1.2 电子测量仪器的基本知识
利用电子技术测量各种电量或非电量的测量仪器称为电子测量仪器。电子测量仪器种类繁多。根据测量精度的要求不同，有高精度、普通和简易3种；按显示方式不同，有模拟式和数字式两大类；根据用途分类有专业用仪器和通用仪器。专业用仪器是指各专业中测量特殊参量的仪器，如机械行业用的超声波探伤、医疗行业用的心电图仪等；通用仪器则是用于测量电路和电子元件及电路的调试、维修。这里主要是介绍用于电子和通信类的通用仪器。
1.2.1 电子测量仪器的分类
通用仪器是为了测量电路及元器件参量所用的仪器。按其功能可分为以下几类：
1．信号发生器
信号发生器主要用于提供各种测量用信号。例如音频、高频、脉冲、函数、扫频和噪声等。它的功能是作为测试用信号源，能根据需要提供各种频率、功率和波形的信号。
2．信号分析仪
信号分析仪主要用来观测、分析和记录各种电量的变化。例如各种示波器、波形分析仪、频谱分析仪和逻辑分析仪等。它们能完成包含时域、频域和数据域的分析。
3．电平测量仪器
电平测量仪器用于测量电能的量，如电压表、电流表、功率表和多用表等。
4．时间、频率和相位测量仪器
时间、频率和相位测量仪器用于测量周期性信号的频率、周期和相位，有各种频率计、相位计及各种时间、频率标准的测试仪等。
5．网络参数测量仪器
网络参数测量仪器有频率特性测试仪（扫频仪）、阻抗测量仪及网络分析仪，主要用于测量电气网络的频率特性、阻抗特性和噪声特性等。
6．电子元器件参数测量仪
电子元器件参数测量仪有万用电桥、Q表、LCR测量仪、晶体管特性图示仪和集成电路测试仪等，用于测量电子元器件（如电阻、电容、电感和晶体管等）的电参数、显示特性曲线等。
7．数据域测试仪器
数据域测试仪器用于分析数字系统中以离散时间或事件为自变量的数据流的仪器。它能完成对数字逻辑电路和系统中的实时数据流或事件的记录和显示，并通过各种控制功能实现对数字系统的软、硬件故障分析和诊断，如逻辑分析仪等。
8．虚拟仪器
虚拟仪器是通过应用程序将通用计算机和必要的数据采集硬件结合起来，在计算机平台上创建的一台仪器。用户可自行定义其功能、操作面板，实现数据的采集、分析存储和显示，如虚拟示波器、在计算机显示器上定义一台时钟等。
1.2.2 电子测量仪器的主要技术指标
电子测量仪器的技术指标是衡量其工作性能的依据，主要包括以下几个方面。
1．频率范围
频率范围是指能保证电子测量仪器正常工作的有效频率。
2．准确度
测量准确度又称为测量精度，主要指测量结果受各种因素的影响而产生的测量误差。
3．测量功能、范围
测量的功能是指能测量什么被测量，测量范围是指仪器适合测量的数值大小。
4．量程与分辨力
量程是指测量仪器的测量范围。分辨力是指测量仪器所能直接反映出的被测量变化的最小值，如指针式仪表刻度盘标尺上最小刻度（1个格）所代表的被测量大小或数字仪表最低位显示变化1个字所代表的被测量大小。
【例1-1】 MF-47型指针式万用表拨盘与刻度线如图1-2所示，问该表在直流电压档10V量程的分辨力为多少？直流电压档的（最高）分辨力为多少？
图1-2 指针式万用表拨盘与刻度线
a）拨盘区 b）面板刻度
解：直流电压档10V量程的分辨力为0.2V（1个格为0.2V）；直流电压档的最小量程为0.25V，所以其最高分辨力为0.005V，即5mV。
【重要结论】 同一台仪器在不同量程上的分辨力却不同，一般以仪器最小量程的分辨力（最高分辨力）作为该仪器的分辨力。
5．电子测量的环境
电子测量仪器由各种电子器件构成，经常受温度、湿度、电网电压、电磁干扰和振动等外界环境的影响，同一台仪器，同样的测量方法，不同环境就会出现不同的测量结果。因此在使用仪器时，应在厂家规定的范围内进行，以保证一定的测量精度。
1.2.3 电子测量仪器的发展历程
随着电子测量技术的不断发展，电子测量仪器大致经历了模拟仪器、数字仪器、智能仪器和虚拟仪器4个阶段。这些仪器有其各自的特点，分别应用在不同的场合。
1．模拟仪器
模拟仪器是最早期应用的测量仪器，但至今仍比较常见，如指针式万用表、晶体管毫伏表等。它们的基本结构是磁电机械式的，一般借助于指针显示测量结果。
2．数字仪器
目前，数字仪器相当普及，如数字万用表、数字频率计等。这类仪器将模拟信号转换为数字信号进行测量，直接以数字方式显示测量结果，适用于快速响应和较高准确度的测量。
3．智能仪器
与传统仪器不同，智能仪器一般内含微处理器和GPIB接口，具备通用的测试功能，可以单独使用，也可以通过GPIB接口作为程控仪器组建自动测试系统。这类仪器既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力，可代替部分脑力劳动，如数字示波器即可以自动测试波形参数，自动读取数据。但其功能模块全部以硬件（或固化的软件）的形式存在，因此在开发应用上仍缺乏一定的灵活性。
4．虚拟仪器
虚拟仪器（Virtual Instruments，VI）是检测技术与计算机技术和通信技术有机结合的产物。它是美国西北仪器（Northwest Instrument System）公司于1981年提出的个人仪器（Personal Computer Instrument）的基础上发展起来的。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一台真实的仪器一样。虚拟仪器技术强调软件的作用，提出了“软件就是仪器”的概念。
虚拟仪器主要由计算机、仪器模块和软件3部分组成。软件技术是虚拟仪器的核心技术，常用的开发软件有LabVIEW、Lab Windows/CVI等。以LabVIEW为例，它们基于图形化编程语言的开发环境，由如GPIB、VXI、PXI和PCI仪器及数据采集卡等硬件的系统构成。图形化编程软件具有简单易学、灵活好用的特点。