電子測(cè)量與儀器電子測(cè)量與儀器期末試題既答案

1、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題1、試述測(cè)量和電子測(cè)量的定義。答：測(cè)量是為確定被測(cè)對(duì)象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，人們借助專門(mén)的設(shè)備，把被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比較，從而確定被測(cè)量與單位量之間的數(shù)值關(guān)系，最后用數(shù)值和單位共同表示測(cè)量結(jié)果。從廣義上說(shuō)，凡是利用電子技術(shù)進(jìn)行的測(cè)量都可以說(shuō)是電子測(cè)量；從狹義上說(shuō)，電子測(cè)量是指在電子學(xué)中測(cè)量有關(guān)電的量值的測(cè)量。2、比較觸發(fā)掃描和連續(xù)掃描的特點(diǎn)。答：連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描示波器掃描的兩種方式。為了更好地觀測(cè)各種信號(hào)，示波器應(yīng)該既能連續(xù)掃描又能觸發(fā)掃描，掃描方式的選擇可通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行。在連續(xù)掃描時(shí)，沒(méi)有觸發(fā)脈沖信號(hào)，掃描閘門(mén)也不受觸發(fā)脈沖的控制，仍會(huì)產(chǎn)生門(mén)控信號(hào)，并

2、啟動(dòng)掃描發(fā)生器工作；在觸發(fā)掃描時(shí)，只有在觸發(fā)脈沖作用下才產(chǎn)生門(mén)控信號(hào)。對(duì)于單次脈沖或者脈沖周期長(zhǎng)的信號(hào)采用觸發(fā)掃描方式更能清晰觀測(cè)。3、鎖相環(huán)有哪幾個(gè)基本組成部分，各起什么作用？答：如圖所示，基本鎖相環(huán)是由基準(zhǔn)頻率源、鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPF）和壓控振蕩器（VCO）組成的一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。f0Udf0frUiUo鑒相器壓控振蕩器低通濾波器基準(zhǔn)頻率源鑒相器是相位比較器，它將兩個(gè)輸入信號(hào)Ui和UO之間的相位進(jìn)行比較, 取出這兩個(gè)信號(hào)的相位差，以電壓Ud的形式輸出給低通濾波器（LPF）。當(dāng)環(huán)路鎖定后，鑒相器的輸出電壓是一個(gè)直流量。環(huán)路低通濾波器用于濾除誤差電壓中的高頻分量和噪聲，以保證環(huán)路

3、所要求的性能，并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。壓控振蕩器是受電壓控制的振蕩器，它可根據(jù)輸入電壓的大小改變振蕩的頻率。4、測(cè)量上限為500V的電壓表，在示值450V處的實(shí)際值為445V，求該示值的：（1）絕對(duì)誤差（2）相對(duì)誤差（3）修正值（本題10分）解：（1）絕對(duì)誤差（2）相對(duì)誤差（3）修正值5、欲用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量一個(gè)=400Hz 的信號(hào)頻率，采用測(cè)頻（選閘門(mén)時(shí)間為 1s ）和測(cè)周（選時(shí)標(biāo)為 0.1s ）兩種方法，試比較這兩種方法由 ±1 誤差所引起的測(cè)量誤差。解 測(cè)頻時(shí)，量化誤差為 測(cè)周時(shí)，量化誤差為 從計(jì)算結(jié)果可以看出，采用測(cè)周方法的誤差小些。6、由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器分別產(chǎn)生正弦波、方波和三角波

4、，調(diào)節(jié)其幅度使有效值讀數(shù)的電壓表讀數(shù)都為0.7，問(wèn)這三種信號(hào)的峰值分別為多少？解： 利用有效值電壓表可直接從電表上讀出被測(cè)電壓的有效值而無(wú)須換算根據(jù)波峰因數(shù)得對(duì)于正弦波，對(duì)于方波，對(duì)于三角波，7、有一正弦信號(hào)，使用垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)為100mV/div的示波器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)信號(hào)經(jīng)過(guò)10：1的衰減探頭加到示波器，測(cè)得熒光屏上波形的高度為7.07div，問(wèn)該信號(hào)的峰值、有效值各為多少？解：示波器測(cè)量的是峰-峰值。 正弦信號(hào)的峰值 正弦信號(hào)的有效值2、試說(shuō)明觸發(fā)電平、觸發(fā)極性調(diào)節(jié)的意義。答：在電路中設(shè)置觸發(fā)電平和觸發(fā)極性調(diào)節(jié)兩種控制方式，通過(guò)這兩種方式可任意選擇被顯示信號(hào)的起始點(diǎn)，便于對(duì)波形的觀測(cè)和比較

5、。觸發(fā)極性是指觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)源信號(hào)的上升沿還是下降沿。觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)源信號(hào)的上升沿為“+”極性；觸發(fā)點(diǎn)位于觸發(fā)源信號(hào)的下降沿則為“”極性；觸發(fā)電平是指觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)所對(duì)應(yīng)的觸發(fā)放大器輸出電壓的瞬時(shí)值，觸發(fā)極性和觸發(fā)電平?jīng)Q定觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻，并決定掃描的起點(diǎn)。3、畫(huà)出文氏電橋RC振蕩器的基本構(gòu)成框圖，并說(shuō)明其振蕩條件。答：下圖為文氏電橋振蕩器的原理框圖。R1、C1、R2、C2組成RC選頻網(wǎng)絡(luò)，可改變振蕩器的頻率；R3、R4組成負(fù)反饋臂，可自動(dòng)穩(wěn)幅。 文氏電橋振蕩器的原理框圖foR2C2R4+-AC1R1R3 在時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)RC選頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\(yùn)算放大器。同相端的電壓與運(yùn)算放大器的反饋網(wǎng)絡(luò)形成的

6、電壓同相，即有和。這樣，放大器和RC選頻網(wǎng)絡(luò)組成的電路剛好組成正反饋系統(tǒng)，滿足振蕩的相位條件，因而有可能振蕩。此時(shí)，反饋系數(shù)F=1/3，因此只要后接的二級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為A，那么就滿足了振蕩器起振的幅值條件AVF1，可以維持頻率時(shí)的等幅正弦振蕩。4、有一個(gè)100V的被測(cè)電壓，若用0.5級(jí)、量程為0300V和1.0級(jí)、量程為0100V的兩只電壓表測(cè)量，問(wèn)哪只電壓表測(cè)得更準(zhǔn)些？為什么？ 要判斷哪塊電壓表測(cè)得更準(zhǔn)確，即判斷哪塊表的測(cè)量準(zhǔn)確度更高。（1）對(duì)量程為0300V、±0.5級(jí)電壓表，根據(jù)公式有 （2）對(duì)量程為0100V、±1.0級(jí)電壓表，同樣根據(jù)公式有 從計(jì)算結(jié)果可以

7、看出，用量程為0100V、±1.0級(jí)電壓表測(cè)量所產(chǎn)生的示值相對(duì)誤差小，所以選用量程為0100V、±1.0級(jí)電壓表測(cè)量更準(zhǔn)確。5、用某計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)頻率，已知晶振頻率的相對(duì)誤差為，門(mén)控時(shí)間，求：（1）測(cè)量MHz時(shí)的相對(duì)誤差；（2）測(cè)量KHz時(shí)的相對(duì)誤差；并提出減小測(cè)量誤差的方法。解：根據(jù)電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率的最大相對(duì)誤差計(jì)算公式為（1）測(cè)量MHz時(shí)的相對(duì)誤差（2）測(cè)量KHz時(shí)的相對(duì)誤差當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率一定時(shí)，主門(mén)開(kāi)啟時(shí)間越長(zhǎng)，量化的相對(duì)誤差就越??；當(dāng)主門(mén)開(kāi)啟時(shí)間一定時(shí)，提高被測(cè)信號(hào)的頻率，也可減小量化誤差的影響。6、在示波器上分別觀察到正弦波、方波的峰值為1V，分別用都是正弦有效

8、值刻度的、三種不同的檢波方式的電壓表，試求讀數(shù)分別為多少？解：（1）用峰值檢波方式電壓表測(cè)量，讀數(shù)都是0.707V，與波形無(wú)關(guān)。（2）用有效值檢波正弦有效值刻度的電壓表測(cè)量正弦波 方波 （3）用均值檢波正弦有效值刻度的電壓表測(cè)量正弦波 方波波形因數(shù)和波峰因數(shù)均為1，所以其平均值為1V，相應(yīng)此平均值的正弦有效值即為讀數(shù)值。7、用雙蹤示波器觀測(cè)兩個(gè)同頻率正弦波a，b，若掃描速度為20/cm，而熒光屏顯示兩個(gè)周期的水平距離是8cm，問(wèn)：（1）兩個(gè)正弦波的頻率是多少？（2）若正弦波a比b相位超前1.5cm，那么兩個(gè)正弦波相差為多少？用弧度表示。解：（1）根據(jù)被測(cè)交流信號(hào)的周期為則（2）根據(jù)兩信號(hào)的相位

9、差為則2有一信號(hào)在熒光屏一周期的水平長(zhǎng)度為7cm，掃描速度開(kāi)關(guān)置于“10ms/cm”位置，掃描擴(kuò)展置“拉出×10”位置，求被測(cè)信號(hào)的周期。解：根據(jù)可得測(cè)交流信號(hào)的周期為3、測(cè)量電阻消耗的功率時(shí)，可間接測(cè)量電阻值，電阻上的壓降，流過(guò)電阻的電流。設(shè)電阻、電壓、電流的相對(duì)誤差分別為、，試確定測(cè)量的最佳方案。解：間接測(cè)量電阻消耗的功率有三種方案，即、，根據(jù)誤差合成公式可分別算出每種方案的測(cè)量誤差。(1) 方案(2) 方案 (3) 方案可見(jiàn)，在給定的各分項(xiàng)誤差的條件下，選擇第一種方案的合成誤差最小。4、利用頻率倍增方法，可提高測(cè)量準(zhǔn)確度，設(shè)被測(cè)頻率源的標(biāo)稱頻率為=1MHz，閘門(mén)時(shí)間置于1s，欲

10、把±1誤差產(chǎn)生的測(cè)頻誤差減少到1×10-11，試問(wèn)倍增系數(shù)應(yīng)為多少？解：倍增前量化誤差為 倍增系數(shù)為 5、下圖是簡(jiǎn)化了的頻率合成器框圖，為基準(zhǔn)頻率，為輸出頻率，試確定兩者之間的關(guān)系。若=1MHz，分頻器÷n和÷m中可以從1變到10，步長(zhǎng)為1，試確定的頻率范圍。鑒相器低通濾波器壓控振蕩器÷n÷m解：基準(zhǔn)頻率通過(guò)分頻器÷n得到頻率為的信號(hào)，輸出頻率通過(guò)分頻器÷m得到頻率為的信號(hào)。這兩個(gè)信號(hào)再通過(guò)鑒相器，取出這兩個(gè)信號(hào)的相位差，以電壓的形式通過(guò)低通濾波器加到壓控振蕩器以控制基準(zhǔn)頻率，直至環(huán)路進(jìn)入“鎖定狀態(tài)“。若=1MHz所以確定的頻率的范圍為105Hz107Hz。6、甲、乙兩臺(tái)DVM，甲的顯示器顯示的最大值為9999，乙為19999，問(wèn)：（1）它們各是幾位的DVM，是否有超量程能力？（2）若乙