電子測量技術(shù)-趙會兵-課后答案

1、第二章 習(xí)題解：若用150V、0.5級電壓表測量150 ( 0.5%)7.5%10vv 若用15V、1.5級電壓表測量15 ( 1.5%)2.25%10vv 可見，選用15V、1.5級電壓表測量更合適(a)(b)設(shè)電壓表內(nèi)阻為Rv，電流表內(nèi)阻為RA，求被測電阻R的絕對誤差和相對誤差？這兩種電路分別適用于測量什么范圍的內(nèi)阻？解：設(shè)被測電阻真值為對于圖（a）給出值：xoRxxoVVVRVVIRR絕對誤差：2xoxxxoxoVRRRRRR 相對誤差：100%xxoxoxoVRRRRR對于圖（b）給出值：AxoxAxoIRIRVRRRII絕對誤差：相對誤差：xxxoARRRR100%xAxoxoRRR

2、RxR當(dāng) 較小，測量時用（a），較大時用（b）對于（a）圖，測量不受 的影響對于（b）圖，測量不受 的影響ARVRxRxR2R1R1R2R解：設(shè)R1的真值1011RRR 設(shè)R2的真值2022RRR在交換位置前 時平衡，則1ssRR10111202xSRRRRRR在交換位置后 時平衡，則2ssRR20222101xSRRRRRR上式相乘得1212xxssR RR R1212xxxssRR RR R為幾何平均值，與 1R2R及 無關(guān) R1R2RxRS（1）求數(shù)學(xué)期望與標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計值（2）給定置信概率為99%，求輸出真值范圍解：(1)811()1000.828xiiM ffKHz8218()0.0

3、478 1xixixfffKHz（2）n=8，K=n-1=7，由t分布查表得K=7，P=99%時，ta=3.4993.5則：0.047()0.01668xfKHz又因無系統(tǒng)誤差，按99%置信概率估計的fx真值范圍區(qū)間為：(),()1000.762,1000.818xaxxaxftfftfKHz解：101110.060 xiiffKHz1022110()0.02810 1ixixfffKHz由 得到相應(yīng)的Viixixvff根據(jù)馬利科夫判據(jù)：510160.115( 0.115)0.230iiiiMvvKHz max0.045Mv判定有累進(jìn)性誤差。根據(jù)阿卑-赫梅特判據(jù)：2111()niiiv vnx

4、判定有變值誤差。解：81121.56258iiXX82218( )31.855281iixxx分別計算 得最大殘差為v0=78.8375iivxX（1）用萊布準(zhǔn)則判別：03 ( )95.5656xv沒判別出異常數(shù)據(jù)（2）用格拉布斯準(zhǔn)則判別：n=8，查表得P=99%時，g=2.320( )73.9041gxv第8次測量數(shù)據(jù)為壞值對剩余7個數(shù)據(jù)在進(jìn)行計算，無異常數(shù)據(jù)。結(jié)論：測量次數(shù)10時，萊特準(zhǔn)則得不到滿足，在本題使用格拉布斯準(zhǔn)則。解：（1）用第一種方法，求得1100.33R 1()0.0054R11()()0.01608RR用第二種方法，求得2100.31R 2()0.0261R22()()0.

5、01066RR由計算結(jié)果可見第二種方法可靠（2）兩種測量方法權(quán)的比為：12:3906:8900ww 由此可以求出被測電阻的估計值：112212100.316R wR wRww解：22432454.79: 54.8 or 5.48 1086.3724: 86.4 or 8.64 10500.028: 500 or 5.00 1021000:210 10 or 2.10 100.003125:0.00312 or 3.12 103.175:3.1843.52:43.5 or 4.35 1058350:584 10 or 5.84 10第三章 習(xí)題u1和u2經(jīng)過觸發(fā)電路生成門控信號u3，寬度與兩個信

6、號的相位差對應(yīng)。U3脈寬期間打開計數(shù)門，計數(shù)器對時標(biāo)信號進(jìn)行計數(shù)，設(shè)為N，分頻系數(shù)為k，則360 xtTstNT360360sxxsNTfNTfsf：時標(biāo)信號頻率， ：被測信號周期xT7/1 10ccff 0100fkHz61 101xfkHz解：測頻時， 誤差=11/xTf若 則T10s，所以閘門時間應(yīng)取10s6110 xTf當(dāng) ，T=10s時，“ ”誤差=1xfkHz14110 xTf 不能滿足要求。1根據(jù)以上運(yùn)算， 時，使量化誤差低于閘門時間至少為1000s，要使測量時間不變，可采用測周方法，周期倍乘法。設(shè)此時的量化誤差為1xfkHz61041000100.1sNs710 xKKNTf

7、只要選擇時標(biāo)小于 （K10）即可滿足要求10 s9/1 10ccff 710910解：由于計數(shù)器內(nèi)部頻標(biāo)正確度優(yōu)于被測晶振數(shù)量級，可不考慮內(nèi)部頻標(biāo)誤差，可認(rèn)為主要取決于 誤差，則要求17110 xTf則可得T=1s，即閘門時間應(yīng) 1s由于計數(shù)器的誤差中總包含 這一項，其總誤差不可能低于其標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差，不能將晶體校準(zhǔn)到/cff910解：設(shè) 為輸入信號頻率， 為時鐘脈沖頻率，計數(shù)器值 ， ,由 得由誤差合成公式得由于主門信號與被測信號同步， 沒有量化誤差，故采用絕對值合成:結(jié)論：結(jié)論：NB通?？梢允且粋€比較大且固定的數(shù)，因此測頻誤差較小，通常可以是一個比較大且固定的數(shù)，因此測頻誤差較小，且可以做到

8、與被測頻率無關(guān)。且可以做到與被測頻率無關(guān)。xfcfAxNf TBcNf TxABcfNNfAxcBNffNxcABxAcBffNNfNfNANxcBxcBffNffN1()xcxccfffTff 設(shè) 為輸入信號頻率， 為時鐘脈沖頻率，計數(shù)器值 ， ,由 得由誤差合成公式得由于主門信號與被測信號同步， 沒有量化誤差，故采用絕對值合成xfcfAxNf TBcNf TxABcfNNfAxcBNffNxcABxAcBffNNfNfNANxcBxcBffNffN1()xcxccfffTff 第四章 習(xí)題解（1）峰值表讀數(shù) 三種波形在峰值表上的讀數(shù)均為 （2）均值表的讀數(shù) 均值表以正弦波有效值刻度時，其讀

9、數(shù)1/20.707VfaKV1.112 2fK對正弦波： ，讀數(shù)pfpVVKK0.707aV對方波： ，讀數(shù)1pVVV1.11faKVV對三角波： ，讀數(shù)pfpVVKK0.556aV（3）有效值電壓表讀數(shù)對正弦波： ，讀數(shù)ppVVK10.7072aV對方波： ，讀數(shù)ppVVK111aV對三角波： ，讀數(shù)ppVVK10.5783aV解：根據(jù)電壓表的刻度特性，可以確定其檢波方式，舉例如下（1）用方波作為測試信號，已知方波的 用被檢電壓表測量這個電壓。0pVVVV000.7072VV 若讀數(shù) ，則該表為峰值表。 若讀數(shù) ，則該表為均值表。01.11V 若讀數(shù) ，則該表為有效值表。0V（2）分別取峰值

10、相等的一個正弦電壓和一個方波電壓，設(shè)為 ，用被測電壓表分別測量這兩個電壓，讀數(shù)分別為 和 ，有以下幾種情況：pV0a1a 或 ，則該表為峰值表。01aa01aa 或 ，則該表為均值表。010.637aa010.637aa ，則該表為有效值表。010.707aa 可見定時積分時，T1時間不變，但積分結(jié)束時電壓 ，同時由于反向積分的非線性，使得 ，即產(chǎn)生了 的誤差。所以由于積分器的非線性，被測電壓變?yōu)?omomUU22TT2T222111xrefrefrefxTTTUUUUUTTT4-8試畫出多斜積分式DVM轉(zhuǎn)換過程的波形圖。解：200mv檔不可用，1.5v超出其量程范圍。對于最大顯示為“1999

11、”的3位數(shù)字電壓表：2V檔：321011999VmV20V檔：22010101999VmV200V檔：2001001999mV同理，對于最大顯示為“19999”的4位數(shù)字電壓表2V檔：0.1mV；20V檔：1mV；200V檔：10mV解：（1）定時積分時間110TN T 選取整數(shù)N1，不但可以用計數(shù)時間表示正向積分時間，而且計數(shù)溢出信號可用來控制開關(guān)S1的切換。在溢出瞬間計數(shù)器正好被清零，便于下一階段計數(shù)。這可以抑制工頻干擾，提高抗干擾能力。（2）N的大小應(yīng)適中。過小不能有效抑制干擾；過大導(dǎo)致ADC轉(zhuǎn)換時間增加。（3）無影響？21xrefNUUN110TN T220TNT 雙斜積分式測量結(jié)果僅

12、與兩次計數(shù)值的比值和參考電壓有關(guān)。所以對測量結(jié)果無影響。 當(dāng)頻率f降低時，T0升高，T1，T2不變，N1和N2同時降低，比值不變。答案二：如果市電頻率降低，周期變長，串模干擾不能通過定時積分來抵消，將明顯影響測量結(jié)果，給測量結(jié)果帶來誤差。解：425600 100.56Tmsms210.56 105.6xrefTUUVT4-14為什么不能用普通峰值檢波式、均值檢波式和有效值電壓表測量占空比t/T很小的脈沖電壓？測量脈沖電壓常用什么方法？答： 波峰因數(shù)越高說明電壓表能夠同時測量高的峰值和低的有效值。較高的波峰也意味著有更多的諧波，這對電壓表的帶寬是不利的。 對于占空比t/T很小的脈沖電壓，波峰因數(shù)

13、很大，諧波數(shù)量多，故不能用普通峰值檢波式、均值檢波式和有效值電壓表測量。 通常采用脈沖保持型或補(bǔ)償式脈沖電壓表進(jìn)行測量。第五章 習(xí)題解：因為f=10kHz ，二階環(huán)路的同步帶寬大于捕捉帶寬，所以環(huán)路能保持鎖定。f1f21/nPDLPFVCO1/m解：環(huán)路鎖定時有21mffn1fn的范圍是1MHz100kHzf2的范圍是100Khz100MHzf1f4PDLPFVCOM (-)f2f3F2M (-)F1當(dāng)環(huán)路鎖定時鑒相器兩輸入頻率相等F1=f1。又知 F2=f4-f3,F1=F2-f2,故得 ？423123123fFfFfffff的范圍是: 1MHz1.11MHz4f解：直接將累加器的最高位輸出

14、將得到方波，其頻率滿足：02cNKff其中fc是時鐘頻率，N為累加器的位數(shù)如果直接將相位累加器的地址當(dāng)做DAC的輸入，將得到遞增的階梯波（鋸齒波）。 三角波：將相位累加器的地址輸出到一個可編程邏輯器件，當(dāng)?shù)刂吩?-2E(N-1)之間時直接輸出，大于2E(N-1)時，輸出2E N-x.解： DDFS的輸出中存在雜散是不可避免的，其來源有三：相位截斷、幅度量化誤差、DAC非線性特性。 抑制方法：增大波形存儲器的容量，從而增加P值。直接采用雜散消減技術(shù)，減少DDFS輸出正弦波雜散：正弦查找表壓縮算法優(yōu)化設(shè)計相位累加器隨機(jī)擾動技術(shù)。第六章 習(xí)題6-3 被測信號如下圖所示，掃描正程tsT。當(dāng)選擇單次觸發(fā)

15、時，在不同觸發(fā)電平a、b下，畫出正、負(fù)極性觸發(fā)兩種情況下模擬示波器屏幕上的波形。abT 可見，在屏幕上可以看到一個“發(fā)光”的梯形圖形，這是由于梯形包絡(luò)內(nèi)的載頻信號波形太密而且不同步的緣故。根據(jù)調(diào)幅度的定義：maxminmaxmin100%VVMVV對應(yīng)梯形圖形的尺寸，不難得到： 100%ABMABt00V1tV2解：可用V1脈沖觸發(fā)，觀測V2脈沖，即將V1脈沖送“脈發(fā)輸入”端，“觸發(fā)選擇”置于“外+”，V2脈沖送“y輸入端”。時間關(guān)系與屏幕顯示如下圖： 掃描起始點(diǎn)至V2脈沖的時間間隔即為V1與V2前沿間的距離。由于V2脈沖被y通道的延遲線所延遲，故測得的 包含了這個延遲 。 可用如下方法測出：

16、將“觸發(fā)選擇”轉(zhuǎn)換到“內(nèi)+”，這時V2將出現(xiàn)在掃面起始點(diǎn)稍后一點(diǎn)的位置。其前沿至掃描起始點(diǎn)時間間隔即為 ，V1和V2前沿間的實際距離為DtDtDtDtDDtt（B）00t1t2t3t4tV（A）t1t2t3t4tV答：（1）掃描電壓正程時間應(yīng)略大于第一個脈沖前沿t1到第五個脈沖后沿（t5+）之間的時間，而且掃描正程與釋抑時間之和應(yīng)小于（ ）。（2）對于A脈沖序列，如果沒有雙掃描功能，則無法單獨(dú)觀察任一個脈沖，這是因為A脈沖序列中各脈沖的高度相同； 對于B脈沖序列，可以單獨(dú)觀察第二個脈沖。此時應(yīng)選擇掃描時間略大于被觀測脈沖寬度，“觸發(fā)極性”置于“內(nèi)-”位置，調(diào)節(jié)“穩(wěn)定度”及觸發(fā)電平旋鈕使示波器只

17、對第一個脈沖的后沿觸發(fā)，再調(diào)整“X軸移位”即可在屏上顯示出第二個脈沖的波形。 11tt6-9 什么是采樣？數(shù)字存儲示波器是如何復(fù)現(xiàn)信號波形的？答：采樣是把把時間域或空間域的連續(xù)量轉(zhuǎn)化成離散量的過程。數(shù)字存儲示波器復(fù)現(xiàn)信號波形的過程：被測信號經(jīng)過衰減器、前置放大器后，被調(diào)理到適合ADC的輸入范圍內(nèi)，然后經(jīng)過ADC，將外部輸入信號由模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。經(jīng)過ADC之后的數(shù)字信號被放入一塊存儲空間RAM中，數(shù)字信號存入存儲器的方式可以由采用控制電路進(jìn)行控制。觸發(fā)電路選擇觸發(fā)信號源，通?？梢允莵碜酝獠坑|發(fā)或者內(nèi)部的任一通道的輸入信號，然后生成滿足觸發(fā)條件的觸發(fā)信號。顯示處理器可以從存儲器中取出波形采樣點(diǎn)，并轉(zhuǎn)化為顯示器需要的格式輸出給顯示器，將信號波形顯示出來。6-10 數(shù)字存儲示波器有哪些采樣方式？不同采樣方式下，數(shù)字存儲示波器的最高工作頻率取決于哪些因素？答：數(shù)字存儲示波器采用實時采樣或者等效時間采樣兩種方式，等效時間采樣又分為順序采樣和隨機(jī)采樣兩種。 在實時采樣方式下，最高工作頻率取決于A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率和顯示所采用的內(nèi)插技術(shù)。 等效時間采樣方式時采樣速率不再是一個關(guān)鍵的指標(biāo)，主要由硬件觸發(fā)電路和時基電路的精度決定的。第七章 習(xí)題10kHz10kHz0f(Hz)97MHzmaxf答：能同時出