電子測量儀器教程
電子測量儀器是為監控、測量和分析電子電路和系統中電量而設計和使用的工具。這些電子儀器對於維持不同工業應用中使用的電子系統的效能、精度、效率和安全性非常重要。
本教程旨在幫助您瞭解電子測量的概念以及不同型別電子儀器（如電流表、電壓表、功率表、示波器、歐姆表、訊號發生器、波形分析儀等）的構造、工作原理和應用。
什麼是電子測量？
電子測量可以定義為用於測量電子電路和系統中電壓、電流、功率、能量等電量的方法、裝置應用和計算。
進行電子測量是為了確定電引數的值並評估電子系統的健康狀況。電子測量是評估電子電路和器件的工作條件、效率、精度和效能的重要步驟。在電氣和電子工程領域，電測量作為核心課程之一進行學習。
一些常見的電子測量量包括電壓、電流、電阻、電導、電子噪聲、電流增益、電壓增益、功率增益、頻率、傳播延遲等。
什麼是電子測量儀器？
電子測量儀器是一種設計用於測量電子電路中電壓、電流、電荷、功率增益等電量值的裝置。
測量數量值後，儀器會以標準測量單位顯示讀數。例如，電流以安培為單位測量，電壓以伏特為單位測量，電阻以歐姆為單位測量，依此類推。
常見的電子測量儀器包括電流表、電壓表、功率表、萬用表等。
電子測量儀器的重要性
電子測量儀器是電子系統的基本組成部分，因為它們提供了評估系統健康狀況和效能至關重要的未知資料的詳細資訊。
使用這些儀器，工程師或專家可以監控和分析電子電路和系統的工作條件和特性。電子測量儀器對於確認電子系統的正確安裝和執行至關重要。它們還可以監控系統中的能耗。
電子測量儀器的分類
電子測量儀器主要分為以下兩種型別：
1. 模擬儀器
模擬儀器使用電磁系統作為其測量機制。當儀器線圈上的電壓和透過它的電流透過時，儀器內部會產生磁場，該磁場與主磁場相互作用。
電磁力作用於儀器的活動部件，使其旋轉並在校準刻度內偏轉指標。
2. 數字儀器
數字儀器使用固態電子元件。數字儀器使用電子電路執行電子測量，並在數字螢幕上顯示讀數。這些儀器比模擬儀器更精確、可靠且速度更快。此外，數字儀器易於使用並提供穩定的讀數。
常見的電子測量儀器
以下是電子電路中使用的一些非常常見的電子測量儀器的列表：
- 檢流計- 它是用於指示電子電路中電流方向和大小的電子測量儀器。
- 電流表- 用於測量電子電路中電流的大小，單位為 A、mA、kA 等。
- 電壓表- 用於測量電子電路中兩點之間或某個元件兩端的電壓或電位差。
- 歐姆表- 該儀器用於測量電子電路中兩點之間的電阻。
- 萬用表- 它是使用最廣泛的電子測量儀器型別之一。顧名思義，萬用表是一種多功能測量儀器，將電流表、電壓表、歐姆表、通斷測試儀等功能組合在一個單元中。
- 示波器- 是一種先進的測量儀器，包含多種測量功能和圖形顯示，用於顯示電訊號的波形。它用於視覺化和分析電子訊號和電路行為。
與電子測量儀器相關的術語
本節定義了一些與電子測量儀器相關的關鍵術語。這些術語及其定義將貫穿本教程。
儀器的效能特性
在測量儀器的情況下，定義儀器效率、精度、解析度、精確度、靈敏度和穩定性的引數稱為儀器的效能特性。這些特性決定了儀器的整體效能及其在測量中的可靠性。
測量誤差
記錄值與被測量的實際值之間的差異（技術上，偏差）稱為測量誤差。測量誤差可能是由人為錯誤、儀器故障或限制或環境條件差引起的。
直流電壓表
一種設計用於測量電子電路中直流電壓（直流電壓）的電子測量儀器稱為直流電壓表。
交流電壓表
一種設計用於測量電子電路中交流電壓（交流電壓）值的電子電壓表稱為交流電壓表。交流電壓表測量交流電壓的均方根（RMS）值。
歐姆表
歐姆表是電子電路中用於測量電路歐姆電阻的儀器。它透過在電路兩端施加一個小測試電壓並測量流過電路的電流來確定電路的電阻，從而執行電阻測量。
萬用表
萬用表是一種高階測量儀器，將電流表、電壓表和歐姆表的功能組合在一個裝置中。它用作電子測量的行動式裝置。
示波器
示波器是電子學中使用的一種高階測量儀器，用於在螢幕上顯示電子訊號隨時間的變化。它主要用於分析訊號的行為及其波形。
頻譜分析儀
一種設計用於測量訊號幅度相對於頻率的電子測量裝置稱為頻譜分析儀。
換句話說，用於測量電子訊號頻率譜的儀器稱為頻譜分析儀。它主要用於通訊系統中分析訊號並檢測通訊訊號中的干擾。
利薩如圖形
利薩如圖形是由兩個相互垂直的振盪訊號組合形成的曲線。當兩個振盪訊號施加到 X 和 Y 軸上時，這些圖形將顯示在示波器的螢幕上。利薩如圖形用於電子學中研究諧波訊號之間的頻率和相位關係。
感測器
感測器是各種電子測量儀器的重要部件。它們是將物理量（如溫度、壓力、力等）轉換為電子訊號的裝置。
有源感測器
那些不需要任何外部電源即可將物理量轉換為電訊號的感測器稱為有源感測器。熱電偶是有源感測器的常見示例。
無源感測器
需要外部電源才能執行並將物理量轉換為電訊號的感測器稱為無源感測器。電阻溫度檢測器是無源感測器的示例。
資料採集系統 (DAS)
資料採集系統是電子測量儀器的重要組成部分。它用於收集和儲存測量資料。
學習電子測量儀器的先決條件
本教程專為電氣和電子工程領域的初學者設計。但是，對網路理論和基礎電子學的基本瞭解將有助於讀者掌握本教程中涵蓋的概念。
誰應該學習電子測量儀器？
本教程的目標受眾是希望學習電子測量儀器基礎知識的電氣和電子學生以及專業人士。
本關於“電子測量儀器”的教程提供了有關各種電子測量儀器的構造、工作原理和應用的知識。本教程可用作本科生的學習資源以及從業人員的參考。
關於電子測量儀器的常見問題解答
在本節中，我們收集了一組關於電子測量儀器的常見問題解答 (FAQ)，以及它們的答案。
模擬和數位電子測量儀器之間的主要區別在於它們顯示輸出讀數的方式。
模擬測量儀器透過在校準刻度上偏轉指標來顯示輸出讀數，而數字測量儀器則以文字或數字的形式在螢幕上顯示輸出讀數。
萬用表的工作原理取決於使用它執行的測量。此處解釋了其在不同測量中的工作原理：
- 為了測量電流，萬用表設定為安培範圍，其探頭串聯連線到電路。它測量流過電路的總電流。
- 對於電壓測量，萬用表設定為伏特量程，其探頭並聯連線到電路。
- 對於電阻測量，萬用表在電路兩端施加電壓並測量產生的電流，以確定電路的電阻。
萬用表主要有兩種型別：
- 模擬萬用表 - 它是傳統型別的萬用表，使用電磁系統測量電流、電壓和電阻。這種型別的萬用表透過指標在刻度盤上的偏轉給出輸出讀數。
- 數字萬用表 - 它是萬用表的高階版本，可以更精確地測量電量。它使用二極體、電晶體等固態元件進行測量，並在數字螢幕上以數字或文字的形式顯示結果。
頻譜分析儀是一種電子測量裝置，用於測量特定頻率範圍內射頻訊號的強度。它廣泛應用於以下領域：
- 射頻和音訊訊號分析
- 行動網路測試
- 網路安全篩查等。
示波器是一種用於測量和分析訊號的電子儀器。它使用螢幕顯示訊號隨時間的波形。
示波器和萬用表的主要區別在於，示波器將訊號顯示在螢幕上作為時間的函式，而萬用表測量特定電量的幅值，並在刻度盤或數字螢幕上顯示其數值。
為了校準電子測量儀器，將已知的輸入訊號注入儀器中，並將裝置的讀數與期望值進行比較，以檢視它們之間的差異。然後調整儀器的刻度設定以獲得期望值。得到的儀器稱為校準儀器。
有源和無源感測器之間的根本區別在於，有源感測器不需要任何外部電源即可工作，而無源感測器需要外部電源才能工作。
以下型別的感測器通常用於位移測量：
- 電容感測器 - 使用可變電容進行位移測量。
- 電感感測器 - 使用可變電感進行位移測量。
- 線性可變差動變壓器 (LVDT) - 透過測量電磁線圈和中心磁芯之間的位移來進行線性位移測量。
- 壓電感測器 - 用於測量動態位移。
- 應變計 - 使用機械應變進行位移測量。
直流電壓表和交流電壓表之間的根本區別在於，直流電壓表測量直流電壓的峰值，而交流電壓表測量交流電壓的有效值。
在電子測試裝置中，訊號發生器透過產生特定特徵的電訊號（如幅度、波形和頻率）來發揮作用。
邏輯分析儀是一種用於測量和分析數字訊號以及數位電路行為的裝置，而不是模擬訊號和電路。邏輯分析儀透過檢測邏輯閾值電平而不是模擬測量來工作。它的操作僅與數字訊號的邏輯狀態有關。
波形分析儀透過選擇具有特定頻率的訊號，同時抑制複雜訊號中所有其他訊號分量來幫助分析複雜訊號。
示波器探頭只不過是一根連線線，用於將被測電子電路連線到示波器。它將訊號從電路傳輸到示波器，以便在示波器螢幕上繪製。