电子测量技术实验教学本学院没有专门的实验室，但基本的测量理论需要相关的试验验证，同时一些基本的电子测量仪器也需要学生掌握基本操作，而这些仪器正是为电子类学科相关课程实验和课程设计所需要的。基于多年来的电子测量技术理论教学，结合现有的实验室条件，充分考虑学生具有的相关知识，对电子测量技术实验进行研究，提出具体的实验方案并进行实践，特别是最后的综合设计类实验。
一、电子测量技术实验教学需求
1.电子测量技术理论课基本内容电子测量技术教学大纲有几次修改，但都包括如下基本内容：①数据处理和误差分析；②信号发生器；③时频测量；④电压测量；⑤时域测量。2.电子测量技术实验教学内容通过研究电子测量技术理论课基本内容，确定电子测量技术实验教学需要包括如下实验内容：①信号发生器实验；②时频测量实验；③电压测量实验；④示时域测量实验。数据处理和误差分析包含在相关的实验中。3.电子测量技术实验教学需要的仪器根据实验教学内容，可以确定需要的仪器主要包括：信号发生器、计数器、交流毫伏表、示波器、数字万用表。电子测量技术实验教学没有专门的实验室，刚开设时都用来扩充理论课教学。通过研究基本实验仪器需求，确定这些仪器在模拟电子技术实验室中基本都用，其后的实验课都开设在此实验室。但实验教学中发现缺少综合设计类的实验，全部都是验证性的实验。通过进一步研究实验内容、实验室具有的仪器及学生具有的相关知识，设计了电子测量技术综合设计性实验内容，从而形成了完整的电子测量技术实验教学内容。
二、电子测量技术实验教学方案
通过多年研究和教学实践，最后形成的电子测量技术实验教学内容如表1所示。电子测量技术实验教学中1、2、3为基本实验，充分利用模拟电子实验中的相关仪器，但综合设计性实验4所需要的频率计电路板实验室中没有，所以采取动手设计频率计电路板，并完成焊接及相关功能的调试。
三、频率计电路设计方案
设计此实验的目的是完成电子测量技术综合设计性实验，把已经初步掌握的三个基本实验中涉及的仪器操作进一步综合应用，通过动手设计来实现电子测量技术实验的基本内容，同时能结合学生已经具有的知识。通过研究和实践，最后形成了频率计电路设计方案，如图1所示。此设计方案完全根据电子测量技术中频率的定义来实现：单位时间内（1秒）内周期性事件重复的次数。周期性事件采用信号发生器提供的周期性脉冲信号，单位时间采用模拟电子技术试验过的555单稳态电路提供，重复的次数采用在数字电子技术试验过的十进制计数器来实现，显示采用数码管来直接显示被测量对象的频率，一共4位。该方案工作原理如下：555单稳态电路输出单位时间1秒，控制频率计计数器对输入的周期性脉冲在单位时间内计数，然后通过频率计显示器显示计数结果，即为周期脉冲的频率。在设计方中充分考虑实验的综合性、设计性和具有的相关知识。在综合性方面，此设计方案把前面三个实验中用的主要仪器操作和参数测量都使用到；在设计性方面，主要功能模块555单稳态电路和频率计计数器电路学生可以查阅资料自行设计，具体见频率计电路详细设计。
四、频率计电路详细设计频率计电路
如图2和图3所示。图2中包括电源接口，输入5V电压取自模拟电子试验台，免去额外电源，当然也配有USB接口的电源线，学生可以采用手机充电器或者电脑USB作为电源，另外还提供4组插针的电源，便于在设计相关电路时采用杜邦线连接。另外还包括电源指示灯和电源开关。555单稳态电路的时间常数包括电位器R1和C2，通过调整电位器R1可以改变时间常数，获得需要的单位时间1秒，按键S2为触发按键，按下S2即可获得单位时间，C2两端采用插针，根据需要可以设计为高电平或者低电平暂态输出，指示灯可以指示单稳态电路的状态。单位时间可以通过示波器来测量，特别是需要数字示波器，否则不容易测量。频率计计数电路包括复位电路R2和C3，通过设计可以获得高电平或者低电平复位信号，按键S3可以实现手动复位，从而实现计数显示清零，计数芯片采用CD4518，两片级联为4位十进制计数器，通过JP2（外部输入脉冲）和JP11（CD4518脉冲输入管脚）的不同，可以实现与555两类不同的单稳态电路配合，学生需要查阅芯片资料，设计不同的电路，通过测试选择最后的方案。外部输入的脉冲采用信号发生器提供，同时需要通过示波器来观测脉冲信号的频率、电平幅度和脉冲宽度。图3为频率计显示电路，采用共阳极数码管静态显示电路，4位数码管分别由BCD码译码器芯片74LS47D直接驱动。此部分电路不需要学生进行设计，只要频率计计数器电路设计正确，显示电路就能正常工作。
五、电子测量技术实验教学实践
设计制作完毕后的频率计电路板如图4所示。第一版采用学生课外焊接的方式，实验中问题太多，实验学时远远不够，没能很好突出实验任务，第二版由笔者手动焊接后完整调试，实验中发给学生，学生通过杜邦线的不同连接实现不同的功能，类似现在实验设备中常见的实验箱。通过多次实践发现效果不错，达到了实验目的，制作的电路板主要芯片采用插座，出现问题手动更换芯片即可，可以多年使用，实验费用低。
六、结论
经过多年多次的电子测量技术实验教学环节的研究和实践，解决了没有专门实验室的短板，充分利用现有实验条件，同时通过老师自己制作电路版，很好满足了综合设计性实验要求，制作费用很低，并且可以多年使用，降低了实验费用。学生通过相关实验，能进一步理解相关实验仪器原理，掌握相关操作。
作者：郭建昌 张戈 单位：河南南阳理工学院电子与电气工程学院
