電子測量與智能儀器-總復習

電子測量與智能儀器總復習1......電子測量的內容與特點1、電子測量的內容電子測量是以電子技術理論為依據(jù)，以電子測量儀器和設備為手段，以電量和非電量為測量對象的測量過程。電子測量的內容包括：電能量的測量（各種頻率和波形的電壓、電流、電功率等）；電信號特性的測量（信號波形、頻率、相位、噪聲及邏輯狀態(tài)等）；2......電路參數(shù)的測量（阻抗、品質因數(shù)、電子器件的參數(shù)等）；導出量的測量（增益、失真度、調幅度等）；特性曲線的顯示（幅頻特性、相頻特性及器件的參數(shù)等）。3......誤差的概念與表示方法誤差就是測量值（或稱測得值、測值）與真值之差，可用下式表示誤差=測量值-真值注意：真值是一個理想概念，真值雖然是客觀存在的，但卻又難以獲得。對真值的應用通常有以下三種辦法：1、真值可由理論給出2、用約定真值代替真值3、由于真值不能 確定，因此“誤差”只能是定性的概念。4......誤差的性質與分類按照誤差的特點和性質，誤差可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差三類。隨機誤差的統(tǒng)計處理1、數(shù)學期望等精度測量：在相同條件下，用相同的儀器和方法，由同一測量者以同樣細心的程度進行多次測量，稱為等精度測量。設對某一被測量x進行測量次數(shù)為n的等精度測量，得到的測量值xi(i=1,2,…,n)為隨機變量。其算術平均值為式中，稱為樣本平均值。5......

當測量次數(shù)n→∞時，樣本平均值的極限稱為測量值的數(shù)學期望。這里的Ex也稱為總體平均值隨機誤差：系統(tǒng)誤差：所以絕對誤差：表明：絕對誤差等于隨機誤差和系統(tǒng)誤差的代數(shù)和6......2、算術平均值原理（1）算術平均值的意義對于有限次測量，當測量次數(shù)足夠多時則近似認為即

由此可知，當ε=0（且無xk值）時，測量值的數(shù)學期望可以視為被測量的相對真值。因此通常把這里經(jīng)多次等精度測量的算術平均值稱為真值的最佳估計值，寫為7......（2）剩余誤差各次測量值與其算術平均值之差，稱為剩余誤差（又稱殘差）。對剩余誤差求和

即當n足夠大時剩余誤差的代數(shù)和為0。

利用這一性質可以檢驗所計算的算術平均值是否正確。8......3、方差與標準差定義：當n→∞時，測量值與期望值之差的平方的統(tǒng)計平均值。將此式開方，取正平方根，得

上式中，σ2稱為測量值數(shù)列的樣本方差，σ稱為測量值數(shù)列的標準誤差或樣本標準差，簡稱標準差。9......

δi取平方的目的是用來描述隨機誤差的分散程度。求和再平均后，使個別較大的誤差在式中占的比例也較大，即標準差對較大的誤差反映靈敏，所以它是表征精密度的參數(shù)。10......4、隨機誤差的正態(tài)分布概率論中的中心極限定理說明，假設被研究的隨機變量可以表示為大量獨立的隨機變量之和，其中每一個隨機變量對于總和只起微小的作用，則可認為這個隨機變量服從正態(tài)分布，又稱高斯分布。11......

在δi影響下，測量數(shù)據(jù)xi的分布大多服從正態(tài)分布，其分布密度可以寫成Φ（xi）與xi的曲線如圖所示：0ExxiΦ（xi）0uiΦ（ui）σ1<σ2<σ312312......2.3粗大誤差

在一定條件下，測量值顯著偏離其實際值所對應的誤差。

產生原因：主要是表現(xiàn)為讀數(shù)錯誤、測量方法錯誤、儀器有缺陷、電磁干擾及電壓跳動等。

粗大誤差無規(guī)律可循，故必須當作壞值予以剔除。

剔除是要有一定依據(jù)的。在不明原因的情況下，首先要判斷可疑數(shù)據(jù)是否是粗大誤差。其方法的基本思想是給定一置信概率，確定相應的置信區(qū)間，凡超出置信區(qū)間的誤差就認為是粗大誤差。具體檢驗方法常見的有三種：

一、定義13......2.3.1萊特檢驗法

這是一種在正態(tài)分布情況下判別異常值的方法。假設在一列等精度測量結果中，第i項測量值xi，所對應的殘差vi的絕對值＞3s（x）

則該誤差為粗差，應剔除不用。式中s(x)是這列數(shù)據(jù)的標準差估計值。14......2.3.2格拉布斯檢驗法

格氏檢測法是在未知總體標準偏差s(x)的情況下，對正態(tài)樣本或接近正態(tài)樣本異常值進行判別的一種方法。（理論與實驗證明較好）＞Gs

在一組測量數(shù)據(jù)中，可疑數(shù)據(jù)應極少。否則，說明系統(tǒng)工作不正常。

15......2.4.3中位數(shù)檢驗法

中位數(shù)檢驗法是把測量結果按自小到大的順序排列起來，在所得的數(shù)值中居于中間位置的一個值應是最佳估計，稱之為中位數(shù)。如果有兩個值居于中間位置，則它們的平均值為中位數(shù)。當數(shù)據(jù)列中沒有粗大誤差時，其中位數(shù)應與這個數(shù)據(jù)列的算術平均值十分接近，若差異較大，說明有異常數(shù)據(jù)，則剔除數(shù)列兩頭數(shù)值偏離中位數(shù)較大的那個數(shù)據(jù)，然后再計算算術平均值。16......2.5.2消弱系統(tǒng)誤差的典型技術消除或減弱系統(tǒng)誤差應從根源上著手。

1.零示法

當檢流計G中I=0

待測標準UUxExR1R2G圖2.15零示法測電壓G必須精度高17......2.替代法（置換法）

直流電橋平衡條件RxGRSR3R1R2E

圖2.16替代法測電阻

標準可調可讀電阻當RXR2=R1R3G=0

將RSR2=R1R3G=0

則RX=RS

步驟：1.調R3，使G=0，R3不動；

2.調RS，使G=0，RX=RSRS為標準電阻箱可調可讀18......3.交換法（對照法）

第一次平衡：WXl1=W1l2第二次平衡：WXl2=W2L1WXl1×WXl2=W1l2×W2l119......4.微差法

條件：當待測量與標準量接近時

B≈XB>>.A

被測電池電壓

x=B+A=9+0.1=9.1V測量誤差由式（2.44）可求得：

=0.2%+5%(0.1/9)=0.2%+0.05%≈0.2%待測標準（固定）ABx9V0.1VV圖2.17微差法測量20......2.6.1測量誤差的合成1誤差傳遞公式設若在附近各階偏導數(shù)存在，則可把y展為泰勒級數(shù)

(“0”點，表示真值、起始點)21......若用分別表示x1及x2分項的誤差，由于的中高階小量可以略去，則總合的誤差為則泰勒級數(shù)22......同理，當總合y由m個分項合成時，可得即

絕對誤差的傳遞公式（2.45）這是絕對誤差的傳遞公式。23......例方案1方案2

方案3解：方案1：用公式P＝IU由式（2.45）可得(CU)’=CU’則算得功率的相對誤差為P=IU=U2/R=I2R24......方案2：用公式P=U2／R

由式（2.45）可得則求導（1/x

）’=-1/x225......方案3：用公式P＝I2R

由式（2.45）可得則26......

式（2.45）是求絕對誤差的公式，在已知各分項誤差的相對誤差，求總的相對誤差是不方便的。實際上只要對式（2.45）稍加變換就可以得到求相對誤差的公式．將式（2.45）兩端同除以y。，同時考慮y為x1=x10，x2=x20時的函數(shù)值f則27......由數(shù)學中用對數(shù)求導數(shù)的方法

用對數(shù)求導數(shù)

則可求出相對誤差

相對誤差傳遞公式

(2.46）28......方案2：用相對誤差傳遞公式

lnP=2lnU-lnR29......若的函數(shù)關系為和、差關系時，常先求總合的絕對誤差，若函數(shù)關系為積、商或乘方、開方關系時，常先求總合的相對誤差比較方便。

y=x1+x2-x3用哪種方法求相對誤差方便？30......2系統(tǒng)誤差的合成：

由誤差傳遞公式，很容易求得確定性系統(tǒng)誤差的合成值。由式（2.45）

一般說來各分項誤差Δx由系統(tǒng)誤差ε及隨機誤差δ構成，即

（2.47）31......

若測量中各隨機誤差可以忽略，則總合的系統(tǒng)誤差εy可由各分項系統(tǒng)誤差合成

（2.48）

若ε1，ε2，…，εm為確定性系統(tǒng)誤差，則可由上式直接求出總合的系統(tǒng)誤差。對于各分項系統(tǒng)誤差不能確定的情況，我們將在后面討論。32......3.隨機誤差的合成

式（2.47）已給出

若各分項的系統(tǒng)誤差為零，則可求得總合的隨機誤差為

33......

上式是隨機誤差的符號，實際隨機誤差應用方差或標準差表征：比較式（2.48）及式（2.49）可重要結論：

（2.49）確定性誤差是按代數(shù)形式總合：隨機誤差是按幾何形式總合：34......例：P73，2.26題（自己看作業(yè)）35......2.8.1有效數(shù)字的處理1有效數(shù)字

定義：有效數(shù)字，是指在測量數(shù)值中，從最左邊一位非零數(shù)字起到含有誤差的那位存疑數(shù)為止的所有各位數(shù)字。

例1

用10v指針式電壓表測得

U=5.64

V三位有效數(shù)字

例20.0038KΩ=3.8Ω

兩位有效數(shù)字65例30.026m兩位有效數(shù)字

0.0260m三位有效數(shù)字36......

最末位有效數(shù)字常稱存疑數(shù)，它主要由儀表所能達到的精度決定。例如用10V量程指針式電壓表測得電壓5.64V，這是三位有效數(shù)字組成的數(shù)據(jù)，這三位數(shù)中前二位是可從刻度上準確讀出的，而最后一位是估讀的，是含有誤差的近似數(shù)，常稱為存疑數(shù)。

存疑數(shù)還有一種含義，它可能發(fā)生末位的半個單位(±0.5個單位)變化。例如，

5.64±0.0055.6455.63537......有效數(shù)字與準確度的關系

數(shù)據(jù)誤差準確到

18.4kΩ±0.1kΩ100Ω18.40kΩ±0.01kΩ10Ω18.400kΩ±0.001kΩ1Ω38......有效數(shù)字的位數(shù)應取得與不確定度相一致當電壓表不確定度為：±0.01v數(shù)據(jù)應寫為

a2.186vb2.18vc2.1v

哪個對？有誤差的單位量級應與測量數(shù)據(jù)相配合

a7900kHzb7.900MHz哪個對？c7900000Hzd7.9MHz√當頻率誤差為：±1kHz應寫為39......2數(shù)字的舍入（修約）規(guī)則對五入可能帶來誤差未使尾數(shù)為偶數(shù)，不便于除盡經(jīng)典的“四舍五入”的缺點：測量中用：四舍六入五湊偶法則規(guī)則小于5舍大于5入等于5取偶5后有數(shù)，舍5入15后無數(shù)或為零時5前是奇數(shù)，舍5入15前是偶數(shù)，舍5不進17.995→18.0014.9850→14.983.62456→3.625三例都取4位有效數(shù)字40......

3.近似運算規(guī)則

在近似數(shù)運算中，為了保證最后結果有盡可能高的精度，所有參與運算的數(shù)據(jù)，在有效數(shù)字后可多保留一位數(shù)字作為參考數(shù)字，或稱為安全數(shù)字。1)在近似數(shù)加減運算時，各運算數(shù)據(jù)以小數(shù)位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)為準，其余各數(shù)據(jù)可多取一位小數(shù)，但最后結果應與小數(shù)位數(shù)最少的數(shù)據(jù)小數(shù)位相同。例2.24求2643.0＋987.7十4.187＋0.2354=？≈2643.0＋987.7＋4.19＋0.24＝3635.13≈3635.12)在近似數(shù)乘除運算時，各運算數(shù)據(jù)以有效位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)為準，其余各數(shù)據(jù)要比有效位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)多取一位數(shù)字，而最后結果應與有效位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)相同。41......例：求15.13×4.12=?解：15.13×4.12=62.3356≈62.3在近似數(shù)平方或開方運算時，平方相當于乘法運算，開方是平方的逆運算，故可按乘除運算處理。在對數(shù)運算時，n位有效數(shù)字的數(shù)據(jù)應該用n位對數(shù)表，或用n+1位對數(shù)表，以免損失精度例：P74，作業(yè)P2.32(自己看)42......低頻信號發(fā)生器

現(xiàn)在一般“低頻信號發(fā)生器”是指1Hz~1MHz頻段，輸出波形以正弦波為主，或兼有方波及其他波形的發(fā)生器。主振器放大器衰減器輸出電壓指示(a)波段式

帶負載能力弱，只能提供電壓輸出。1、低頻信號發(fā)生器的組成原理43......

低頻信號發(fā)生器中的主振蕩器大多都采用文氏橋式振蕩器，其特點是頻率穩(wěn)定，易于調節(jié)，并且波形失真小和易于穩(wěn)幅。高頻信號發(fā)生器

高頻信號發(fā)生器是指能夠供給等幅正弦波和調制波信號的信號發(fā)生器，通常分為調幅和調頻兩種。其工作頻率一般在100kHz~35MHz范圍內，輸出幅度能在較大的范圍內調節(jié)，并具有輸出微弱信號的能力，可以適應測試接收機的需要。44......

脈沖信號發(fā)生器

脈沖信號發(fā)生器通常是指矩形窄脈沖發(fā)生器，它廣泛用于測試和校準脈沖設備和寬帶設備。1、矩形脈沖的參數(shù)U0tUm0.9Um0.1UmδΔU0.5UmτtrtfΔ矩形脈沖的參數(shù)重復頻率：f占空系數(shù)：τ/T脈沖幅度：Um

上沖量：δ脈沖寬度：τ

反沖量：△上升時間：tr

平頂落差：△U下降時間：tf

偏移：E45......函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器是一種寬帶頻率可調的多波形發(fā)生器，它可以產生正弦波、方波、三角波、鋸齒波等。根據(jù)主振器的性質和特點，我們將函數(shù)信號發(fā)生器的構成方式分為三種類型：正弦式、脈沖式和三角式。46......

合成信號發(fā)生器

采用頻率合成技術，可以把信號發(fā)生器的頻率穩(wěn)定度、準確度提高到與基準頻率相同的水平，并且可以在很寬的頻率范圍內進行精細的頻率調節(jié)。合成信號源可工作于調制狀態(tài)，可對輸出電平進行調節(jié)，也可輸出各種波形。它是當前用得最廣泛的性能較高的信號源。頻率合成的方法很多，但基本上分為兩大類，直接合成法和間接合成法。在具體實現(xiàn)中可分為下面三種方法。頻率合成的方法直接數(shù)字頻率合成法（DDS）

間接鎖相式合成法（DirectAnalogFrequencySynthesis）（DirectDigitalFrequencySynthesis）直接模擬頻率合成法（DAFS）

47......

頻率測量方法頻率測量方法模擬法計數(shù)法頻響法比較法電橋法諧振法拍頻法差頻法示波法李莎育圖形法測周期法電容充放電式電子計數(shù)式±1×10-8～±1×10-13量級±1×10-2量級48......

電子計數(shù)法測頻原理1.基本原理

根據(jù)頻率的定義，若某一信號在T秒時間內重復變化了N次，則該信號的頻率為：49......圖4.3測頻的原理與門ABT1s…………TNTxC1s由圖可見：因此實現(xiàn)了測頻原理：“定時計數(shù)”實質：比較法

重點掌握50......1)、時基（T）電路

時基電路的作用就是提供準確的閘門時間。它一般由高穩(wěn)定的石英晶體振蕩器、分頻整形電路和門控（雙穩(wěn)）電路組成。2)、輸入電路

由放大整形電路和主門電路組成。作用是將被測的周期信號轉換為可計數(shù)的窄脈沖。51......3)、計數(shù)顯示電路

這部分電路的作用，簡單地說，就是計數(shù)被測周期信號重復的次數(shù)，顯示被測信號的頻率。它一般由計數(shù)電路、邏輯控制電路、譯碼器和顯示器組成。4)、控制電路

控制電路的作用是產生各種控制信號，去控制各電路單元的工作，使整機按一定的工作程序完成自動測量的任務。在控制電路的統(tǒng)一指揮下，電子計數(shù)器的工作按照“復零一測量—顯示”的程序自動地進行。52......

誤差分析計算由第二章誤差傳遞公式（2.45）可對式（4.2）求得（4.3）

計數(shù)誤差時基誤差53......1.量化誤差——計數(shù)誤差、±1誤差

在測頻時，主門的開啟時刻與計數(shù)脈沖之間的時間關系是不相關的，即是說它們在時間軸上的相對位置是隨機的。這樣，既便在相同的主門開啟時間T，計數(shù)器所計得的數(shù)卻不一定相同?？赡芏?個或少1個的±1誤差，這是頻率量化時帶來的誤差故稱量化誤差，又稱脈沖計數(shù)誤差或±1誤差。

ΔN=±1

N=fxT圖4.7量化誤差3467521834675218T(a)(1)(2)黑門進8個脈沖紅門進7個脈沖54......誤差合成定理2.閘門時間誤差（時基誤差、標準時間誤差）

閘門時間不準，造成主門啟閉時間或長或短，顯然要產生測頻誤差。閘門信號T是由晶振信號分頻而得。設晶振頻率為fc（周期為Tc），則有

=1×10-7~1×10-10

55......

提高測時分辨率的辦法通常有平均法計數(shù)器、內插法計數(shù)器和游標法計數(shù)器等。頻率穩(wěn)定度的定義頻率穩(wěn)定度是指在一定時間間隔內，頻率源的頻率準確度的變化，所以實際上是頻率不穩(wěn)定度，它表征頻率源持續(xù)工作在恒定頻率上的能力。56......5.3交流電壓的測量5.3.1交流電壓的表征

交流電壓可以用峰值、平均值、有效值、波形系數(shù)以及波峰系數(shù)來表征。數(shù)學定義：均方根值物理定義：能量等效tUUPUPtU峰值平均值直接平均為零；半波均值全波均值tU有效值U57......

應當注意區(qū)分峰值Up和振幅值Um，峰值是從零電平開始計算的，而振幅值則以直流分量的電平作參考，它僅僅反映交變部分擾動的幅度。（1）電壓平均值（2）全波平均值交流電壓絕對值在一個周期內的平均值稱為全波平均值（3）半波平均值

當u(t)含有直流分量時，；當u(t)中不含直流分量時，。t00全波平均值t0正半波平均值t負半波平均值通常，在未特別注明時，平均值即指全波平均值而言。圖5.9交流電壓的峰值u(t)u(t)tt00U0U0Um+（a）（b）－＋＋＋＋＋＋＋－－Up+Up_Um-UPPUm-Um+－峰峰值峰值58......3.有效值

若某一交流電壓u（t）在一個周期內通過純阻負載所產生的熱量，與一個直流電壓U在同樣情況下產生的熱量相等，則U的數(shù)值即為u(t)的有效值，U和u(t)的數(shù)學關系為（5.10）

實際中，有效值是最廣泛應用的參數(shù)。例如，電壓表的讀數(shù)除特殊情況外，幾乎都是按正弦波有效值進行定度的。有效值獲得廣泛應用的原因，一方面是它直接反應出交流信號能量的大小，這對于研究功率、噪聲、失真度、頻譜純度、能量轉換等是十分重要的；另一方面，則是它具有十分簡單的疊加性質，計算起來極為方便。

59......4.波形因數(shù)

交流電壓的波形因數(shù)的定義為該電壓的有效值與平均值之比，即（5.11）

5.波峰因數(shù)

交流電壓的波峰因數(shù)的定義為該電壓的峰值與其有效值之比，即

（5.12）

正弦波三角波方波波形因數(shù)KF1.111.151波峰因數(shù)KP160......

交流電壓的測量

在實際應用中，交流電壓大多采用電子電壓表來測量，它通過AC/DC變換器將交流電壓轉換成直流電壓。這里，變換器實際上就是檢波器。按檢波器的響應特性可分為：均值、峰值和有效值三種。交流電壓直流電壓均值、峰值和有效值AC/DC

電子電壓表按電路的組成形式又可分為三種類型：放大—檢波式，檢波—放大式和外差式。61......1.均值電壓表

1)均值電壓表的組成

均值電壓表是放大—檢波式電子電壓表，簡稱均值表。阻抗變換器可變量程衰減器寬帶放大器平均值檢波器微安表u(t)圖5.11均值電壓表的一般組成mV量級20Hz～10MHz均值表視頻毫伏表放大―檢波式62......2)均值檢波器

ui(t)CVD1VD2ui(t)VD1VD2VD3VD4UttUPU

微安表兩端并電容，用來濾掉整流后的交流成分，并可避免它在電表動圈上的損耗。63......下面以圖C為例，討論均值檢波器的工作特性

設被測電壓為ui(t)，電表內阻為rm，VD1~VD4的正反向電阻分別為Rd和Rr對于全波均值檢波器：

流過電表的平均電流

與被測電壓的平均值成正比，而與波形無關。

可見，全波均值檢波器響應被測電壓的均值。64......

靈敏度是平均值檢波器的一個重要參數(shù)，其定義為：對于全波均值檢波器，可以推出

提高靈敏度，就應減小Rd和rm的值，為提高輸入阻抗檢波前要加放大器全波均值檢波器的輸入阻抗為：65......3）、刻度特性

由于正弦波及有效值的實際意義，電壓表的讀數(shù)α都用正弦有效值進行定度，即

角標“～”表示正弦波

式中，α為平均值電壓表的指示值；K為定度系數(shù)，或稱為刻度系數(shù)；為被測電壓的均值。這里為何等于1.11？對正弦波正好是其波形因數(shù)KF

證明：

見P160

表5.1：KF=1.11因此,均值電壓表測的平均值,讀數(shù)是正弦波有效值正弦波UP

=U66......

對于非正弦波，KF

≠1.11，直接讀數(shù)無物理意義，要通過換算求得有效值。例5.l用平均值電壓表測量一個三角波電壓，讀得測量值為

10V，試求有效值為多少伏？解:對于均值表，讀數(shù)（5.17）先求出均值，再通過KF換算成有效值。三角波的均值為

查P160

表5.1，得三角波KF=1.15，故被測三角波的有效值為67......4)波形誤差

因讀數(shù)是按標準無失真正弦波有效值定度的，而實際正弦波和非正弦波則會有誤差。定義：讀數(shù)與實際有效值之間的相對誤差為波形誤差

（5.20）用均值電壓表測量非正弦波電壓時，其讀數(shù)應作修正。

將式（5.20）代入上式，則有

求例5.1中波形誤差：三角波KF=1.1568......2.峰值電壓表

峰值電壓表的工作頻率范圍寬、輸入阻抗較高，有較高的靈敏度，但存在非線性失真。1)峰值電壓表組成

峰值電壓表，簡稱峰值表，屬檢波―放大式電子電壓表，又稱為超高頻毫伏表。它由峰值檢波器（置于機箱外探頭中）、分壓器、直流放大器和微安表等組成（置于電壓表機箱中），如圖5.13所示。圖5.13峰值電壓表峰值檢波器直流放大器分壓器電壓表機箱探頭69......2)峰值檢波器Rsu(t)VDRLC+圖5.14峰值檢波器充放u(t)uctT最后輸出的平均電壓迫近峰值

條件：70......3)刻度特性

峰值電壓表響應被測電壓的峰值UP，讀數(shù)α（峰值表的指示值）為

K——定度系數(shù)，對正弦波讀數(shù)α就是有效值非正弦波讀數(shù)α無物理意義，要通過：

求出峰值，再由峰值因數(shù)KP求出有效值U71......例5.2用峰值電壓表測量一個三角波電壓，讀得測量值為10V，試求有效值為多少伏？解：對于峰值表，讀數(shù)乘以得出被測電壓的峰值因此，三角波的峰值為由表5.1查得三角波故被測三角波的有效值為72......4)波形誤差

由于峰值電壓表的讀數(shù)沒有直接的物理意義，測量非正弦波時，如果不進行換算，將產生波形誤差。其定義為

（5.28）即（5.29）

對于例5.2

可見，用峰值表測量失真的正弦電壓或非正弦電壓時，若將讀數(shù)當成輸入電壓的有效值，就會產生波形誤差。而且，峰值電壓表的波形失真較大。73......3.有效值電壓表

以上均值表、峰值表測的不是有效值，只是按有效值讀數(shù)，故實為偽有效值。而有效值電壓表，直接獲得有效值，是真有效值表。原理有效值的物理定義----熱電偶式有效值的數(shù)學定義----計算式1)熱電偶式：

不同金屬界面逸出功不同，冷、熱端形成電位差電勢E=kU2

電勢正比輸入功率，可作微波功率計。如何直接測電壓？鐵康銅熱電偶真空管u(t)RIμAE74......表5.2三種電子電壓表主要特性比較電壓表組成原理主要適用場合實測讀數(shù)α讀數(shù)α的物理意義對正弦波非正弦波均值放大-均檢低頻信號視頻信號有效值U峰值峰檢-放大高頻信號峰值UP0.707UP有效值UU=UP/KP有效值熱電偶式計算式非正弦信號有效值UU真有效值U均值

1.11U=KF

例（P216）5.3（自己看作業(yè)本）75......

數(shù)字電壓表的主要工作特性1.測量范圍1）量程---借助于分壓器和輸入放大器來實現(xiàn)量程分基本量程-----不經(jīng)衰減和放大的量程，誤差最小手動量程-----手控換的量程,例:200mV,2V,20V,200V自動量程-----程序控制的量程2)位數(shù)顯示位數(shù)：通常為3?位～8?位。判定數(shù)字儀表的位數(shù)有兩條原則：①

能顯示從0～9所有數(shù)字的位是整數(shù)值；76......②

分數(shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位數(shù)字為分子，用滿量程時最高位數(shù)字做分母。例如，1999≈2000，31/2三位半

39999≈40000，43/4四又四分之三位499999≈500000，54/5五又五分之四位3)超量程能力在臨界量程處，不會降低精度和分辨力。10V檔：9.999V（只能顯示0.006）100V檔：

99.99V（只能顯示10.00）測量：10.006V溢出1丟失677......2.分辨率

分辨率是數(shù)字電壓表能夠顯示的被測電壓的最小變化值，也就是使顯示器末位跳一個字所需的輸入電壓值。

在最小量程上，數(shù)字電壓表具有最高的分辨率，常把最高分辨率作為數(shù)字電壓表的分辨率指標分辨率可以用量程除以最大顯示值來求取。例：DVM，2V量程的分辨率為2V/1000V=1mV。

應當指出，DVM的分辨率（或分辨力）不同于準確度。分辨率與準確度屬于兩個不同的概念。前者表征儀表的“靈敏性”，即對微小電壓的“識別”能力；后者反映測量的“準確性”，即測量結果與真值的一致程度。78......3.最大允許誤差與不確定度最大允許的絕對誤差ΔU表示為：ΔU=±(a％Ux十b％Um)滿度誤差決定量化誤差、內部噪聲讀數(shù)誤差決定轉換系數(shù)、非線性式中，Ux——被測電壓的指示值（讀數(shù)）；

Um——電壓表的量程值；

a——誤差的相對項系數(shù)；

b——誤差的固定項系數(shù)。79......

由于滿度誤差不隨計數(shù)變化而改變，因此也可用“n個字”來表示，即ΔU=±(a％Ux十n字）

有的廠家還給出等形式。式中，ppm是英文百萬分之一的縮寫。ΔU=±(appmUx十bppmUm）例：DS-14基本量程5V，44/5位ΔU=±(0.006％Ux十0.002％Um)=±(0.00006Ux十0.00002*5)=±(60*10-6Ux+0.0001V)=±(60ppmUx十1個字)

4.9999V

末位跳1個字100μV80......5.6.1逐次逼近比較式A/D轉換器

逐次逼近式A/D轉換器的基本思想是用被測電壓和一可變的已知電壓（基準電壓）進行比較，直至達到平衡，測出被測電壓。

所謂逐次逼近比較，就是將基準電壓分成若干基準碼，未知電壓按指令與最大的一個碼（通過D/A轉換）進行比較，逐次減小，比較時大者棄，小者留，直至逼近被測電壓。1.物理思想：對分搜索圖5.45天平示意圖8盤1未知重量Wx盤2指示標尺214砝碼圖5.46對分搜索過程示意圖0棄棄留留110846W81......2.電路實現(xiàn)：（與天平秤對應）0110棄棄留留846UQ2Q0Q1Q3UoUx+－+Go啟動復位置位D/ASAR1閉0開Q3Q2Q1Q0URCPΔU=UX—U010置位復位1000010001110110011082......

余數(shù)循環(huán)比較式A/D轉換器

能否不要很多位（如只有1位），逐次比較一遍，將相差的余數(shù)(剩余誤差)存下來，放大10倍再又比較一遍，又將余數(shù)存下來，放大后又再比較一遍，這樣反復循環(huán)下去，則可以用較少的位數(shù)實現(xiàn)非常精確的逼近。這就是下面介紹的余數(shù)循環(huán)式A/D。123S1S2C1C2uiS/H2u22A2D/A±usCS/H11u1A1+_uD+_ui'極性檢測及控制電路圖5.50余數(shù)循環(huán)比較式A/D原理圖83......序號輸入電壓或數(shù)存儲電壓(V)極性判別數(shù)據(jù)判別8421D/A輸出余數(shù)電壓(V)余數(shù)存儲電壓(V)1+7.9053+01117+0.9053+9.05329.053+100190.0530.5330.53+000000.535.345.3+010150.33.053+0011300自己看例題（P217，5.13）84......數(shù)字多用表

數(shù)字多用表DMM(DigitalMultiMeter)是具有測量直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流及電阻等多種功能的數(shù)字測量儀器。直流數(shù)字電壓表AC－DCI－VDCΩ－VDCUmIxRxU∽圖5.55數(shù)字多用表方框圖85......

電壓測量的干擾及其抑制技術1.影響電壓測量精度的因素1)隨機性干擾---熱噪聲、電磁干擾等2)確定性干擾---串模、共模干擾等圖5.65數(shù)字電壓表的串模干擾和共模干擾意圖UxUnHLDVMUxUcmHLDVM(a)(b)(a)串模干擾(b)共模干擾86......1.示波器是一種基本的、應用最廣泛的時域測量儀器。

示波器的分類當前常用的示波器從技術原理上可分為：

（1）模擬式——通用示波器（采用單束示波管實現(xiàn)顯示，當前最通用的示波器）。（2）數(shù)字式——數(shù)字存儲示波器（采用A/D、DSP等技術實現(xiàn)的數(shù)字化示波器）。（1）中、低檔示波器，帶寬在60MHz以下。（2）高檔示波器，帶寬在60MHz以上，大多在300MHz以下。更高檔的有1GHz～2GHz以上。

從性能上，按示波器的帶寬可分為：

87......

示波器的組成Y（垂直）通道：由探頭、衰減器、前置放大器、延遲線和輸出放大器組成，主要對被測信號進行不失真的線性放大，以保證示波器的測量靈敏度。X（水平）通道：由觸發(fā)電路、時基發(fā)生器和水平輸出放大器組成，主要產生與被測信號相適應的掃描鋸齒波。顯示屏：主要由陰極射線管組成，常以CRT(CathodeRayTube)表示，通常稱為示波管。Y(垂直)通道X(水平)通道電源圖6.2示波器的基本組成顯示屏88......

示波管示波管屬于電真空器件，又稱為陰極射線管（CRT）。藍色：電力線紅色：等位面89......1、電子槍

電子槍的作用是發(fā)射電子并形成強度可控制的很細的電子束。它由以下幾部分組成：

1.燈絲F——在交流低壓(如6.3V)下使鎢絲燒熱,用于加熱陰極。3.第一柵極G1——調節(jié)G1的電位可以調節(jié)示波器的亮度，常置于示波器面板上供使用。

當控制信號加于G1，其亮度可隨之改變，則可以傳遞信息，稱為示波器的Z軸電路。6.第二陽極A2——是個更大的同軸圓筒，其上電壓較高，它主要與A1構成電子透鏡。

7.第三陽極A3——具有上萬伏的高壓，用于對電子束加速，故也稱后加速陽極。2.陰極K——是一個表面涂有氧化鋇（其逸出功小，內部自由電子容易逸出）的金屬

4.第二柵極G2——隔離開G1和A1，以減小亮度調節(jié)與聚焦調節(jié)的相互影響。5.第一陽極A1——與第二陽極A2構成一個電子透鏡，對電子束起聚焦作用。

90......2.掃描發(fā)生器環(huán)（時基電路）作用：產生由觸發(fā)脈沖啟動的掃描鋸齒波信號。是示波器發(fā)展史上的一個重大進步。它使示波器實現(xiàn)了既可連續(xù)掃描，又可觸發(fā)掃描，且不管哪種掃描都可以與外加信號自動同步，而不必麻煩地調節(jié)Tn=nTs來同步。掃描門圖6.28掃描發(fā)生器環(huán)的組成模擬閉環(huán)自動控制電路91......

通用示波器的應用1.通用示波器的主要技術指標

1)、帶寬、上升時間Y通道的頻帶寬度(Bw)

2)、掃描速度

掃描速度反映示波器在水平方向展開信號的能力。掃描速度是光點的水平移動速度，單位是s/cm，或s/div。div(格)一般為1cm。3)、偏轉靈敏度

偏轉靈敏度Dy反映示波器觀察微弱信號的能力。單位為mV/cm或V/div。4)、輸入阻抗示波器輸入阻抗一般可等效為電阻和電容并聯(lián)。92......5)、掃描方式

示波器掃描方式可分為連續(xù)和觸發(fā)掃描兩種，此外還有雙時基掃描。主要有延遲掃描、組合掃描、交替掃描等，但此時示波器中要有兩套掃描系統(tǒng)。

6)觸發(fā)特性

為了將被測信號穩(wěn)定地顯示在屏幕上，掃描電壓必須在一定的觸發(fā)脈沖作用下產生。2.通用示波器的選用原則

選用示波器的主要依據(jù)是上述各項技術性能指標，但最主要的是帶寬。作業(yè)（P279）6.1自己看93......

阻抗元件R、L、C的基本