電子測量2023綜合復習

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電子測量綜合復習簡答題

1、什么是電子測量，簡述電子測量的內容、特點及分類。2、測量與計量的定義及其相互關系。3、判斷系統誤差的方法1）、試驗對比法

2）、剩余誤差觀測方法3）、馬利科夫判據4）、阿卑_赫梅特（Abbe_Helmert）判據

4、萬用表歐姆擋的簡化電路如下圖。試求指針在什么位置時測量誤差最小。5、系統誤差、隨機誤差和粗大誤差的性質是什么？它們對測量結果有何影響？答：（1）系統誤差是一個恒定不變的值或是具有確定函數關系的值；進行屢屢重復測量，系統誤差不能消除或減少；系統誤差具有可控制性或修正性。系統誤差使測量的正確度受到影響。

（2）隨機誤差的性質主要有：在屢屢測量中，絕對值小的誤差出現的次數比絕對值大的誤差出現的次數多；在屢屢測量中，絕對值相等的正誤差與負誤差出現的概率一致，即具有對稱性；測量次數一定時，誤差的絕對值不會超過一定的界限，即具有有界性；進行等精度測量時，隨機誤差的算術平均值的誤差隨著測量次數的增加而趨近于零，即正負誤差具有抵償性。隨機誤差影響測量精度。（3）粗大誤差的主要性質是測量

6、簡述平均值表測量噪聲電壓的原理。7、簡述失真度測量儀工作原理。

8、簡述用Q表測量Q值的工作原理。9、欲測量失真的正弦波，若手頭無有效值電壓表，則應選用峰值表還是平均值更適當一些？10、簡述逐次積分形DVM的工作原理，適用于哪種場合。11、簡述雙積分形DVM的工作原理，適用于哪種場合。12、簡述熱電偶有效值檢波原理。13、簡述測頻原理。

14、簡述測量頻率比原理。15、簡述時間測量原理。

16、分析通用計數器測量頻率和周期的誤差，以及減小誤差的方法？

17、簡述頻標產生的原理。也可以這樣提問：什么是頻標？為什么頻標會疊加在掃頻儀屏幕顯示的圖形上？

答：疊加在掃頻輸出信號上的頻率標志。常用的內頻標有菱形頻標和針形頻標兩種。

菱頻標常用差頻法產生，標準信號發(fā)生器晶振頻率fo為50MHZ，通過諧波發(fā)生器產生fo的基波及各次諧波fo1,fo2,fo3,?foi，送入混頻器與掃頻信號混頻，掃頻信號的范圍是

fmin~fmax，若掃頻信號與諧波在某點處差頻為0，如在

fo1處差頻為0，由于低通濾波器的

選通性，在零差頻點，信號得以通過，因而幅度最大；離零差頻點越遠，差頻越來越大，低

通濾波器輸出的幅度迅速衰減，于是在f?fo1處形成了菱形頻標。同理在fmin~fmax各零差頻點處也形成了菱形頻標。

18、計通用電子計數器主要由哪幾部分組成？畫出其組成框圖。

答：電子計數器一般由輸入通道、計數器、規(guī)律控制、顯示器及驅動等電路構成。Tx放大譯碼主門計數整形顯示被測信號

規(guī)律門控信號控制TS

晶體振蕩分頻電路

圖電子計數器組成框圖19測頻誤差主要由哪兩部分組成？什么叫量化誤差？使用電子計數器時，怎樣減小量化誤差？

答：電子計數器測頻是采用間接測量方式進行的，即在某個已知的標準時間間隔內，測出被測信號重復的次數N，然后由公式計算出頻率。其誤差主要由兩部分組成。一是計數的相對誤差，也叫量化誤差；二是閘門開啟時間的相對誤差。按最壞結果考慮，頻率測量的公式誤差應是兩種誤差之和。

量化誤差是利用電子計數器測量頻率，測量實質是已知的時間內累計脈沖個數，是一個量化過程，這種計數只能對整個脈沖進行計數，它不能測出半個脈沖，即量化的最小單位是數碼的一個字。量化誤差的極限范圍是±１個字，無論計數值是多少，量化誤差的最大值都是?1一個字，也就是說量化誤差的絕對誤差?N??1。因此，有時又把這種誤差稱為“?1個字誤差〞，簡稱“?1誤差。〞這種測量誤差是儀器所固有的，是量化過程帶來的。當被測量信號頻率一定時，主門開啟的時間越長，量化的相對誤差越小，當主門開啟時間一定時,提高被測量信號的頻率，也可減小量化誤差的影響。

20測量周期誤差由哪幾部分組成？

答：電子計數器測量周期也是采用間接測量方式進行的，與測頻誤差的分析類似，測周誤差也由兩項組成，一是量化誤差，二是時標信號相對誤差。21使用電子計數器測量頻率時，如何選擇閘門時間？

答：電子計數器測量頻率時，當被測信號頻率一定時，主門開啟時間越長，量化的相對誤差就越小。所以在不使計數器產生溢出的前提，擴大主門的開啟時間Ts，可以減少量化誤差的影響。但主門時間越長測量時間就越長，所以兩者應當兼顧。22、示波管由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？

23、示波器垂直系統中加延遲線的作用是什么？它對觀測脈沖前沿有什么影響？答：延遲線是一種傳輸線，起延遲時間的作用。在前面探討觸發(fā)掃描時已經介紹，觸發(fā)掃描發(fā)生器只有當被觀測的信號到來時才工作，也就掃描的開始時間總是滯后于被觀測脈沖一段時間，這樣，脈沖的上升過程就無法被完整地顯示出來，由于有一段時間掃描尚未開始。延遲線的作用就是把加到垂直偏轉板的脈沖信號延

遲一段時間，使信號出現的時間滯后于掃描開始時間，這樣就能夠保證在屏幕上可以掃出包括上升時間在內的脈沖全過程。

24、解釋水平放大器中釋抑電路作用，其中“釋〞與“抑〞功能分別是什么？25、為了獲得穩(wěn)定的波形顯示，應當注意什么？

26、雙蹤示波器有幾種顯示方式？解釋交替與斷續(xù)顯示原理，適合顯示什么樣的信號。27、畫出掃頻儀原理框圖，簡要解釋其工作原理。掃頻信號輸出輸入電Y軸輸入纜輸入輸出被測電路輸出電纜答：掃頻測量法是將等幅掃頻信號加至被測電路輸入端，然后用示波器來顯示信號通過被測電路后振幅的變化。由于掃頻信號的頻率是連續(xù)變化的，在示波器屏幕上可直接顯示出被測電路的幅頻特性。掃描電壓發(fā)生器產生的掃描電壓既加至X軸，又加至掃頻信號發(fā)生器，使掃頻信號的頻率變化規(guī)律與掃描電壓一致，從而使得每個掃描點與掃頻信號輸出的頻率有一一對應的確定關系。由于光點的水平偏移與加至X軸的電壓成正比，即光點的偏移位置與X軸上所加電壓有確定的對應關系，而掃描電壓與掃頻信號的輸出瞬時頻率又有一一對應關系，故X軸相應地成為頻率坐標軸。掃頻信號加至被測電路，檢波探頭對被測電路的輸出信號進行峰值檢波，并將檢波所得信號送往示波器Y軸電路，該信號的幅度變化正好反映了被測電路的幅頻特性，因而在屏幕上能直接觀測到被測電路的幅頻特性曲線29．掃頻測量與點頻測量相比有什么優(yōu)點？

答：在現代電子測量中，掃頻信號發(fā)生器之所以能獲得廣泛應用，是由于掃頻信號發(fā)生器與點頻測量方法相比可以實現圖示測量，而且掃頻頻率的變化是連續(xù)的，不會漏掉被測特性的細節(jié)，從而使測量過程簡捷快速，并給自動或半自動測量創(chuàng)造了條件。與點頻法相比，掃頻法測頻具有以下優(yōu)點：

（1）可實現網絡頻率特性的自動或半自動測量，特別是在進行電路測試時，人們可以一面調理電路中的有關元件，一面觀測熒光屏上頻率特性曲線的變化，從而迅速地將電路性能調整到預定的要求。

（2）由于掃頻信號的頻率是連續(xù)變化的，因此，所得到的被測網絡的頻率特性曲線也是連續(xù)的，不會出現由于點頻法中頻率點離散而遺漏掉細節(jié)的問題。

（3）點頻法是人工逐點改變輸入信號的頻率，速度慢，得到的是被測電路穩(wěn)態(tài)狀況下的頻率特性曲線。掃頻測量法是在一定掃描速度下獲得被測電路的動態(tài)頻率特性，而后者更符合被測電路的應用實際。

30、掃頻測量與點頻測量相比有什么優(yōu)點？

答：在現代電子測量中，掃頻信號發(fā)生器之所以能獲得廣泛應用，是由于掃頻信號發(fā)生器與點頻測量方法相比可以實現圖示測量，而且掃頻頻率的變化是連續(xù)的，不會漏掉被測特性的細節(jié)，從而使測量過程簡捷快速，并給自動或半自動測量創(chuàng)造了條件。與點頻法相比，掃頻

法測頻具有以下優(yōu)點：

（1）可實現網絡頻率特性的自動或半自動測量，特別是在進行電路測試時，人們可以一面調理電路中的有關元件，一面觀測熒光屏上頻率特性曲線的變化，從而迅速地將電路性能調整到預定的要求。

（2）由于掃頻信號的頻率是連續(xù)變化的，因此，所得到的被測網絡的頻率特性曲線也是連續(xù)的，不會出現由于點頻法中頻率點離散而遺漏掉細節(jié)的問題。

（3）點頻法是人工逐點改變輸入信號的頻率，速度慢，得到的是被測電路穩(wěn)態(tài)狀況下的頻率特性曲線。掃頻測量法是在一定掃描速度下獲得被測電路的動態(tài)頻率特性，而后者更符合被測電路的應用實際。

32、表達記憶示波器和數字存儲示波器的特點。

答：記憶示波器是利用記憶示波管組成的示波器，也稱CRT存貯。它的核心是記憶示波管。采用這種示波管，即使在斷電的狀況下，亦可將波形記憶一周左右。

與記憶示波器不同，數字存貯示波器不是一種模擬信號的存貯，也不將波形存貯在示波管內的存貯柵網上，而是將它將捕獲到的波形通過A/D轉換進行數字化，而后存入管外的數字存貯器中。讀出時，將存入的數字化波形經D/A變換，還原成捕獲到的波形，然后在熒光屏上顯示出來。數字存貯示波器經常采用大規(guī)模集成電路和微處理器，在微處理器統一指揮下工作，具有自動化程度高、功能強等特點。

33、數字存儲示波器顯示與模擬示波器相比有何特點？答：與普通模擬示波器相比，具有一系列優(yōu)點。

1．可長期存儲波形2．可進行負延時觸發(fā)

3．便于觀測單次過程和突發(fā)事件4．具有多種顯示方式5．便于數據分析和處理6．可用數字顯示測量結果7．具有多種方式輸出8．便于進行功能擴展

34、何謂虛擬儀器？虛擬儀器是仿真儀器嗎？

答：虛擬儀器（VirtualInstrument，簡稱VI）是指以通用計算機作為核心的硬件平臺，配以相應測試功能的硬件作為信號輸入輸出的接口，利用儀器軟件開發(fā)平臺在計算機的屏幕上虛擬出儀器的面板和相應的功能，然后通過鼠標或鍵盤操作的儀器。虛擬儀器是一種實際儀器。名詞解釋

測量計量熱電效應白噪聲中界頻率分辯力分辯率同步掃描掃描電壓水平掃描水平正程掃描，水平逆程掃描

計算題

1、有兩個電阻(R1和R2)串聯，R1=5k?,R2=10k?,其相對誤差均等于±5%,求串聯后的總誤差

2、例2.8.1萬用表歐姆擋的簡化電路如下圖。試求指針在什么位置時測量誤差最小。

3、對某電阻進行等精度測量10次，數據如下（單位kΩ）：

0.992、0.993、0.992、0.991、0.993、0.994、0.997、0.994、0.991、0.998。試給出包含誤差值的測量結果表達式。答：

1）．將測量數據按先后次序列表。

n12345V（iV）0.9920.9930.9920.9910.993?（iV）-0.0015-0.0005-0.0015-0.0025-0.000522?（iV）n678910V（iV）0.9940.9970.9940.9910.998?（iV）0.00050.00350.0005-0.00250.004522?（iV）0.000002250.000000250.000002250.000006250.000000250.000000250.000012250.000000250.000006250.000020251n2）．用公式x??xi求算術平均值。

ni1100.992?0.993???0.998x??(V1?V2???V10)??0.9935

n1103）．用公式?i?xi?x求每一次測量值的剩余誤差，并填入上表中。

?4）．用公式???1n2?計算標準差的估計值。??in?1i?111021??v?)?i9(0.00000225?0.00000025???0.0000202510?11??1?0.0000505?0.002379?剔除壞值。5）．按萊特準則判斷粗大誤差，即根據?i?xi?x?3??x??3?(x)?3?0.00237?0.00711

從表中可以看出，剩余殘差最大的第10個測量數據，其值為：

?v10?x10?x?0.998?0.9935?0.0045?3?(x)

所以該組測量數據中無壞值。

6）．根據系統誤差特點，判斷是否有系統誤差，并修正。測量數據分布均勻，無規(guī)律分布，無系統誤差。7）．用公式?x???n求算術平均值的標準差估計值。

?0.002370.00237?????0.00075x?3.16228n108）．用公式?x?3?x求算術平均值的不確定度。

?

?x?3?x?3?0.00075?0.00225

9）．寫出測量結果的表達式。

?A?x??x?0.9935?0.0023

4、若要測一個20V左右的電壓，手頭有兩臺電壓表，其中一臺量程為100V、±1.0級，另一臺量程為30V、±2.5級，問選用哪一臺表更適合?

5、若正弦波，方波，三角波三種波形電壓的峰值一致，其數值均為10V，現用全波平均值表分別對這三種電壓進行測量，求測量各種波形時電壓表的指示值。

6、被測脈沖信號峰—峰值為5V，頻率為1kHz，經衰減量為10倍的探頭引入示波器，垂直“倍率〞置“×5〞位，“偏轉靈敏度微調〞置“校正〞位置，熒光屏有效寬度為10cm，“掃描速度微調〞置“校正〞位置。要求寫明分析過程。

（1）要想在熒光屏上獲得峰—峰值高度為5cm的波形，“Y軸偏轉靈敏度〞開關應置哪一檔？

（2）要想在熒光屏上剛好顯示有2個周期的波形，“掃描速度〞開關應置哪一檔？7、利用具有正弦有效值刻度的均值電壓表測量三角波電壓，讀數為5V，問該三角波電壓的峰值、有效值各為多少？注：三角波的波形因數為KF=1.15，波峰因數為KP=1.738、甲、乙兩臺DVM，顯示器最大顯示值為甲：9999，乙：19999，問：（1）它們各是幾位DVM？

（2）若乙的最小量程為200mV，其分辯力等于多少？

（3）若乙的工作誤差為±0.02％（讀數）±1個字，用2V和20V檔分別測量Vx＝1.56V電壓時，絕對誤差和相對誤差各為多少？（4）由（3）的結果可以得出什么結論？

9、用一電壓表測量某電壓，使用0~10V量程檔，在一致條件下重復測量5次，測量值分別為：2.2V,2.3V,2.4V,2.2V,2.5V，檢定證書給出電壓表的最大允許誤差為±1%，經鑒定合格，要求求出A類標準不確定度，B類標準不確定度，及合成不確定度。

10、某待測電流約為100mA，現有0.5級量程為0~400mA和1.5級量程為0~100mA的兩個電流表，問用哪一個電流表測量較好？(4分)

11、若正弦波，方波，三角波三種波形電壓的峰值一致，其數值均為10V，現用有效值表分別對這三種電壓進行測量，求測量各種波形時電壓表的指示值。

12、用SBM-10示波器測量正弦信號電壓幅度，“倍率〞置“×5〞檔，“偏轉靈敏度粗調〞，開關置“0.5V/cm〞檔，“偏轉靈敏度微調〞置“校正〞位置，用衰減量為10倍的探頭引入，熒光屏上信號峰—峰值高度為5cm，求被測信號電壓幅值Vm和有效值V。

13、利用正弦有效值刻度的峰值電壓表測量一三角波電壓，讀數為1V，其峰值和均值、有效值分別為多少?(6分)注：三角波的波形因數為KF=1.15，波峰因數為KP=1.73

14、用計數式頻率計測量頻率，已知晶振頻率fc的相對誤差為Δfc/fc=±5×10-8，閘門時間T=1S時，計數器讀數為5400，試求此時的測頻誤差為多大?若閘門時間擴大到10S，則此時的測頻誤差又為多大?并探討所得結果。

15、用一電壓表測量某電壓，使用0~10V量程檔，在一致條件下重復測量5次，測量值分別為：2.2V,2.3V,2.4V,2.2V,2.5V，檢定證書給出電壓表的最大允許誤差為±1%，經鑒定合格，要求求出A類標準不確定度，B類標準不確定度，及合成不確定度。解：標準不確定度分量的評定1）電壓測量引入的標準不確定度

(a)電壓表不準引入的標準不確定度分量u1（V）。已知電壓表的最大允許誤差為±1%，且該表經鑒定合格，所以u1（V）按B類評定。測量值可能的區(qū)間半寬度a1為a1=2.32V×1%=0.023V。設在該區(qū)間內的概率分布為均勻分布，所以取置信因子k1＝3，則:

u1(V)?

(b)電壓測量重復性引入的標準不確定度分量u2（V）。已知測量值是重復測量5次的結果，所以u2（V）按A類評定。

V?a10.023??0.013Vk13

?Vi?1nin5i?1?2.32Vi

?0.122?0.022?0.082?0.122?0.182V?0.13V4

S??(x?x)25?1u2(V)?S(x)?Sn?0.135V?0.058V

2222u(V)?u(V)?u(V)?0.013?0.058V?0.059V12(c)由此可得:

16、用計數式頻率計測量頻率，閘門時間為1S，計數器讀數為7600，這時由±1誤差產生的測頻誤差為多少?如將被測信號倍頻6倍，又把閘門時間擴大到4倍，此時由±1誤差引起的測頻誤差又為多少?并探討所得結果。

17、確鑿度為0.5級、量程為0-100V的電壓表，其最大允許的絕對誤差為多少？

答：最大允許的絕對誤差為：?x?xm?s%?100?0.5%?0.5V18、利用下述哪種測量方案的測量誤差最??？

（1）測頻，閘門時間1s。（2）測周，時標100μs。（3）周期倍乘，N=1000。

答：對于一確定頻率f，可以根據中界頻率進行判斷。

fc?11??4?104Hz?6T100?10中界頻率f0?fc?Ts4?104?200Hz1若題目中給定的被測頻率低于中界頻率，則采用測周法比測頻法誤差小，若先經過“周期倍乘〞，再進行周期測量則誤差最小。

畫圖分析題

1、用示波器觀測占空比很小的脈沖波形（如圖4-1所示）時，由于選擇的掃描方式及掃描

??周期的不同，熒光屏上分別出現如圖a,b,c三種波形，試分析出現a,b,c三種圖形的原因

?并比較說明采用哪種方式能較好的觀測脈沖波形？2、Ts?Ts圖：被測信號波形

(b)連(a)被測脈沖tT=Ts不能觀測到脈沖細節(jié)能較好地觀測脈沖脈沖得到展寬，但掃描等待圖a圖b圖c

波形顯示暗，而時基線太亮T

t1、圖a：不能觀測到脈沖細節(jié)。原因：選擇的掃描方式為連續(xù)掃描，且掃描周期與被測信

較好地觀測脈沖掃描等待號周期一致

圖b：脈寬得到展寬，但波形顯示暗，時基線太亮。原因：選擇的掃描方式為連續(xù)掃描，且掃描周期與脈沖底寬一致

圖c：能較好的觀測脈沖細節(jié)，原因：選擇的掃描方式為觸發(fā)掃描，且掃描脈沖只在被測脈沖到來時才掃描一次；沒有被測脈沖時，掃描發(fā)生器處于等待工作狀態(tài)，可以避免掃描基線太亮。

2、畫出下圖所示被測信號及掃描電壓在熒光屏上合成的波形，并說明原因，可以采取什么樣的解決方法使能正確的顯示被測信號的波形？

原因：回掃總是需要一定的時間的，由于示波器增輝電路不良或對回掃的消隱不好,使得掃描正程和回程在熒光屏上的亮度相差不多，出現回掃軌跡。

措施：為了使回掃軌跡不在熒光屏上顯示，可以設法在掃描正程期間，使電子槍發(fā)射更多的電子，即給示波器增輝。或是利用閘門信號作為增輝