電子測量技術(shù)復習提綱答案資料

1、電子測量技術(shù)復習指南第二部分：考試說明考試日期：待定（按照學校安排時間進行）考試時間：兩個小時 考試形式：閉卷試卷結(jié)構(gòu)：滿分100 分1、 填空題20%（1分><20空）2、 選擇題10%（2分X5題）3、 作圖或填圖題 20%（10分><2題）4、 簡答題30%（5分><6題）5、 計算題 20%（ 4 小題）例題： 一、選擇、填空、簡答題1. 什麼是測量，什麼是電子測量？ P1答： 測量是通過實驗方法對客觀事物取得定量信息即數(shù)量概念的過程。 電子測量是泛指以電 子技術(shù)為基本手段的一種測量技術(shù)。2. 電子測量的分類P4-6答： 1）按測量過程分2 ）按測量

2、方法分類3）按被測量的性質(zhì)分類。3. 按測量過程分類可分為： P4-5答： 直接測量；間接測量；組合測量。4. 按測量方式分類可分為：P5-6答： 偏差式測量法；零位式測量法；微差式測量法。5. 按測量性質(zhì)分類可分為：P5-7答： 時域測量；頻域測量；數(shù)據(jù)域測量；隨機測量。6. 測量儀器的功能是： P8P9-12答：變換功能；傳輸功能；顯示功能。7. 測量儀器的主要性能指標有:答：精度；穩(wěn)定性；輸入阻抗；靈敏度；線性度；動態(tài)特性。8. 電子測量的靈敏度是如何定義的？P11答：靈敏度表示測量儀表對被測量變化的敏感程度，一般定義為測量儀表指示值（指針的偏轉(zhuǎn)角度、數(shù)碼的變化、位移的大小等 ）增量？y

3、與被測量？x之比。靈敏度的另 一種表述方 式叫作分辨力或分辨率， 定義為測量儀表所能區(qū)分的被測量的最小變化量，在數(shù)字式儀表中經(jīng)常使用。9. 什麼是實際相對誤差，示值相對誤差，滿度相對誤差？ P20. LX 答：實際相對誤差定義為 “= m100% 。A.LX 示值相對誤差也叫標稱相對誤差，定義為兀=M 100% 。X滿度相對誤差定義為儀器量程內(nèi)最大絕對誤差與測量儀器滿度值（量程-X上限值）的百分比值 4= m父100% 。Xm10 .如何減少示值相對誤差P20答：為了減少測量中的示值誤差，在進行量程選擇時應(yīng)盡可能使示值接近滿意度值，一般以示值不小于滿意度的三分之二為宜。11 .儀表的準確度與測

4、量結(jié)果的準確度的關(guān)系。P21答：測量中所用儀表的準確度并不是測量結(jié)果的準確度，只有在示值與滿度值相同時， 二者才相等（不考慮其他因素造成的誤差，僅考慮儀器誤差），否則測得值的準確度數(shù)值：降低于儀表的準確度等級。12 .測量誤差的來源一來源于那些誤差？P25-26答：儀器誤差；使用誤差；人身誤差；影響誤差；方法誤差13 .什麼是系統(tǒng)誤差？系統(tǒng)誤差的主要特點是什麼？P27答：在多次等精度測量同一量值時，誤差的絕對值和符號保持不變，或當條件改變時誤差按某種規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差，簡稱系差。系統(tǒng)誤差的主要特點是：只要測量條件不變，誤差即為確切的數(shù)值，用多次測量取平均值的 方法不能改變或消除系差

5、， 當條件改變時，誤差也隨之遵循某種確定的規(guī)律而變化，具有可重復性。14 .什麼是隨機誤差？隨機誤差的主要特點是什麼？P28、P29答：隨機誤差又稱偶然誤差， 是指對同一量值進行多次等精度測量時，其絕對值和符號均以不可預測的方式無規(guī)則變化的誤差。隨機誤差的主要特點是特點：有界性；對稱性；抵償性 。15 .利用修正值、修正公式可以削弱那種誤差？P44或P56答：零示法、替代法、補償法、對照法、微差法、交叉讀數(shù)法、主要用來消弱或消除恒定系差。利用修正值或修正公式可以削弱系差。16 .什麼是信號發(fā)生器？P61答：測試用電信號的裝置， 統(tǒng)稱為信號發(fā)生器，用在電子測量領(lǐng)域，也稱為測試信號發(fā)生器。17 .

6、信號發(fā)生器的分類有幾種？P61-62答：按頻率范圍分類；按輸出波形分類；按信號發(fā)生器的性能分類。18 .低頻信號發(fā)生器的主振器通常使用什麼振蕩器，應(yīng)用最多的是什麼振蕩器？P68答：在通信信號發(fā)生器中，主振器通常使用RC振蕩器，而其中應(yīng)用最多的當屬文氏橋振蕩器。19 .函數(shù)發(fā)生器的基本工作原理是什麼？P74答：先由積分電路和觸發(fā)電路產(chǎn)生三角波和方波，然后通過函數(shù)轉(zhuǎn)換器， 將三角波整形成正弦波。20 .射頻信號發(fā)生器分為哪幾種類型？P80-84答：調(diào)諧信號發(fā)生器；鎖相信號發(fā)生器；合成信號發(fā)生器。21 .調(diào)諧式信號發(fā)生器的振蕩器分為那三種類型：P81答：變壓器反饋式振蕩器；電感反饋式振蕩器；電容反饋

7、式振蕩器。22 .什麼是電子示波器？P104答：電子示波器簡稱示波器。它是一種用熒光屏顯示電量隨時間變化過程的電子測量儀器。23 .什麼是示波器的偏轉(zhuǎn)因數(shù)、偏轉(zhuǎn)靈敏度？P109晨上uy則 HUv = H dy SH稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度uy = 2V/ cm x 2.6cm答：偏轉(zhuǎn)靈敏度（S）:單位輸入信號電壓引起光點在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的距離1d為靈敏度的倒數(shù)-,d稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)。S如：d = 2V/cm,熒光屏上uy波形高度H = 2. 6cm,則所觀察波形幅度 = 5.2V 。24 .偏轉(zhuǎn)因數(shù)、偏轉(zhuǎn)靈敏度的設(shè)定對波形幅度的影響。P109 答：根據(jù)顯示的波形高度 H,按上式可求得顯示波形的電壓幅度。P11

8、025 . 什麼是掃描頻率、掃描速度、時基因數(shù)？答： 掃描速度就是光點水平移動的速度，其單位是cm/s 或 div/s 。掃描速度的倒數(shù)稱為時基因數(shù)，它表示光點水平移動單位長度所需的時間。掃描頻率表示水平掃描的鋸齒波的頻率。26 . 掃描速度、時基因數(shù)的設(shè)定對展寬波形的影響。 P110答： 掃描速度越高， 表示示波器能夠展開高頻信號或窄脈沖信號波形的能力越強。 為了觀察緩慢變化的信號， 則要求示波器具有較低的掃描速度， 因此， 示波器的掃描頻率范圍越寬越好。27 . 為什麼示波器的 Y 通道要接入衰減器，什麼時候接入衰減器？ P112答： 由于經(jīng)常需要觀察幅度較小的電壓波形， 因此示波器的靈敏

9、度設(shè)計的較高， 但當需要觀察幅度較大的信號時，就必須接入衰減器對信號先進行衰減。28 .Y 通道延遲線的作用是什麼？ P113-114答： 利用垂直通道輸入的被測信號去觸發(fā)水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生掃描電壓波， ，從接受觸發(fā)到開始掃描需要一小段時間，這樣就會出現(xiàn)被測信號到達Y 偏轉(zhuǎn)板而掃描信號尚未到達X 偏轉(zhuǎn)板的情況，為了正確顯示波形，必須將接入 Y 通道的被測信號進行一定的延遲，以便與水平系統(tǒng)的掃描電壓在時間上相匹配29 . 什麼叫同步？ P115答： 為了得到穩(wěn)定的波形顯示，必須是掃描鋸齒波電壓周期 T 與被測信號周期 Ty 保持整數(shù)倍關(guān)系， 即 T=nTy 。 由于掃描電壓是由示波器本身的時基電路

10、產(chǎn)生， 它與被測信號電壓是不相關(guān)的， 為此一般采用被測信號（或與被測信號相關(guān)的信號）控制與觸發(fā)時基電路， 使 T=nTy ，這個過程稱為同步。30 . 時基發(fā)生器的作用是什麼？ P117答： 時基發(fā)生器由閘門電路、掃描發(fā)生器和釋抑電路組成。時基閘門電路的作用是控制掃描電壓發(fā)生器的工作，它是一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路， 當觸發(fā)脈沖到來時，電路翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，使掃描電壓發(fā)生器開始工作。掃描發(fā)生器掃的作用是產(chǎn)生高線性度的鋸齒波電壓。釋抑電路的作用 是用來保證每次掃描都開始在同樣的起始電平上。 在水平偏轉(zhuǎn)板上加一線性鋸齒波掃描電壓ux ，該掃描電壓將Y 方向所加信號電壓uy 作用的電子束在屏幕上按時間沿水平

11、方向展開。31 . 示波器的觸發(fā)源的觸發(fā)信號有幾種？ P118答： 內(nèi)觸發(fā)；外觸發(fā)；電源觸發(fā)。32 . 示波器的觸發(fā)耦合方式有幾種？ P118答： DC 直流耦合； AC 交流耦合； AC 低頻抑制； HF 高頻耦合。33 . 示波器的觸發(fā)方式有幾種？ P118-119答： 常態(tài)觸發(fā)；自動觸發(fā)；高頻觸發(fā) 。34 . 測量頻率的方法可分為哪兩大類？ P142答： 模擬法和計數(shù)法。35 . 電子計數(shù)法測量頻率適合測量什麼樣頻率的被測信號？低頻率被測信號應(yīng)采取什麼測量方法？P146、 152答： 電子計數(shù)器測量頻率時， 其測量的最高頻率主要取決于計數(shù)器的工作速率。 目前計數(shù)器測量頻率的上限為lGHz

12、 左右，為了能測量高于1GHz 的頻率，有許多種擴大測量頻率范圍的方法。測高頻信號頻率時， 用計數(shù)法直接測出頻率； 測低頻信號頻率時， 用計數(shù)法先測其周期，再換算為頻率，以期得到高精度的測量。36 . 如何減小測量頻率時的相對誤差： P145答： 脈沖計數(shù)的相對誤差與被測信號的頻率成反比，與閘門時間成反比。也就是說，被測信號頻率越高，閘門時間越寬，此項相對誤差越小。37 . 電子計數(shù)法測量周期適合測量什麼樣周期的被測信號？低周期被測信號應(yīng)采取什麼測量方法？ P149、 152答： 測高頻信號頻率時， 用計數(shù)法直接測出頻率； 測低頻信號頻率時， 用計數(shù)法先測其周期， 再換算為頻率，以期得到高精度

13、的測量。若測信號的周期，可以采取與上相反的過程。38 . 如何減小測量周期時的相對誤差： P149答：為了減小測量誤差，可以減小Tc（增大fc）,但這受到實際計數(shù)器計數(shù)速度的限制。在條件許可的情況下，盡量使fc 增大。另一種方法是把Tx 擴大 m 倍，形成的閘門時間寬度為m Tx ，以它控制主門開啟，實施計數(shù)。39 . 直讀法測量頻率分為哪幾種測量方法？P161-164答： 電橋法測頻；諧振法測頻；頻率-電壓轉(zhuǎn)換法測頻。40 . 比較法測量頻率分為哪幾種測量方法？P164-168答： 拍頻法測頻；差頻法測頻；用示波器測量頻率和時間間隔。41 . 用示波器測量相位差分為幾種測量方法？ P175-

14、176答：直接比較法；橢圓法。42 .相位差的測量可以轉(zhuǎn)換成對哪些參數(shù)的測量P177、183答：可轉(zhuǎn)換為時間間隔進行測量；電壓進行測量。43 .測量高頻信號的相位差應(yīng)該采取什麼方法？P188答：頻率變換法把被測高頻信號變換為低頻或某一固定頻率的信號進行測量。44 .按照顯示方式的不同電子電壓表可以分為幾類？P193答：模擬式電子電壓表和數(shù)字式電子電壓表。45 .什麼是波形因數(shù)、什麼是波峰因數(shù)P201答：波形因數(shù) KF,定義為該電壓的有效值與平均值之比KF u =U波峰因數(shù) Kp,定義為該電壓的峰值與有效值之比K =Upp U46 .測量交流電壓的最基本的原理是什麼？P203答：利用交流/直流轉(zhuǎn)

15、換電路將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后接到直流電壓表上進行測量。47 .模擬交流電壓表可以分為幾種主要類型？P203答：檢波-放大式；放大-檢波式；調(diào)制式；外差式；熱偶變換式。48 .低頻交流電壓表的檢波電路主要采用什麼檢波器？P206答：平均值檢波器。49 .高頻交流電壓表的檢波電路主要采用什麼檢波器？P213答：峰值檢波器。50 .數(shù)字式電壓表（DVM按照根據(jù)電壓的類型可分為幾種類型 P226答：直流DVMF口交流DVM51 .數(shù)字式電壓表（DVM按照A/D變換原理可分為幾種類型？P226答：比較型，積分型，復合型。二、計算題1.絕對誤差、相對誤差的計算方法。P20、P57題2.7、2.12

16、、 2.15、2.21A為實際值，x為供給量的指示值（標稱值）x是絕對誤差最大值絕對誤差：* x- A 修正值：c = - &x =A-x最大絕對誤差： "m = ¥m -xm實際相對誤差："=">100% IIIIIIIIIAx示值相對誤差：尸X = x100%滿度相對誤差：1=7父100% x xxm2.7用電壓表測量電壓，測得值為5.42V,改用標準電壓表測量示值為5.60V,求前一只電壓測量的絕對誤差AU,示值相對誤差rx和實際相對誤差 以。解：AUI= 5.42 5.60 = 0.18Vrx= 0.18/5.42 = 3.32%a

17、= -0.18/5.60 =-3.21%2.12 如題2.12圖所示，用內(nèi)阻為RV的電壓表測量 A B兩點間電壓，忽略電源E、電阻R1、 R2的誤差，求： 不接電壓表時，A B間實際電壓UA； 若R =20KQ ,由它引入的示值相對誤差和實際相對誤差各為多少？若R =1MQ ,由它引入的示值相對誤差和實際相對誤差又各為多少?解:D UA= -20- 12= 9.6V5+ 20 Ux2=0- 12= 8V5+ 10x2= 8 6 父 100% = 20% 8rA2= 8-96 100%= 16.7 % R 外=20/1000 =19.6KQ題2.12圖19.3 Ux3= 12= 9.561V5+

18、 19.39.56 -9 6rx3=9 100%=0.418%9.569.56 -96rA3=92 100%=-0.417 %9.62.15 伏一安法測電阻的兩種電路示于題2.15圖(a)、(b),圖中(A為電流表，內(nèi)阻RA, (V為電壓表，內(nèi)阻 W,求： 兩種測量電路中，由于 RA、Rv的影響，只。的絕對誤 差和相對誤差各為多少？18 比較兩種測量結(jié)果，指出兩種電路各自適用的范圍題2.15圖解:(a)Rx RVRRvR a= Rx a- 0=二- xa xa xRx+ RvaRa =Rx11+ Rv /Rxr a<0測得值偏小，R>>R時，ra很小。(b) Rb=R+ R

19、Rb=Rrb=R/ Rxr b> 0測得值偏大，R< < R時，r b很小2.21用電橋法測電阻時，利用公式R=R-R3 / R 2,已知R=100Q, AR = ±0.1 Q, R=100Q, A R= ± 0.1 Q, R= 1000Q, AR=±0.1 Q o求：測得值 R的相對誤差。解：r ri=此1/100=此1% r R3= 40.1%r R2= ±/1000= ±0.1%rRx= 土 (rR1 +R3 +rR2)= 40.1%+0.1%+0.1%) =W.3%2 .利用示波器測量電壓波形的電壓值和頻率值。P109

20、、P1193 .電子計數(shù)法測量頻率時相對誤差的計算，測量周期時相對誤差的計算，中介頻率等。 P172題5.6-5.105.6用計數(shù)式頻率計測量頻率， 閘門時間為1s時，計數(shù)器讀 數(shù)為5 400,這時的量化誤差為多大？如將被測信號倍頻4一一一4-1.85 10倍，又把閘門時間擴大到 5倍，此時的量化誤差為多大？解：（1）11士 =士fxT5400(AN. 1 d 1,6(2) =±=±=±9.29父10NfxT4 5400 55.7 用某計數(shù)式頻率計測頻率，已知晶振頻率的相對誤差為Afc/ fc=±5X10-8,門控時間 T= 1s,求：1）測量fx= 1

21、0MHz時的相對誤差；（2）測量fx= 10kHz時的 相對誤差；并提由減小測量誤差的方法。解：（1） 組=±（竺| + |'|）= ±（ ±5父108 +16尸±1.5父10一7fxfcfxT10M 10隈1(2)fx-(fcfcf1T尸 ±( ±5x108 +篇為戶土10 4從A fx/ fx的表達式中可知， 提高晶振頻率的準確度可減少Afc / fc的閘門時間誤差， 擴大閘門時間T或倍頻被測信號可 減少土1誤差5.8 用計數(shù)式頻率計測信號的周期， 晶振頻率為10MHz ,其 相對誤差Afc/fc= i5X10-8,周期倍

22、乘開關(guān)置 X100,求測量被 測信號周期Tx= 10以s時的測量誤差.。解：迫=±（ 竺|+） = ±（ ±5X108 +166）:土 10工Tx| fc | mfxTc100X10X10 M10M105.9 某計數(shù)式頻率計，測頻率時閘門時間為1s,測周期時倍乘最大為X 10 000,晶振最高頻率為 10MHz ,求中界頻率。解:,Kfc-10000 10 106f°= %=1二 316 KHz5.10 用計數(shù)式頻率計測量 fx= 200Hz的信號頻率，采用測頻 率（選閘門時間為1s）和測周期（選晶振周期Tc=0.1以s）兩種 測量方法。試比較這兩種方法

23、由于 “土誤差”所引起的相對誤 差。解：測頻率時：答=±5=±就=310一3測周期時：與=土詈=±4=±0"-、10-55.利用均值檢波器的電壓表測量電壓，如何根據(jù)示值和波形系數(shù)和波峰系數(shù)來計算不同波形電壓的有效值、峰值和平均值。P208-209、P238 題 7.9、7.10、7.11、7.12波形系數(shù)Kf k -有效值UF平均值U任意波形電壓的有效值：U = 0.9Kf U fa例1用全波整流均值電壓表分別測量正弦波，三角波和方波，若電壓表示值均為10V,問被測電壓的有效值各為多少？解：對于正弦波，由于電壓表本來就是按其有效值定度，即電壓表

24、的示值就是正弦波的有效值，所以正弦波的有效值U = Ua = 10V對于三角波，查表7.31,其波形系數(shù)KF = 1.15有效值 U = 0.9K0Ua = 0.9 1.15 10= 10.35V p a對于方波，查表7. 3正，其波形系數(shù)Kf=1,所以有效值 U = 0.9KR。= 0.9 1 10 = 9Vp a顯然，如果被測、電壓不是正弦波形時，直接將電壓表示值作為被測電壓的有效值，必將帶來較大的誤差，通常稱作“波形誤差”，由(7.4 11)式可以得到波形誤差的計算公式100 %U a - 0.9K fU aU a100 %=(1 - 0.9 K F )100 %仍以上面例中的三角波和方

25、波為例，如果直接將電壓表示值ua=10V作為其有效值，可以得到波形誤差分別為三角波：v = (1-0.9Kf) 100%= (1-0.9 1.15) 100%= -3.5%方波：V = (1 - 0.9KF) 100% = (1 - 0.9) 100% = 10%7. 9答：(1)峰值電壓表讀數(shù)為電壓的峰值，正弦波的平均值u二經(jīng)(2)三種波的峰值電壓均為 5Vo= 3.18V ,有效值 U =3=3.53V2三角波的平均值&=|=2%有效值s989V方波的平均值U =5V ,有效值u =5V7. 12答：用直流電壓表測量：在一個周期內(nèi)取平均值U=2V用交流電壓表測量：將直流成份扣除，有

26、效值U=2M三、填由或畫由有關(guān)測量儀器或儀表的原理組成框圖1.填由或畫由信號發(fā)生器的原理框圖。P63振蕩器 4 變換器 輸出級 IJ調(diào)制器電源指示器2.填由或畫由低頻信號發(fā)生器的原理框圖P68 圖(a)主振器電壓放大器輸出 衰減器輸出穩(wěn)壓電源電壓表(«)P704.填由或畫由示波器 Y通道的原理框圖。P1083.填由或畫由差頻式信號發(fā)生器的原理框圖。S）示波器框圖發(fā)式擇觸方選指門掃閘P116電路沖形路 膿整電6.填由或畫由數(shù)字式電壓表（DVM的原理框圖。P223A/D變換計數(shù)器邏輯控制電路時鐘發(fā)生器5.填由或畫由示波器水平通道的原理框圖融發(fā)電路T時基發(fā)生器電。P224模擬部分1數(shù)字部分7.填由或畫由數(shù)字式多用表（DMM的原理框圖（附）課后習題:4.9 什么是內(nèi)同步？什么是外同步？答： 同步信號采自于 Y 通道的（