摘要：“电气测试技术”是电气类专业学生的一门重要的专业课程。随着科学技术的发展，该门课程的教材内容必须不断更新。简要介绍《电气测试技术》教材的编写和改进的过程，重点介绍第3版的框架、内容和特色。
关键词：电气测试技术；教材建设；电气工程专业
作者简介：徐科军（1956-），男，江苏无锡人，合肥工业大学电气与自动化工程学院，教授。（安徽 合肥 230009）马修水（1963-），男，安徽庐江人，浙江大学宁波理工学院信息科学与工程学院，教授。（浙江 宁波 315100）
基金项目：本文系安徽省高等学校省级教学研究项目（项目编号：2012jyxm058）、安徽省信号检测、处理及实现系列课程教学团队建设项目、浙江省新世纪教改项目（项目编号：yb2010084）、浙江省信号检测、处理及实现系列课程教学团队建设项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）33-0110-02
“电气测试技术”课程是电气类专业学生的一门重要的专业课。电气类专业教学的核心内容是电能的产生、变换、控制和传输，其中，必然涉及到电气设备的电磁量和非电量的测试。“电气测试技术”课程教学目的是使学生掌握常用电磁量的测试方法和电工仪表的工作原理，掌握常用传感器的工作原理、基本结构、测量电路和各种应用，熟悉电气测试的基本知识和数据处理方法。教材在教学中起着非常重要的作用，为此，笔者根据多年的教学经验和科研积累，编写了《电气测试技术》教材。[1-3]在10年的应用中，笔者在教材定位、框架构建和内容更新等方面不断探索，已经出版了第3版，不断完善和提升其出版质量，选用的高校逐年增加，在相关课程的教学中发挥了应有的作用。本文以第3版修订过程为例，介绍其与时俱进、不断探索的过程。
一、教材的现状
1.教材的框架有待商讨
20世纪80年代以来，“电气测试技术”方面的教材出版不下十几种，[4-9]基本上可以分为两大类：一类是专门介绍电学量和磁学量测试；另外一类是既介绍电磁量的测试，又介绍非电量的测试。
针对于电气类专业学生来说，电磁量的测试是必须的；同时，在电气设备的运行和控制中，也需要测试一些非电量，例如温度、转速、扭矩等。可见，仅仅介绍电磁量的测试是不够的。但是，因为非电量很多，有尺寸、形状、位移、速度、加速度、力、压力、温度、物位、流量、成分等，若要面面俱到介绍非电量测试，教材的篇幅就会很长，需要的学时数多；同时，有些非电量的测试并不是电气类专业所常用的，需要对非电量测试内容优化。
2.教材内容比较陈旧
近年来数字技术发展非常迅速。然而，大多数《电气测试技术》教材的内容陈旧，介绍模拟电测仪表的篇幅较多。电测仪表按测量方式的不同，可分为直读式仪表和比较式仪表两大类。直读式电测仪表按显示方式又可分为模拟量指示仪表和数字量显示仪表。模拟量指示仪表主要是电气机械式仪表，可以进行电压、电流、电阻和功率等测量，测量结果通过仪表指针在仪表标尺或表盘上读出，又称指示仪表。按其内部结构和工作原理，可分为磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表、静电系仪表和感应系仪表几大类。在直读式电测仪表中的磁电系仪表、电磁系仪表和电动系仪表，在实际应用中越来越少，需要适应技术发展，实时调整教学内容。
3.测试技术的基础发生了变化
过去电气测试的基础是误差理论，而目前的基础还应该包括信息论，特别是信号处理方法和技术。新技术的应用将极大地提高电气测试的准确度和抗干扰能力，教学内容需与时俱进。
二、教材修订与完善的过程
1.概述
以徐科军主编的《电气测试技术》教材为例，2002年在机械工业出版社出版《电气测试技术》第1版。当时是针对课程学时较少的情况编写的，仅限于电磁量的测试，内容较为单薄。为了完整地介绍电气测试技术，也考虑到有些学校将电磁量测量和非电量测量合并在一起作为一门课来讲授，所以，于2008年由电子工业出版社出版了第2版。在第2版中，加入了非电量测量的内容，形成上篇《电磁量测试技术》和下篇《非电量测试技术》。通过这几年的教学实践，根据部分使用本教材有关教师的意见，也为了适应电气工程专业教学改革的需要，2013年又出版了第3版。第3版对第2版的框架进行了重新规划，对部分内容进行了修改。
2.针对电气类专业组织教材内容
第3版不再将教材明显地分为上篇和下篇，而是紧扣“测试技术”主题来组织内容，其内容分为四部分：测试技术基础知识、电磁量测试技术、非电量测试技术和电气测试技术新进展。第3版主要面向电气工程类专业，对非电量测试技术部分中的传感器做了较大幅度的删减和调整。按照被测量对传感器进行了分类，仅介绍几种在电气工程中常用的传感器，例如温度测量传感器、转速测量传感器和扭矩测量传感器，突出测试技术在电气工程中应用的特点。其教材内容框架如图1所示。
3.删减一些陈旧内容
第3版删减了一些比较陈旧的技术内容。例如，考虑在实际中直读式电测仪表很少应用，所以删除了“直读式电测仪表”的内容。
4.增加数字式电测仪表的内容
数字仪表是测量装置将测量结果自动地以数字的形式进行显示、记录和控制的仪表。具体地说，当被测量是模拟信号，例如电压和电流等，数字仪表就是对被测量进行离散化和数据处理后，以数字形式显示的仪表；若被测量不是连续量，例如脉冲信号的频率或者时间间隔等，数字仪表就是用数字电子技术或者微处理器对其进行测量和处理，以数字形式显示的仪表。数字式电测仪表，无论在测量方法、原理、结构或操作方法上都完全与前面所讲述的模拟式电测仪表不同。数字技术的引入，使测量技术得以提升、仪表功能得以增强。数字化测量技术已成为电磁测量技术的一个非常重要的方面。
数字化测量技术可分为3个阶段，如表1所示。一是基于数字电路的测量技术阶段，即电测仪表中采用了大量的数字电路。二是基于微处理器的测量阶段，即将微处理器引入电测仪表中，用微处理器的一些功能来完成测量任务，例如，用微处理器的定时器来对脉冲信号进行计数，此时，微处理器仅对信号做简单的加减运算或者平均处理。三是基于数字信号处理技术的测量阶段，针对某些含有很多现场噪声的被测量，基于高性能单片机或者数字信号处理器（DSP），采用数字信号处理方法，对其进行处理，从而有效地消除噪声，提取更多更为准确的有用信息。第二和第三阶段均使用了微处理器，所以，将这两个阶段的仪表定义为微机化仪表。其中，第三阶段是对信号进行数字信号处理，必须对被测量进行采样，所以，称为基于数字信号处理的仪表。需要说明的是，这三个阶段是相继发展的，是相互衔接的，并非后一个阶段的仪表能够完全取代前一个阶段的仪表。这是因为电气测试的任务、场合、要求各不相同，工程中需根据测试的需要来选择最合适的测试技术。
表1 数字化测量仪表的发展与特点
阶段名称特点
第一阶段基于数字电路的仪表采用数字电路，以数字形式显示测试结果，价格便宜
第二阶段带微处理器的仪表可以做简单的运算，设置参数、显示结果，定时器计数，价格适中
第三阶段基于数字信号处理的仪表对信号进行采样，数字信号处理方法处理数据，价格较贵
微机化仪表可分为三类。第一类是带微处理器的仪表。此类仪表利用微处理器对被测量进行简单的数据处理，例如，进行简单的平均处理和误差修正等；利用微处理器对仪表进行参数设置和测量结果显示等；利用微处理器的定时器和捕获单元对脉冲信号进行计数等。第二类是基于数字信号处理的微机化仪器。此类仪表往往基于高性能单片机、DSP等，对被测信号进行采样，然后，采用数字信号处理方法，例如数字滤波、静态系统误差修正、动态误差频域修正、功率谱分析、相关函数分析等，从含有大量噪声的信号中，提取有用的信息；对静态误差和动态误差进行修正，得到较为准确的测试结果。第三类是虚拟仪器。此类仪器由计算机、应用软件和仪器硬件组成，其特点是以计算机为基础，将硬件模块化，采用Labview软件编程，实现测量任务。[3]
三、结束语
第3版《电气测试技术》教材特色如下：
第一，面向电气工程类专业，注重介绍电磁测量，包括电参量、磁参量以及信号和电源质量的测量。其中，电参量又分为电量（如电压、电流、电功率、电能和相位等）和电路参数（如电阻、电容、电感和互感等）；磁参量又分为磁量（如磁通、磁感应强度、磁场强度等）和磁路参数（如磁阻、磁性材料的磁导率等）；信号和电源质量包括频率、周期和相位等。此外，简要介绍电气工程中经常用到的温度测量、转速测量和扭矩测量。
第二，将电磁量的测试与非电量的测试很好地融合起来，满足电气工程专业教学的需要。介绍用各种比较式电测仪表、电子式测量仪表和数字化电测仪表完成电磁量的测试，用各种传感器完成非电量的测试，因为非电量的测量是通过传感器转换成电量来进行的。电量的测量是非电量测量的基础，而非电量的测量是电量测量的拓展。
第三，删减比较陈旧的技术内容，增加新的技术内容。例如，考虑到实际情况中直读式电测仪表很少应用，删除了“直读式电测仪表”，增加了数字式电测仪表的内容。例如，增加了“数字荧光示波器”和“基于数字信号处理的电测仪表”等。
参考文献：
[1]徐科军，李国丽.电气测试基础[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2]徐科军，马修水，李国丽.电气测试技术[M].第2版.北京：电子工业出版社，2008.
[3]徐科军，马修水，李国丽.电气测试技术[M].第3版.北京：电子工业出版社，2013.
[4]傅维潭.电磁测量[M].北京：中央广播电视大学出版社，1985.
[5]陶时澍.电气测量[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997.
[6]唐统一，赵伟.电磁测量[M].北京：清华大学出版社，1997.
[7]袁禄明.电磁测量[M].北京：机械工业出版社，1983.
[8]淦君载.电磁测量数字化及其应用[M].北京：机械工业出版社，1989.
[9]陈立周.电气测量[M].北京：机械工业出版社，1997.
