電子測(cè)量復(fù)習(xí)提綱

1、電子測(cè)量技術(shù)復(fù)習(xí)提綱試卷類型：一、填空題：30%；二、單項(xiàng)選擇題：10%；三、判斷題：10%；四、問答題：25%；五、計(jì)算題：25%。復(fù)習(xí)要求：第一章：1、掌握電子測(cè)量的特點(diǎn)和一般方法（偏差、零位、微差）。特點(diǎn)：（1）測(cè)量頻率范圍寬 （2）測(cè)量量程寬 （3）測(cè)量準(zhǔn)確度高低相差懸殊 （4）測(cè)量速度快 （5）可以進(jìn)行遙測(cè) （6）易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試智能化和測(cè)試自動(dòng)化 （7）影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜一般方法：直接、間接、組合。時(shí)域、頻域、數(shù)據(jù)域、隨機(jī)。2、掌握測(cè)量?jī)x表的主要性能指標(biāo)和計(jì)量的基本概念。性能指標(biāo)：（1）精度：精密度、正確度、準(zhǔn)確度 （2）穩(wěn)定性：穩(wěn)定度、影響量 （3）輸入阻抗 （4）靈敏度 （

2、5）線性度 （6）動(dòng)態(tài)特性計(jì)量的基本概念：計(jì)量是利用技術(shù)和法制手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測(cè)量。單位制：任何測(cè)量都要有一個(gè)統(tǒng)一的體現(xiàn)計(jì)量單位的量作為標(biāo)準(zhǔn)，這樣的量稱為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)量基準(zhǔn)：1、主基準(zhǔn) 2、副基準(zhǔn) 3、工作基準(zhǔn) 例題： 1.7 設(shè)某待測(cè)量的真值為土1000，用不同的方法和儀器得到下列三組測(cè)量數(shù)據(jù)。試用精密度、正確度和準(zhǔn)確度說明三組測(cè)量結(jié)果的特點(diǎn)： 10.10，l0.07，10.l2，l0.06，l0.07，l0.12，10.11，10.08，l0.09，10.11； 9.59，9.7l，1 0.68，l0.42，10.33，9.60，9.80，l0.21，9.98，l0.38；

3、 10.05，l0.04，9.98，9.99，l0.00，10.02，10.0l，999，9.97，9.99。 答： 精密欠正確； 準(zhǔn)確度低； 準(zhǔn)確度高。1.15 解釋名詞： 計(jì)量基準(zhǔn)； 主基準(zhǔn)； 副基準(zhǔn)； 工作基準(zhǔn)。 答： 用當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和工藝水平，以最高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性建立起來的專門用以規(guī)定、保持和復(fù)現(xiàn)物理量計(jì)量單位的特殊量具或儀器裝置等。 主基準(zhǔn)也稱作原始基準(zhǔn)，是用來復(fù)現(xiàn)和保存計(jì)量單位，具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達(dá)到的最高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具，經(jīng)國家鑒定批準(zhǔn)，作為統(tǒng)一全國計(jì)量單位量值的最高依據(jù)。因此，主基準(zhǔn)也叫國家基準(zhǔn)。 副基準(zhǔn)：通過直接或間接與國家基準(zhǔn)比對(duì)，確定其量值并經(jīng)國家鑒定批準(zhǔn)的計(jì)

4、量器具。其地位僅次于國家基準(zhǔn)，平時(shí)用來代替國家基準(zhǔn)使用或驗(yàn)證國家基準(zhǔn)的變化。 工作基準(zhǔn)：經(jīng)與主基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)校準(zhǔn)或比對(duì)，并經(jīng)國家鑒定批準(zhǔn)，實(shí)際用以檢定下屬計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量器具。1.16 說明檢定、比對(duì)、校準(zhǔn)的含義。各類測(cè)量?jī)x器為什么要定期進(jìn)行檢定和比對(duì)。 答：檢定：是用高一等級(jí)準(zhǔn)確度的計(jì)量器具對(duì)低一等級(jí)的計(jì)量器具進(jìn)行比較，以達(dá)到全面評(píng)定被檢計(jì)量器具的計(jì)量性能是否合格的目的。 比對(duì)：在規(guī)定條件下，對(duì)相同準(zhǔn)確度等級(jí)的同類基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器具之間的量值進(jìn)行比較，其目的是考核量值的一致性。 校準(zhǔn)：校準(zhǔn)是指被校的計(jì)量器具與高一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)相比較，以確定被校計(jì)量器具的示值誤差的全部工作。一般而言，檢定要

5、比校準(zhǔn)包括更廣泛的內(nèi)容。 通過對(duì)各級(jí)基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)量器檢定、比對(duì)和校準(zhǔn)以保證日常工作中所使用的測(cè)量?jī)x器、量具的量值統(tǒng)一。第二章：1、掌握誤差的類型和來源。類型：滿刻度誤差、系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差。來源：儀器誤差、使用誤差、人身誤差、影響誤差、方法誤差。2、掌握系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因、系統(tǒng)誤差的判斷及消除系統(tǒng)誤差的測(cè)量方法。原因：（1）測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)原理及制作上的缺陷。例如刻度偏差，刻度盤或指針安裝偏心，使用過程中零點(diǎn)漂移，安放位置不當(dāng)。 （2）測(cè)量時(shí)的環(huán)境條件（如濕度、溫度及電源電壓等）與儀器使用的要求不一致等。 （3）采用近似的測(cè)量方法或近似的測(cè)量公式等。 （4）測(cè)量人員估讀數(shù)時(shí)習(xí)慣于偏向某

6、一方向等原因所引起的誤差。3、掌握隨機(jī)誤差的特點(diǎn)及隨機(jī)誤差的處理方法。隨機(jī)誤差的特點(diǎn)：有界性、對(duì)稱性、抵償性。處理方法：P314、掌握測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法（有效、結(jié)果），會(huì)寫測(cè)量報(bào)告。P51 2.10 現(xiàn)校準(zhǔn)一個(gè)量程為100 mV，表盤為100等分刻度的毫伏表，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：儀表刻度值(mV)0102030405060708090100標(biāo)準(zhǔn)儀表示值(mV)0.09.920.230.439.850.260.470.380.089.7100.0絕對(duì)誤差 (mV)0.00.1-0.2-0.40.2-0.2-0.4-0.30.00.30.0修正值c (mV)0.0-0.10.20.4-0.20.20.4

7、0.30.0-0.30.0 求： 將各校準(zhǔn)點(diǎn)的絕對(duì)誤差U和修正值c填在表格中； 10 mV刻度點(diǎn)上的示值相對(duì)誤差rx和實(shí)際相對(duì)誤差rA； 確定儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)； 確定儀表的靈敏度。 解： rx0.1/10100%1% rA0.1/9.9100%1.01% 因?yàn)椋簒m0.4 mV rm0.4/1000.4% 所以：s0.5 100/1001 mV；2.12 如題2.12圖所示，用內(nèi)阻為Rv的電壓表測(cè)量A、B兩點(diǎn)間電壓，忽略電源E、電阻R1、 R2的誤差，求： 不接電壓表時(shí)，A、B間實(shí)際電壓UA； 若Rv 20K，由它引入的示值相對(duì)誤差和實(shí)際相對(duì)誤差各為多少？ 若Rv 1M，由它引入的示值相對(duì)誤差

8、和實(shí)際相對(duì)誤差又各為多少？解： R外20/100019.6K 題2.12圖 2.27 用數(shù)字電壓表測(cè)得一組電壓值如下表：nxinxinxi1234520.42 20.4320.4020.4320.4267891020.4320.3920.3020.4020.43111213141520.4220.4120.3920.3920.40判斷有無壞值，寫出測(cè)量報(bào)告值。解：（1）用公式求算術(shù)平均值。20.404（2）列出vi和vi2如表2.271（3） 表2.271nvivi2nvivi2nvivi2123450.0160.026-0.0040.0260.0160.0002560.0006760.000

9、0160.0006760.0002566789100.026-0.014-0.104-0.0040.0260.0006760.0001960.0108160.0000160.00067611121314150.0160.006-0.014-0.014-0.0140.0002560.0000360.0001960.0001960.00001630.098從表2.27中可以看出，剩余殘差最大的第8個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，其值為：，n8為壞值應(yīng)剔除。（4）剔除n8后的算術(shù)平均值（5）重新列出vi和vi2如表2.272表2.272nvivi2nvivi2nvivi2123450.0060.016-0.0140.0

10、160.0060.0000360.0002560.0001960.0002560.00003667890.016-0.024-0.0140.0160.0002560.0005760.0001960.00025610111213140.006-0.004-0.024-0.024-0.0140.0000360.0000160.0005760.0005760.000196（6）剔除n8后的標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值 （7）剔除n8后無壞值 因此用數(shù)字電壓表測(cè)得結(jié)果為：20.4140.0132.29 按照有效數(shù)字的運(yùn)算法則，計(jì)算下列各結(jié)果： 1.07133.23.42 1.07133.203.43 40.3134

11、.52182.2 51. 43.7190 56.094.653260.74 70.40.45370.0 例1 將下列數(shù)字保留到小數(shù)點(diǎn)后一位：12.34,12.36,12.35,12.45。 解：12.3412.3 12.3612.4 12.3512.4 12.4512.4 小于5舍，大于5入，等于5時(shí)采取偶數(shù)法則。第三章：1、掌握正弦信號(hào)發(fā)生器的主要性能指標(biāo)。指標(biāo)：（1）頻率特性 （2）輸出特性 （3）調(diào)制特性2、掌握低頻信號(hào)RC、積分電路構(gòu)成的低頻信號(hào)發(fā)生器的工作原理。P68、P723、掌握射頻信號(hào)（鎖相、合成）發(fā)生器的工作原理。P82、P843.11 題3.11圖是簡(jiǎn)化了的頻率合成器框圖，

12、f1為基準(zhǔn)頻率， f2為輸出頻率，試確定兩者之間的關(guān)系。若f1 1MHz，分頻器n和m中n、m可以從1變到10，步長(zhǎng)為1，試確定f2的頻率范圍。 題3.11圖解：相位鎖定時(shí)：f1/nf2/m f2f1m/n當(dāng) m1 n10時(shí) f2minf1/100.1MHz 當(dāng) m10 n1時(shí) f2max10f110MHz3.18 用題318圖(a所示方案觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)瞬態(tài)響應(yīng)，如果輸入波形是矩形脈沖(b)，被觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)分別為（c)、(d)，則示波器上顯示的輸出波形各為什么？題3.18圖解：對(duì)網(wǎng)絡(luò)(C)： RC 5RCT/2 即：T/10 則圖(C)為微分電路，所以，輸入方波脈沖時(shí)，輸出為正負(fù)尖峰脈沖。對(duì)網(wǎng)絡(luò)(d)：

13、 RC 5RCT/2 即：T/10 則圖(d)為耦合電路，所以，輸入方波脈沖時(shí)，輸出為近似的方波脈沖。第四章：1、掌握示波器的主要技術(shù)指標(biāo)及基本組成和工作原理。技術(shù)指標(biāo)：（1）頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)fh也叫帶寬。指垂直偏轉(zhuǎn)通道(Y方向放大器)對(duì)正弦波的幅頻響應(yīng)下降到中心頻率的0.707(-3dB)的頻率范圍。（2）偏轉(zhuǎn)靈敏度(S)單位輸入信號(hào)電壓uy引起光點(diǎn)在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的距離H稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度S：SH / uy（3）掃描頻率掃描頻率表示水平掃描的鋸齒波的頻率。一般示波器X方向掃描頻率可由t/cm或t/div分檔開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此開關(guān)標(biāo)注的是時(shí)基因數(shù)。（4）輸入阻抗輸入阻抗是指示波器輸入端對(duì)地的電阻Ri

14、和分布電容Ci的并聯(lián)阻抗。（5）示波器的瞬態(tài)響應(yīng)示波器的瞬態(tài)響應(yīng)就是示波器的垂直系統(tǒng)電路在方波脈沖輸入信號(hào)作用下的過渡特性。上升時(shí)間tr越小越好。（6）掃描方式線性時(shí)基掃描可分成連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描兩種方式。基本組成：Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時(shí)間校正器、電源幾部分組成。工作原理：P1082、掌握示波器的使用及校正方法。P1194.6 電子示波器由哪幾個(gè)部分組成？各部分的作用是什么？答：電子示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時(shí)間校正器、電源幾部分組成。Y通道的作用是：檢測(cè)被觀察的信號(hào)，并將它無失真或失真很小地傳輸?shù)绞静ü艿拇怪逼D(zhuǎn)極板上。X通道的作用是

15、：產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間呈線性關(guān)系的電壓，并加到示波管的x偏轉(zhuǎn)板上去，使電子射線沿水平方向線性地偏移，形成時(shí)間基線。Z通道的作用是：在時(shí)基發(fā)生器輸出的正程時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生加亮信號(hào)加到示波管控制柵極上，使得示波管在掃描正程加亮光跡，在掃描回程使光跡消隱。示波管的作用是：將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，顯示被測(cè)信號(hào)的波形。幅度校正器的作用是：用于校正Y通道靈敏度。掃描時(shí)間校正器的作用是：用于校正x軸時(shí)間標(biāo)度，或用來檢驗(yàn)掃描因數(shù)是否正確。電源的作用是：為示波器的各單元電路提供合適的工作電壓和電流。4.8 現(xiàn)有下列三種示波器，測(cè)量上升時(shí)間，為80ns的脈沖波形，選用哪一種好？為什么？（1）SBT5同步示波器f h=10MHz

16、，tr40ns。（2）SBMl0通用示波器f h 30MHz， tr 12ns。（3）SR8雙蹤示波器f h =15MHz， tr 2,1ns。解：（1）tr1350/ fh350 /1035 ns （2）tr2350/ fh350 /3012 ns（3）tr3350/ fh350 /1523 ns tr2最小，選用SBMl0通用示波器好。4.14 時(shí)基發(fā)生器由幾部分組成？各部分電路起什么作用？為什么線性時(shí)基信號(hào)能展開波形？答：時(shí)基發(fā)生器由閘門電路、掃描發(fā)生器和釋抑電路組成。時(shí)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(gè)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，當(dāng)觸發(fā)脈沖到來時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，使掃描電壓

17、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(hào)電壓uy作用的電子束在屏幕上按時(shí)間沿水平方向展開。4.17 計(jì)算下列波形的幅度和頻率(經(jīng)探頭接入)：（1）Vdiv位于0.2檔，tdiv位于2s檔。 H2div， D3div H 5div， D 2div H 3div， D 5div解： U2 div0.2Vdiv104V T3 div2sdiv6s f1/T167KHz U5 div0.2Vdiv1010V T2 div2sdiv4s f1/T250KHz

18、 U3 div0.2Vdiv106V T5 div2sdiv10s f1/T100KHz（2）Vdiv位于0.05檔，tdiv位于50s檔。 H 5div， D 6div H 4div， D 4div H 2div， D 5div解： U5 div0.05Vdiv102.5V T6 div50sdiv300s f1/T3.3KHz U4 div0.05Vdiv102V T4 div50sdiv200s f1/T5KHz U2 div0.05Vdiv101V T5 div50sdiv250s f1/T4KHz（3）Vdiv位于20檔，tdiv位于0.5s檔。 H2div， D0.5div H=1

19、div， D 1div H =0.5div， D 2div解： U2 div20Vdiv10400V T0.5 div0.5sdiv0.25s f1/T4Hz U1 div20Vdiv10200V T1div0.5sdiv0.5s f1/T2Hz U0.5div20Vdiv10100V T2 div0.5sdiv1s f1/T1Hz4.18 有兩個(gè)周期相同的正弦波，在屏幕上顯示一個(gè)周期為6個(gè)div，兩波形間相位間隔為如下值時(shí)，求兩波形間的相位差。 （1）0.5 div （2）2 div （3）1 div （4）1.5 div （5）1.2 div （6）1.8 div解：（1）0.5360/6

20、30 （2）2360/6120 （3）1360/660 （4）1.5360/690（5）1.2360/672 （6）1.8360/6108第五章：1、了解頻率測(cè)量的方法，掌握電子計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率、周期的工作原理及誤差分析和減小測(cè)量誤差的措施。P142P153減小誤差：（1）頻率： 提高晶振頻率的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以減小閘門時(shí)間誤差 擴(kuò)大閘門時(shí)間T或倍頻信號(hào)頻率fx以減小1誤差以減小閘門時(shí)間誤差。 被測(cè)信號(hào)頻率較低時(shí)，采用側(cè)周期的方法測(cè)量。 （2）周期：周期倍乘2、掌握諧振法測(cè)頻，頻率電壓轉(zhuǎn)換法測(cè)頻的工作原理。P1621645.5 用一臺(tái)七位計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)量fx5MHz的信號(hào)頻率，試分別計(jì)算當(dāng)閘門時(shí)間

21、為1s、0.1s和10ms時(shí)，由于“1”誤差引起的相對(duì)誤差。解：閘門時(shí)間為1s時(shí)： 閘門時(shí)間為0.1s時(shí)： 閘門時(shí)間為10ms時(shí)：5.7 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fc / fc5108，門控時(shí)間T1s，求： （1）測(cè)量fx10MHz時(shí)的相對(duì)誤差； （2）測(cè)量fx10kHz時(shí)的相對(duì)誤差；并提出減小測(cè)量誤差的方法。解：（1）（2）從fx / fx的表達(dá)式中可知， 提高晶振頻率的準(zhǔn)確度可減少fc / fc的閘門時(shí)間誤差， 擴(kuò)大閘門時(shí)間T或倍頻被測(cè)信號(hào)可減少1誤差。5.8 用計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)信號(hào)的周期，晶振頻率為10MHz，其相對(duì)誤差fc / fc5108，周期倍乘開關(guān)置100，求測(cè)量被測(cè)信號(hào)周期Tx10s時(shí)的測(cè)量誤差.。解：5.13 簡(jiǎn)述電橋法、諧振法、f-V轉(zhuǎn)換法測(cè)頻的原理，它們各適用于什么頻率范圍？這三種測(cè)頻方法的測(cè)頻誤差分別決定于什么？答：電橋法測(cè)頻的原理是利用電橋的平衡條件和被測(cè)信號(hào)頻率有關(guān)這一特性來測(cè)頻。交流電橋能夠達(dá)到平衡時(shí)有：電橋法測(cè)頻適用于10kHz以下的音頻范圍。在高頻時(shí)，由于寄生參數(shù)影響嚴(yán)重，會(huì)使測(cè)量精確度大大下降。電橋測(cè)頻的精確度約為(0.51)。電橋法測(cè)頻的精確度取決于電橋中各元件的精確度、判斷電橋平衡的準(zhǔn)確度(檢流