电子测量实验报告
学 院： 兴湘学院
班 级： 11电子信息工程
姓 名： 涂 俭
学 号：
指导老师： 王永才
实验五 虚拟仪器的使用
一、实验目的
1 了解虚拟仪器的特点；
2 掌握虚拟示波器的使用方法；
3 掌握虚拟频谱分析仪的用途和使用方法；
4 掌握虚拟逻辑分析仪的用途和使用方法。
二、实验器材
1、信号发生器 1台
2、DSO-2902/512K型虚拟示波器 1台
3、实验箱 1台
4、单管、多级、负反馈电路实验板 1块
三、实验步骤
1 观察信号波形
用信号发生器输出正弦信号作为被测信号，按表5-1进行实验。
2信号参数测量
（1）正弦波测量
用信号发生器输出1kHz、1Vp-p的正弦波加到DSO-2902/512K型示波器，通过“测量设置选择”设置测量项为峰值、平均值、有效值和频率，点“Autoset”、“GO”，观察波形，打开“测量显示框”，读取峰值、平均值、有效值和频率，填表5-2，并以信号源指示的幅度和频率为准，计算测量的相对误差。
（2）方波测量
用信号发生器输出1kHz、1Vp-p的方波加到DSO-2902/512K型示波器，通过“测量设置选择”设置测量项为峰值、平均值、有效值和频率，点“Autoset”、“GO”，观察波形，打开“测量显示框”，读取峰值、平均值、有效值和频率，填表5-2，并以信号源指示的幅度和频率为准，计算测量的相对误差。
（3）三角波测量
用信号发生器输出1kHz、1Vp-p的三角波加到DSO-2902/512K型示波器，通过“测量设置选择”设置测量项为峰值、平均值、有效值和频率，点“Autoset”、“GO”，观察波形，打开“测量显示框”，读取峰值、平均值、有效值和频率，填表5-2，并以信号源指示的幅度和频率为准，计算测量的相对误差。
3超低频弱信号参数测量
用信号发生器输出一个20mVp_p、5Hz的正弦波加到DSO-2902/512K型示波器的CH-A2通道，点“GO”，适当设置各通道参数，观察波形，打开“显示框”，读取峰值、峰峰值、有效值和频率，填表5-3，并以信号源指示的幅度和频率为准，计算测量的相对误差。
4 李沙育图形法研究RC高通滤波器的相频特性
用信号发生器A通道输出一个1Vp-p任意频率的正弦波，加到一个RC高通滤波器，DSO-2902/512K型示波器的CH-A1、CH-A2通道分别观察该RC高通滤波器的输入、输出信号。点“GO”，观察波形，打开“XY绘图”窗口，X轴选中“A1”，Y轴选中“A2”。使屏幕上看到一个椭圆（或斜线），测量出各频率对应的相位差，填表5-4，画出相频特性曲线。
四、实验数据处理：
表5-1波形观察——DSO-2902/512K型虚拟示波器的使用操作
表5-2信号参数测量
表5-3 超低频弱信号参数测量
表5-4 RC高通滤波器相频特性测量
五．思考题
1 DSO-2902/512K型示波器如何设置“电压/格”的值？
答：在虚拟仪器上点击参数按钮，可以对输出波形的电压进行设置和更改。
2 DSO-2902/512K型示波器如何选择电压衰减比例？
答: 在虚拟仪器上点击参数按钮，可以将输出波形的电压大小进行设置，选用最合适的电压来显示波形。
3 DSO-2902/512K型示波器中，不用“测量显示框“时，如何从波形准确读取信号周期？
答：在虚拟机的左边设置/参数显示框里可以看到输出波形的输出周期和各种参数。
六、实验心得：
通过本次试验，我们更进一步的了解虚拟仪器的特点；并且掌握虚拟示波器的使用方法；同时还掌握虚拟频谱分析仪的用途和使用方法和虚拟逻辑分析仪的用途和使用方法。在实验中我们还是遇到了不少解决不了得情况，如在我们用虚拟机的时候一般直接都是用outset,然而在实验中有些还需要自己调试，总而言之，通过此次实验，我们的动手能力都进一步的加强。
第二篇：电子测量实验报告
电子测量技术的发展及应用 英国科学家A ? H ? 库克（cook ）说：“测量是技术生命的神经系统。我们通过测量认识周围的物质世界，通过测量把这些知识变成数字语言，然后用数学方法把它整理成合乎逻辑的系统；通过测量，可使这种系统性知识借助于工程技术用来改造物质；世界精密的测量是精确的知识和经济的设计所必需，方便的测量是敏捷的通讯和有效的组织所必需。”这一段话深刻地揭示出了测量对于我们人类社会的重要性。人类社会从远古时代发展到物质文明和梢神文明都高度发达的今天，没有测量技术的作用是不可想象的。 一、测量的意义 所谓测量就是借助于专用的技术工具通过实验和（或）计算，对被测对象收集信息的过程。在自然界中，对于任何被研究的对象，若要定量地进行评价，必须通过测量来实现。在电子技术领域中，中肯的分析只能来自正确的测量。通过测量，我们对大自然认识才由感性世界跨入了理性世界，才逐步对大自然有了理性的分析，通过分析和归纳，我们才能得到规律性的知识来改造世界，科学技术才能得以高速发展。牛顿开创的早期自然科学的工作方法可归纳为“观察、实验、理论”，可见，人们是通过观测试验的结果和已经掌握的规律，进行概括、推理，再对所研究的事物取得定量的概念和发现它的规律性，然后上升到理论。因此，测量技术的水平在相当程度上影响着科学技术的发展速度和深度，科学技术上有一些突破是以测试技术的突破为基础的。 这种例子在科学发展史上是不胜枚举的。 在没有显微镜时，人眼只能看清大小为0.1—0.2 毫米的东西，这大大限制了人类对自然界中微观世界的认识，在这种情况下，绝对不会有微生物学等技术的产生。16 世纪出现了光学显微镜，它的分辨率可达2000埃，相应的放大率约为1500倍，大大扩展了人的眼力。在显微镜的帮助下，人类发现了构成生物基础的细胞（大小约为10-100微米），使人类对生物界的认识有了一个极大的飞跃，这一发现对推动生物学各方面的研究作出了重要贡献，被恩格斯誉为19世纪三大发现之一。20 世纪30 年代出现了电子显微镜，它的分辨本42领高达2一3 埃，又比光学显微镜提高了约三个数量级。由此可见电子技术引入测量领域的巨大的推动作用。在电子显微镜下，可以洞察小小细胞内的超微机构，连细胞膜也可清晰地辨出是由三个薄层组成的，并发现了致病的病毒、形成了生物科学的又一次飞跃。现代科学技术、生产和国防的重要特点之一，就是要进行大量的观测和统计。现代工业大生产，用到测量上的工时和费用约占
整个生产所用的20％一30％。提高测量水平，降低测量成本，减少测量误差，提高测量效率，对国民经济各个领域都是至关重要的。 二、电子测量技术的发展 电子测量技术的发展是建立在测量技术的发展最新电子技术的发展基础之上的。广义地说，凡是利用电子技术进行的测量都称为电子测量。从现存的史料上我们得知古人用漏斗滴水来测量时间，用草绳打结来计数，这可以说是原始的测量方法，以后人们逐渐发明了称、算盘等较为先进的测量和运算工具，到了本世纪20年代，科学技术的发展导致了电子管的出现，即电子技术的出现。由于电子技术独特的优点：频率范围宽，测量快速，易于实现遥控等，使得电子技术迅速被应用并普及到国民经济各个领域，包括测量技术中，开创了测量技术的新天地。但是由于电子管的体积较大，从而造成了电子管做成的测量仪器体积较大，耗电量多，价格贵，工作效率也不是很高，到了本世纪50年代，半导体技术有了飞速的发展，晶体管相对于电子管而言，体积大为减小，功耗降低，稳定性大为提高，同时其应用频率范围更宽，除测直流量外，还可以测高至100GHZ 左右的信号，从而使晶体管迅速取代了电子管的位置，如各种示波器、晶体管测试仪，频谱测试仪等。这些测量仪器仍在国民生产各个领域中发挥着极大的作用。到了本世纪60年代中期，中小规模集成电路问世。所谓集成电路，就是将电阻、电容、二极管、三极管等各种元器件经过半导体工艺或薄膜工艺制作在同一块硅片上，并按某种电路互联起来，制成的具有一定功能的电路，从而打破了半导体元器件组成的传统电路的概念，实现了材料、元件、电路三位一体。由于集成电路的问世，使得原来的电路变得更小，因此，由集成电路做成的电子测量仪器体积更为减小，同时其测量范围更为宽广，测量精度大为提高。现在一些比较先进的电子测量仪器均用集成电路做成，并且有了智能功能，特别是在尖端技术和现代化的工农业生产中，集成电路测量仪器的优势更为明显。例如，一个射程为八千公里的洲际导弹，如果航向误差有0.03度，也会造成导弹偏离目标5一8公里，那样，导弹的威力将大为降低，甚至起不到作用。制造炸药的甲苯，在生产中测量温度如有一定的误差，也可能造成严重的事故。现代化科学技术和现代化大生产中那些要求精密和准确测量的内容通常都是运用了电子测量的方法来实现的。 三、电子测量的特点及应用 随着电子技术的不断发展，测量的内容愈来愈多，通常包括以下几个方面： ① 电能量的测量，包括对于电流、
电压、电功率的测量；② 信号的特性及所受干扰的测量，例如信号的失真度、频率相位、脉冲参数、调制度、信号频谱、信噪比等；③ 元件和电路参数的测量，例如电限、电感、电容、电子器件（电子管、晶体管、扬效应管等）的测量，集成电路的测量，电路频率响应、通频带宽度、品质因数、相位移、延时、衰减和增益等的测量。 随看电子技术的发展，由于电子测量技术的许多无可比拟的优点，许多非电量的测量也可以通过传感器转换成电信号，再利用电子技术进行测量。例如，高温炉中的温度、深海的压力等许多人们不能亲身到的地方或无法直接测量的量，都可以通过这种方式进行测量．电子测量除了对电参数进行稳态测量以外，还可以对自动控制系统的过渡过程及频率特性进行动态测量。例如，对一个轧钢的电气传动系统通过模拟计算机可以自动描绘出动态过程曲线；对于化工系统的生产过程进行自动检测与分析等。与其它的测量相比，电子测量具有以下几个明显的特点： ① 测量频率范围极宽，电子测量能工作在这样宽的频率范围，这就使它的应用范围很广。 ② 量程很广，由于所测量的大小相差极大，要求测量仪器的量程也极宽．同一台电子仪器，经常能做到量程宽达很多数量级。例如一台普通的欧姆表，可以测出几欧姆至几十兆欧姆的电阻，量程宽达六、七个数量级。电子计数器的量程更宽，可达17个数量级。量程宽正是电子仪器的突出优点。 ③ 测量准确度高。电子仪器的准确度通常可比其它测量仪器高很多。特别是对频率和时间的测量，由于采用了原子频标和原子秒作为基准，使误差减小到极小量级，这是目前人类在测量准确度方面达到的最高标准。电子测量准确度高，正是它在现代科技领域得到广泛应用的重要原因。例如发射人造卫星的控制和遥测系统，如果不够准确，最后一级火箭的速度有千分之二的相对误差，卫星就会偏离预定轨道一百公里． ④ 测量速度快．电子测量由于是通过电子运动和电磁波的传播来进行工作的，因此具有其它测量方法通常无法类比的高速度。 ⑤ 易于实现遥测和长期不间断的测量，显示方式又可以做到清晰、直观。由于可以把电子仪器或与它连接的传感器放到人类不便长期停留或无法到达的区域去进行遥测，而且可在被测对象正常工作的情况下进行测量。对于测量结果，电子测量的显示方法也比较清晰、直观，例如发光二极管直接数字显示，便于直接给出结果；荧光屏示波方法，便于形象直观地给出被测量的特征。测量结果还便于打印、绘图或启动指示灯或替铃显示。
⑥ 易于利用计算机，形成电子测量与计算技术的紧密结合。电子测量的测量结采和它所需的控制信号都是电信号，这非常有利于它宵接或通过A/D、D/A变换与计算机连接，现在随着微型计算机功能的提高和成本的降低，就可以在不增加仪器体积和不明显增加成本的情况下，使测量仪器的性能发生很大的飞跃，使它具有高性能、多功能的特点。由于以上电子测量技术的一系列特点，使它广泛应用于自然科学的一切领域．大到天文观测、宇宙航天，小到物质结构、基本粒子，从复杂深奥的生命、细胞、遗传间题到日常的工农业生产、医学、商业各部门，都越来越多地采用了电子测量技术和设备。电子测量技术的发展是与自然科学特别是电子技术的发展互相促进、互相推动的一方面电子测量技术的发展为自然科学特别是电子学的研究、实验、分析和检验提供了条件，另一方面自然科学的发展特别是电子科学技术的发展向电子测量技术不断提出新课题。同时，近代电子学、计算科学、物理学和材料学等的发展又反过来为电子测量提供了新理论、新技术、新工艺、新材料、新器材，形成了相辅相成不可分割的关系。 目前电子测量设备在性能、测试功能、工艺结构等各方面都取得了很大的进展，其研制和生产正向着自动化、系统化、数字化、高性能、多功能、快速、小型等方面发展．拥有先进的科学实验手段，这是科学技术现代化的一个重要标志，而一个国家电子测量水平的高低，往往是反映这个国家科技水平的重要方面。所以，我们必须努力提高我们的电子测量技术，争取早日达到国际先进水平。1.广义的电子测量是指利用电子技术进行的测量。 非电量的测量属于广义电子测量的内容，可以通过传感器将非电量变换为电量后进行测量。 2.狭义的电子测量是指对电子技术中各种电参量所进行的测量。 狭义电子测量的内容主要包括： （1）能量的测量 能量的测量指的是对电流、电压、功率、电场强度等参量的测量。 （2）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、品质因数、损耗率等参量的测量。 （3）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、调制系数、失真度等参量的测量。 （4）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、衰减量、灵敏度、信噪比等参量的测量。 （5）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、器件特性等特性曲线的测量。 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。中国电子测量仪器向高技术发展中国电子测量仪器经过40多年的发展，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量仪器在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。一、成功研制出微波毫米波矢量网络分析仪 我们已经成功地研制了被称为“世界电子测量仪器之王”的微波毫米波矢量网络分析仪。随着我国新体制电子信息系统和新式武器装备的发展，占领和利用有限的频谱资源已经成为高新技术发展和军事电子技术及装备发展的一个重要特点，其中充分利用频谱资源中的电磁波幅度、频率、相位和极化信息是现代电子装备的核心特点。而现代电子装备的发展又急需能同时获得被测对象的幅度、相位和群时延特性的高性能矢量网络分析仪。特别是雷达相控阵列技术的普遍应用，对相位和群时延特性的测试要求越来越高，因此矢量网络分析仪便成为现代电子装备必备的、关键的测试设备，是其他测试设备无法取代的重要检测手段。另外微波毫米波有源器件CAD技术正在日益普及，而有源CAD的基础是提取有源器件的S参数，当前只有矢量网络分析仪有能力同时获得有源器件的S参数，使CAD的设计结果更接近于实际应用。除此之外，矢量网络分析仪已走出传统的线性网络的应用领域，而在非线性、大功率网络的测试和分析中发挥着重要作用。另外，以矢量网络分析仪为核心可以组成天线、RCS、大功率、T/R组件等自动测试系统，因此它的应用领域将是非常广阔的。 为了适应我国的急需，信息产业部电子第41 研究所已成功研制成高水平的矢量网络分析仪，该仪器的突出特点主要有以下几个方面：1. 工作频带宽，一次扫描即可完成45MHz～40GHz全频段幅频特性和相频特性的测量。2. 测量精度高，由于采用误差修正技术，大大减小了系统误差对测量结果的影响，即使采用非理想的硬件电路，也能获得高精度测量。3. 大动态范围，由于矢量网络分析仪采用高灵敏度幅相接收机技术和数字信号处理技术，提高了小信号测试灵敏度，拓展了测试动态范围。4. 高速实时测试，由于采用了嵌入式高速计算机技术，将测量校准、测量控制、误差修正、显示控制等过程程序化、软件化，提高了自动化程度和测试速度，使实时测
量成为可能。 信息产业部电子第41研究所，经过多年的艰苦努力，该所研制的矢量网络分析仪已实现系列化和家庭化，有十多个型号可供用户选择，包括同轴和波导校准件在内的测试附件齐全，配套性强，能够满足不同层次用户的测试要求，其频率范围可在0.0003～110GHz内选用。 国产矢量网络分析仪的研制成功，使我国矢量网络分析仪的设计和制造水平跨入了世界先进行列，成为继美国之后世界上第二个掌握此项技术的国家，产品的技术水平和品种可以与国外同类产品相比，同时通过对矢量网络分析仪的研制，掌握了多种以矢量网络分析仪为核心的自动测量技术和自动测试系统。二、掌握了调制域测试技术，研制成功调制域分析仪 调制域测试技术是二十世纪末出现的一个新的测试技术领域，它与过去我们熟知的时域测试、频域测试成为目前的“三域”测试技术。时域测试是测量输入信号随时间而变化的信号值，是信号幅度与时间的关系。频域测试是测量输入信号随频率而变化的信号值，是信号幅度与频率的关系。调制域测试是测量输入信号随时间而变化的频率值，所产生的显示图形代表信号的调制域，是信号的频率值与时间的关系。调制域测试技术是一门新兴的非常重要的而技术难度又非常大的测试技术，这主要取决于科学技术和电子装备的飞速发展。大家知道，过去大多数电子信息传送的是幅度变化信息，现在转向传送数字信息以后，信息越来越多地作为数字脉冲之间的定时或相位关系的方式传送出去，单单使用示波器或频谱仪这类的以幅度为基础的仪器，就不能满足表征这些数字信号需要了。于是提出了相位数字化新方法。这种方法非常适合测量定时信号、相位编码信号或频率编码信号。调制域测试技术的出现，必将对众多的测试问题做出新贡献。事实已经证明，调制域分析技术，在越来越多的应用领域成为一种不可或缺的测试技术，尤其是在军事电子测试领域更有其重要的意义。譬如，随着综合业数字网和同步光纤网络等新的数字通信技术进入主流电话系统，其高速传输速率应用传统的测试手段已经不能精确地测量传输信号；再有通信传输中晃动的精确测量，是传输中至关重要的一个问题。由于调制域分析技术可以进行二百万次/秒，64000次背对背的频率测量，因而它是当今唯一能直接显示随时间而变化的晃动技术；再有，调制域分析技术在军事上具有其独特的应用，由于它可以测量、分析迅速变化的频率、时间间隔或相位关系函数，因此调制域分析技术可对这种信号进行调谐，以达到电子装备的最佳性能，以雷
达而言，可以消除其盲点，减少目标运动的负效应，改善雷达系统的作用距离和分辨率。此外，调制域分析仪还非常适合设计防抱死制动系统、可调节悬浮系统、自适应巡航控制系统、防撞雷达、各种各样的航天和防御系统等。总之，调制域分析技术是可以用来加速设计和表征诸如雷达、电子战、监控系统、扩频通信等的工作和性能特征。 南京新联电子设备有限公司已经研制成10Hz～2.5GHz的调制域分析仪，达到国外同类产品的水平，填补了国内空白，为我国跳频领域的电子设备和军事装备提供了低于国外价格1/3～1/2的测试手段。为了更好地满足测试需要，下一步将继续研制更高频率的调制域分析仪。三、VXI总线技术取得重大进展 VXI总线技术是二十世纪末出现的一个新的母线技术。它首先出现于美国，应用于美国空军电子测量仪器。VXI总线将VME总线和GPIB结合起来构成一个新的标准，这种模块式仪器平台可以满足未来仪器应用的需要，使电子测量仪器和系统步入一个新的发展时期。VXI总线是一个新的行业标准接口母线，是一种完全开放的、适应多厂家仪器产品（模块、插卡式）的行业标准。这个标准的推出有三个原因：一是适应技术发展的要求，二是多厂家的仪器缺乏互联性，三是军方的需要，而且这是最重要的一个方面。军方需求什么？一是军用电子测量仪器战争现场所强调的便携性，VXI可以大大减小设备的体积和重量；二是大大提高测试速度，VXI比GPIB的速度可提高40倍；三是测试系统的适应性、灵活性大为提高；四是价格适中；五是有利于充分发挥计算机的作用。