電子測量習(xí)題課課件

1、電子測量習(xí)題課測量頻率范圍寬、 量 程范圍寬 、 測量準(zhǔn)確度高 、 測量速度快 、 易于實(shí)現(xiàn)遙測 、易于實(shí)現(xiàn)測量過程的自動(dòng)化和測量儀器智能化。電能量測量、 電信號(hào)特性測量、 電路元件參數(shù)測量、電子設(shè)備的性能測量 。非電量的測量。1. 電子測量的特點(diǎn)有：2.電子測量的主要內(nèi)容有：3.相對(duì)誤差定義為 與 真值 的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。 絕對(duì)誤差4.隨機(jī)誤差的大小，可以用測量值的 來衡量，其值越小，測量值越集中，測量的 越高精密度標(biāo)準(zhǔn)偏差精密度下列各項(xiàng)中不屬于測量基本要素的是 。A 、被測對(duì)象 B 、測量儀器系統(tǒng) C 、測量誤差 D 、測量人員C下列不屬于測量誤差來源的是 。A 、儀器誤差和（環(huán)境

2、）影響誤差 B 、滿度誤差和分貝誤差 C 、人身誤差和測量對(duì)象變化誤差 D 、理論誤差和方法誤差B一、相對(duì)誤差 相對(duì)誤差用來說明測量精度的高低，又可分為： (1)實(shí)際相對(duì)誤差 實(shí)際相對(duì)誤差定義為(2)示值相對(duì)誤差 示值相對(duì)誤差也叫標(biāo)稱相對(duì)誤差，定義為 例：被測電壓真值為 100v ，用電壓表測試時(shí)，指示值為 80v ，則相對(duì)誤差為 。 A +25% B -25% C +20% D -20%D二、隨機(jī)誤差 隨機(jī)誤差又稱偶然誤差，是指對(duì)同一量值進(jìn)行多次等精度測量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)均以不可預(yù)定的方式無規(guī)則變化的誤差。在相同條件下多次測量同一量時(shí)，隨機(jī)誤差的 -A 絕對(duì)值和符號(hào)均發(fā)生變化 B 絕對(duì)值發(fā)

3、生變化，符號(hào)保持恒定 C 符號(hào)發(fā)生變化，絕對(duì)值保持恒定 D 絕對(duì)值和符號(hào)均保持恒定A分貝誤差是用 形式表示的 誤差。對(duì)數(shù)相對(duì)測量值的數(shù)學(xué)期望 E( X ) ，就是當(dāng)測量次數(shù) n 趨近無窮大時(shí)，它的各次測量值的 。算術(shù)平均值某待測電壓約為100V，現(xiàn)有1.0級(jí)量程為200V和1.5級(jí)量程為150V的兩個(gè)電壓表，問用哪一塊電壓表測量較好？用1.5級(jí)量程為150V的電壓表測100V時(shí)，因?yàn)?2%2.25% 所以選用1.0級(jí)量程為200V的電壓表更好。測量最大相對(duì)誤差測量最大相對(duì)誤差例：分析：測量效果好,主要看哪塊表的示值相對(duì)誤差小解：用1.0級(jí)量程為200V的電壓表測100V時(shí)， 在低頻(或超低頻)

4、信號(hào)發(fā)生器的家族中，還有一種被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，簡稱函數(shù)發(fā)生器，它在輸出正弦波的同時(shí)，還能輸出同頻率的三角波、方波、鋸齒波等波形，以滿足不同的測試需求。函數(shù)發(fā)生器的基本工作原理是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(例如二極管整形網(wǎng)絡(luò))將三角波整形成正弦波。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能夠輸出多種信號(hào)波形的信號(hào)發(fā)生器是 。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器圖中壓控振蕩器輸出頻率經(jīng)分 頻后得到 頻率的信號(hào)送往鑒相器，與采自晶振輸出經(jīng)n2次分頻的頻率f0/n2的信號(hào)進(jìn)行相位比較，由前面的鎖相環(huán)路的介紹可知，當(dāng)間接合成法即鎖相環(huán)路法即 已知用于組成混頻倍頻環(huán)，其，步進(jìn)頻率環(huán)路形式如下圖所示，求（1）M取“+

5、”，N=？（2）M取“”N=？輸出頻率混頻器(M)鑒相器f0=(73101.1)MHZ帶通濾波器f r1=100kHZ頻率源1壓控振蕩器低通濾波器頻率源2fr2=40MHZf=100kHZ分頻器（N）f解：根據(jù)鎖相原理，我們不難看出 而（1）若M取“+”，則則（2）若M取“-”，則則示波管由 電子槍 、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光熒三部分組成。用峰值電壓表測量某一電壓，若讀數(shù)為1V，則該電壓的峰值為 1.41 伏。示波器熒光屏上，光點(diǎn)在鋸齒波電壓作用下掃動(dòng)的過程稱為 掃描 。當(dāng)示波器兩個(gè)偏轉(zhuǎn)板上都加 信號(hào) 時(shí)，顯示的圖形叫李沙育圖形，這種圖形在 相位 和頻率測量中常會(huì)用到。下圖是電子示波器組成框圖，說明各部

6、分的作用是什么?校正器用來校準(zhǔn)示波器的主要特征。常用的有幅度校正器和掃描時(shí)間校正器。電源一般由兩個(gè)整流器組成。高壓整流器供給示波管高壓電極電壓，低壓整流器供給示波器所有其它電路的電壓和示波管低壓電極電壓。通常低壓電源采用穩(wěn)壓器，較精密的示波器高壓電源也采取穩(wěn)壓措施。在示波器垂直通道中設(shè)置電子開關(guān)的目的是 。A:實(shí)現(xiàn)雙蹤顯示 ； B:實(shí)現(xiàn)雙時(shí)基掃描 C:實(shí)現(xiàn)觸發(fā)掃描 ； D:實(shí)現(xiàn)同步A為了在示波器熒光屏上得到清晰而穩(wěn)定的波形，應(yīng)保證信號(hào)的掃描電壓同步，即掃描電壓的周期應(yīng)等于被測信號(hào)周期的倍。 A:奇數(shù) ； B:偶數(shù) ； C:整數(shù) ； D:2/3C計(jì)算下列波形的幅度和頻率(經(jīng)探頭10:1接入)：V

7、div位于0.2檔，tdiv位于2 s檔。 H2div， D3div H 5div， D 2div H 3div， D 5div 解: Uy=0.2V2div10=4V=167KHz計(jì)算題 Uy=0.2V5diy10=10V =250KHz Uy=0.2V3diy10=6V =100KHz已知示波器的偏轉(zhuǎn)因數(shù)Dy0.2V/cm，熒光屏的水平方向長度為10cm。 若時(shí)基因數(shù)為0.05ms/cm，所觀測的波形如題2.25圖所示，求被測信號(hào)的峰-峰值及頻率。 u1和u2為同頻率的正弦信號(hào)，用雙蹤示波器測量相位差，顯示圖形如圖所示，測得x11.5div，x8div，求相位差。 u2 u1 x1 x 電

8、子計(jì)數(shù)法測頻原理 若某一信號(hào)在T秒時(shí)間內(nèi)重復(fù)變化了N次，則根據(jù)頻率的定義，可知該信號(hào)的頻率fx為 用一個(gè)6位電子計(jì)數(shù)器測量頻率為2000Hz的信號(hào)頻率，試計(jì)算當(dāng)閘門時(shí)間T分別為1s、0.1s和10ms時(shí)，由1誤差產(chǎn)生的測頻誤差。當(dāng)T為1s時(shí)，當(dāng)T為0.1s時(shí)，當(dāng)T為10 ms時(shí)， 測量一個(gè)頻率為200Hz的信號(hào)頻率，采用測頻法（閘門時(shí)間T1s）和測周法（時(shí)標(biāo)信號(hào)周期Ts0.1s）兩種方法，分別計(jì)算由1誤差引起的測量誤差。采用測頻法采用測周法波形因數(shù)、波峰因數(shù) 交流電壓的有效值、平均值和峰值間有一定的關(guān)系，可分別用波形因數(shù)(或稱波形系數(shù))及波峰因數(shù)(或稱波峰系數(shù))表示。 波形因數(shù)KF，定義為該電

9、壓的有效值與平均值之比波峰因數(shù)，定義為該電壓的峰值與有效值之比 測量交流電壓的方法很多，依據(jù)的原理也不同。其中最主要的是利用交流直流(ACDC)轉(zhuǎn)換電路將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后再接到直流電壓表上進(jìn)行測量。根據(jù)ACDC轉(zhuǎn)換器的類型，可分成檢波法和熱電轉(zhuǎn)換法。根據(jù)檢波特性的不同，檢波法又可分成平均值檢波、峰值檢波、有效值檢波等。交流電壓測量的基本原理均值電壓表 由于均值檢波器檢波靈敏度的非線性特性及輸入阻抗過低，所以以均值檢波器為ACDC變換器的均值電壓表一般都設(shè)計(jì)成放大檢波式。放大器的主要作用是放大被測電壓，提高測量靈敏度，使檢波器工作在線性區(qū)域，同時(shí)它的高輸入阻抗可以大大減小負(fù)載效應(yīng)。波

10、形換算 前已敘述，電壓表度盤是以正弦波的有效值定度的，而均值檢波器的輸出，(即流過電流表的電流)與被測信號(hào)電壓的平均值成線性關(guān)系，為此有 例 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(duì)于正弦波，由于電壓表本來就是按其有效值定度，即電壓表的示值就是正弦波的有效值，所以正弦波的有效值 對(duì)于三角波，查表，其波形系數(shù) ，所以有效值 對(duì)于方波，查表，其波形系數(shù)KF1，所以有效值峰值檢波器 波形換算 當(dāng)被測電壓為非正弦波時(shí)，應(yīng)進(jìn)行波形換算才能得到被測電壓的有效值。波形換算的原理是：示值Ua相等則峰值Up也相等。再由表給出的波峰因數(shù) 得到有效

11、值 上式僅適用于單峰值電壓表。 例 用峰值電壓表分別測量正弦波、三角波和方波，電壓表均指在l0V位置，問三種波形被測信號(hào)的峰值和有效值各為多少? 解：按著示值相等峰值也相等的原理可知三種波形的電壓峰值Up都是 因?yàn)殡妷罕砭褪且哉也ㄓ行е刀ǘ鹊?，因此正弦波的有效值就是電壓表表針指示值，即正弦波的有效值U10V。對(duì)于三角波，有效值對(duì)于方波，波峰系數(shù)Kp=1，因此有效值 利用單峰值電壓表測量題圖中正弦、方波和三角波的電壓，電壓表讀數(shù)均為5V，問： (1)對(duì)每種波形來說，讀數(shù)各代表什么意義? (2)三種波形的峰值、平均值、有效值各為多少? 解：（1）對(duì)于單峰值電壓表按示值相等峰值也相等的原理,對(duì)每種

12、波形來說，讀數(shù)各代表三種波形的峰值為即正弦波的有效值U5V 對(duì)于方波，波峰系數(shù)Kp=1，因此有效值對(duì)于三角波波峰系數(shù)Kp=1.73，有效值 （2）因?yàn)殡妷罕砭褪且哉也ㄓ行е刀ǘ鹊?，因此正弦波的有效值就是電壓表表針指示值平均值KF=1平均值KF=1.15用峰值電壓表分別測量正弦波、三角波和方波，電壓表均指在l0V位置，問三種波形被測信號(hào)的峰值和有效值各為多少?（三角波 KP =1.73 方波Kp=1） 解：按著示值相等峰值也相等的原理，可知三種波形的電壓峰值Up都是 因?yàn)殡妷罕砭褪且哉也ㄓ行е刀ǘ鹊?，因此正弦波的有效值就是電壓表表針指示值，即正弦波的有效值U10V。對(duì)于三角波 Kp=1.73

13、 有效值對(duì)于方波，波峰系數(shù)Kp=1，因此有效值數(shù)字萬用表的核心是 A/D轉(zhuǎn)換器1999屬于 3位半 位數(shù)字萬用表，在10V量程上的超量程能力為 100% ，在0.2V量程上的超量程能力為 0 。 數(shù)字電壓表顯示位數(shù)越多，則_。A、測量范圍越大 B、測量誤差越小 C、過載能力越強(qiáng) D、測量分辨力越高D 繪圖說明DVM的電路構(gòu)成和工作原理答：數(shù)字電壓表（DVM）的組成如圖所示。數(shù)字電壓表的組成框圖模擬部分被測信號(hào)A/變換器邏輯控制電路計(jì)數(shù)器輸入電路顯示器時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路數(shù)字部分整個(gè)框圖包括兩大部分，模擬部分包括輸入電路（如阻抗變換電路、放大和擴(kuò)展量程電路）和A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表的核心，完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。電壓表的技術(shù)指標(biāo)如準(zhǔn)確度、分辨率等主要取決于這部分的工作性能。數(shù)字部分主要完成邏輯控制、譯碼和顯示功能。例如：某3位DVM基本量程為1V，那么該DVM具有超量程能力？具備，因?yàn)樵?V擋上，它的最大顯示為1.999V。對(duì)于基本量程為2V的DVM ，它具備超量程能力？不具備，因?yàn)樗?V擋上的最大顯示仍是1.999V