪
原理及
应用研究
了解频谱分析仪使用方法,熟悉面板按钮,并利用频谱仪测量正弦波及方波及脉冲波形的频谱
频谱分析仪1台
函数信号发生器1台
双踪示波器1台
演示
必做
3
10
合计
12
本实验指导书共包括四个实验，分别是：误差分析与数据处理，示波器原理及应用，电压的测量，频率
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与时间的测量，均为必做实验。主讲教师可以根据实际教授的专业和课时情况适当增加部分实验内容.
学生在做完每个实验后，必须独立写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程（步骤）及结果、实验结果分析等等。
目 录
前 言 1
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4
实验一:误差分析与数据处理 5
实验二：示波器的原理及应用 9
实验三：电压的测量 13
实验四：频谱分析仪原理及应用研究 16
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实验一：误差分析与数据处理
实验学时：3
实验类型：演示
实验要求：必修
一、实验目的
1、学习万用表等测量工具的使用方法
2、掌握测量数据的处理方法
二、实验内容
1、用万用表测量电阻R值及交流电压值，各测量20个数据，然后进行数据处理，分析测量误差。
（1）电阻R的测量
先从电阻色环上读取电阻阻值大小，再用万用表的欧姆档测量电阻R值，，得到20个数据，求出在置信概率95％时被测元件的估计值、方差及测量结果，测量及计算过程如下表所示：
表1—1
序号
1
2
3
4
5
6
…
…
19
20
测量值
剩余误差
平均值
方差
测量结果
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（2）交流电压的测量
利用信号发生器产生一个频率为50Hz，振幅为20V以内的低频正弦信号，利用数字万用表交流电压档测量信号电压,测量20次，获得20个数据，求出该信号的估计值，方差及测量结果.
表1-2
序号
1
2
3
4
5
6
…
…
19
20
测量值
剩余误差
平均值
方差
测量结果
三、实验原理、方法和手段
一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值称作它的真值，而真值必须利用理想的量具或者测量一起进行无误差的测量，因而是无法测到的。在实际测量中所得到的都是利用各中测量器具所测得的测量值，由于测量器具不准确,测量手段不完善，环境影响等等原因,必然导致产生测量误差，测量误差具有普遍性和必然性，人们只能将误差限制在一定的范围内而不可能消除。
测量的绝对误差定义为：△x=x—A0 ，其中x为测得值,A0为被测量的真值，而A0一般无法获得，只能利用实际值A去代替，由在对被测量的多次测量值中，剔除了系统误差及粗大误差后，剩下的随机误差具有抵偿性，因而为获得比较接近A的测量结果提供了可能。
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假定对被测量x进行了n次等精度的测量，获得n个测量值x1，x2，x3，…，xn，定义其算术平均值为：,同时该平均值也被称为样本平均值，当时，样本平均值就成为测量值的数学期望，即：,第i次测量所得到的测量值与实际值之间的绝对误差△xi即为随机误差δi
即:,对δi求算术平均得到
，当时，可以证明，而由于的抵偿性，因此当时，，即测量值的数学期望就是被测量的真值A，实际上在测量中，是不可能做到的，对有限次测量来说，当测量次数足够多时，也就近似认为测量值的平均值就是真值A，即：，将该平均值做为最后测量结果，称之为测量的最佳估计值或最可信赖值.
剩余误差是指在进行有限次测量时，各次测量值与算术平均值之差，又叫残差，即剩余误差,对求和，当测量次数足够多时，该代数和为0，可以此做为检验测量结果是否符合要求的标准。
测量值方差定义为测量值与期望值之差的平方的统计平均值，即:
，由于,因而
,在实际测量中更常用的是的平方根，即:，称为标准差。在进行大量测量时，随机误差近似服从正态分布，此时，
%和99。7％
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在实际测量中，是不可能测量无限多次的，在有限次测量情况下,以作为测量值，以残差代替真正的随机误差，以作为对标准差的最佳估计值，还可以利用下式计算:
四、实验组织运行要求
根据本实验的特点、要求和具体条件，采用集中授课形式为主的方式进行。
五、实验条件
1、数字万用表一只
2、信号发生器一台
3、电阻若干
六、实验步骤
学生在实验前认真预习,根据本次实验的目的及实验内容自主指定实验详细步骤，并写入实验报告。
七、思考题
1、将15。 3 位有效数字后应为多少？
2、在测量数据为正态分布时,如果测量次数足够多,习惯上以什么作为判别异常数据的界限，这称为莱特准则。
3、用一只 0。5 级 50V 的电压表测量直流电压，产生的绝对误差应为多少？
八、实验报告
课前务必认真阅读教材中有关误差处理部分的内容。
1、写出实验步骤及原理
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2、列表写出各次测量的结果，并计算平均值、方差，给出测量结果
九、其它说明
实验二：示波器的原理及应用
实验学时：3
实验类型:演示
实验要求：必修
一、实验目的
1、了解通用示波器的基本组成原理和工作原理
2、掌握通用示波器测量电压、时间的基本方法
3、观察李沙育图形
二、实验内容
1、掌握通用示波器的基本组成和工作原理，主要控制旋钮的作用以及测量电压、时间、相位差的基本方法。
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