電子測(cè)量習(xí)題解答

1、電子測(cè)量習(xí)題解答 習(xí)題習(xí)題1 1.5 列舉電子測(cè)量的主要特點(diǎn)。列舉電子測(cè)量的主要特點(diǎn)。 答：答： 1.測(cè)量頻率范圍寬測(cè)量頻率范圍寬: 2.測(cè)量量程寬，測(cè)量量程寬，3.測(cè)量方測(cè)量方 便靈活，便靈活， 4.測(cè)量速度快，測(cè)量速度快，5.可以進(jìn)行遙測(cè)，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。易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試智能化和測(cè)試自動(dòng)化。 1.8 解釋名詞：計(jì)量基準(zhǔn)，主基準(zhǔn)，副基準(zhǔn)，工作解釋名詞：計(jì)量基準(zhǔn)，主基準(zhǔn)，副基準(zhǔn)，工作 基準(zhǔn)。基準(zhǔn)。 答：答： 計(jì)量基準(zhǔn)是指以當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和工計(jì)量基準(zhǔn)是指以當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和工 藝水平藝水平,以最高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性建立起來(lái)的以最高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性建立起來(lái)的

2、 專門用以規(guī)定、保持和復(fù)現(xiàn)物理量計(jì)量單位專門用以規(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。的特殊量具或儀器裝置等。 電子測(cè)量習(xí)題解答 主基準(zhǔn)主基準(zhǔn):又稱原始基準(zhǔn)又稱原始基準(zhǔn),:是具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達(dá)是具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達(dá) 到的最高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具到的最高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具,并經(jīng)國(guó)家鑒定批準(zhǔn)并經(jīng)國(guó)家鑒定批準(zhǔn),作作 為統(tǒng)一全國(guó)計(jì)量量具的最高依據(jù)。為統(tǒng)一全國(guó)計(jì)量量具的最高依據(jù)。 副基準(zhǔn)副基準(zhǔn):通過(guò)直接或間接與國(guó)家基準(zhǔn)比對(duì)并經(jīng)國(guó)家鑒通過(guò)直接或間接與國(guó)家基準(zhǔn)比對(duì)并經(jīng)國(guó)家鑒 定批準(zhǔn)的計(jì)量器具。定批準(zhǔn)的計(jì)量器具。 工作基準(zhǔn)工作基準(zhǔn):經(jīng)與主基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)校準(zhǔn)或比對(duì)經(jīng)與主基準(zhǔn)或副基準(zhǔn)校準(zhǔn)或比對(duì),并

3、經(jīng)國(guó)并經(jīng)國(guó) 家鑒定批準(zhǔn)家鑒定批準(zhǔn),實(shí)際用以檢定下屬標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量器具。實(shí)際用以檢定下屬標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量器具。 電子測(cè)量習(xí)題解答 習(xí)題習(xí)題2 2.13 檢定一只檢定一只2.5 級(jí)電流表級(jí)電流表3mA量程的滿度相對(duì)誤差。量程的滿度相對(duì)誤差。 現(xiàn)有下列幾只標(biāo)準(zhǔn)電流表，問(wèn)選用哪只最適合，為什現(xiàn)有下列幾只標(biāo)準(zhǔn)電流表，問(wèn)選用哪只最適合，為什 么？么？ （1）0.5 級(jí)級(jí)10mA量程量程 （2）0.2 級(jí)級(jí)10mA量程；量程； （3）0.2 級(jí)級(jí)15mA量程（量程（4）0.1 級(jí)級(jí)100mA量程。量程。 解：解：2.5 級(jí)電流表級(jí)電流表3mA量程的絕對(duì)誤差為量程的絕對(duì)誤差為2.5 3mA0.075mA （1）0.5

4、級(jí)級(jí)10mA量程的絕對(duì)誤差為量程的絕對(duì)誤差為0.510mA 0.05mA （2）0.2 級(jí)級(jí)10mA量程的絕對(duì)誤差為量程的絕對(duì)誤差為0.210mA 0.02mA 電子測(cè)量習(xí)題解答 （3）0.2 級(jí)級(jí)15mA量程的絕對(duì)誤差為量程的絕對(duì)誤差為0.215mA 0.03mA （4）0.1 級(jí)級(jí)100mA量程的絕對(duì)誤差為量程的絕對(duì)誤差為0.1 100mA0.1mA 其中（其中（1），（），（2）量程相同，而（）量程相同，而（3）的量程比）的量程比 （1），（），（2）大，在絕對(duì)誤差滿足要求的情況下，應(yīng)）大，在絕對(duì)誤差滿足要求的情況下，應(yīng) 盡量選擇量程接近被檢定表量程，但（盡量選擇量程接近被檢定表量程，但

5、（2），（），（3）準(zhǔn)）準(zhǔn) 確度級(jí)別高，較貴，所以最適合用作標(biāo)準(zhǔn)表的是確度級(jí)別高，較貴，所以最適合用作標(biāo)準(zhǔn)表的是0.2 級(jí)級(jí)10mA量程的。量程的。 由以上結(jié)果可知（由以上結(jié)果可知（1），（），（2），（），（3）都可以用來(lái)作）都可以用來(lái)作 為標(biāo)準(zhǔn)表，而（為標(biāo)準(zhǔn)表，而（4）的絕對(duì)誤差太大，）的絕對(duì)誤差太大， 電子測(cè)量習(xí)題解答 2.16 對(duì)某恒流源的輸出電流進(jìn)行了對(duì)某恒流源的輸出電流進(jìn)行了8次測(cè)量，數(shù)據(jù)次測(cè)量，數(shù)據(jù) 如表如表2.16所示：所示： 次數(shù)12345678 I/mA10.082 10.079 10.085 10.084 10.078 10.091 10.076 10.082 )(Is

6、求恒流源的輸出電流的算術(shù)平均值求恒流源的輸出電流的算術(shù)平均值 ，標(biāo)準(zhǔn)偏差，標(biāo)準(zhǔn)偏差 估值及平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差估值估值及平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差估值 。 I )( Is 解：恒流源的輸出電流的算術(shù)平均值解：恒流源的輸出電流的算術(shù)平均值 082.100821.10 )8276917884857982( 8 1 001. 0000.10 8 1 i I 電子測(cè)量習(xí)題解答 次數(shù)次數(shù)12345678 I/mA10.08210.07910.08510.08410.07810.09110.07610.082 殘差殘差 （10 3mA） ） -0.1-3.12.91.9-4.18.9-6.1-0.1 相應(yīng)的殘差如下表相應(yīng)的

7、殘差如下表: 標(biāo)準(zhǔn)偏差估值標(biāo)準(zhǔn)偏差估值 8 2 1 1 ( )() 7 i i s III 8 1 2322222222 )10() 1 . 0() 1 . 6(9 . 8) 1 . 4(9 . 19 . 2) 1 . 3() 1 . 0( 7 1 i 8 1 23) 10(01. 021.3721.7981.1661. 341. 861. 901. 0 7 1 i mA005. 00047. 01088.154 7 1 6 電子測(cè)量習(xí)題解答 平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差估值平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差估值 mA002. 00017. 0 8 0047. 0 8 )( )( Is Is 2.20 對(duì)某電阻進(jìn)行了對(duì)某電阻進(jìn)

8、行了10次測(cè)量，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：次測(cè)量，測(cè)得數(shù)據(jù)如下： 次數(shù)次數(shù)12345678910 R/k46.9846.9746.9646.9646.8146.9546.9246.9446.9346.91 問(wèn)以上數(shù)據(jù)中是否含有粗差數(shù)據(jù)？若有粗差數(shù)據(jù)，請(qǐng)問(wèn)以上數(shù)據(jù)中是否含有粗差數(shù)據(jù)？若有粗差數(shù)據(jù)，請(qǐng) 剔除，設(shè)以上數(shù)據(jù)不存在系統(tǒng)誤差，在要求置信概率剔除，設(shè)以上數(shù)據(jù)不存在系統(tǒng)誤差，在要求置信概率 為為99%的情況下，估計(jì)該被測(cè)電阻的真值應(yīng)在什么范的情況下，估計(jì)該被測(cè)電阻的真值應(yīng)在什么范 圍內(nèi)？圍內(nèi)？ 解：先求得被測(cè)電阻的平均值解：先求得被測(cè)電阻的平均值 電子測(cè)量習(xí)題解答 10 1 )91. 093. 094.

9、092. 095. 081. 096. 096. 097. 098. 0 ( 10 1 46 i R 46.933k 次數(shù)次數(shù)12345678910 R/k46.9846.9746.9646.9646.8146.9546.9246.9446.9346.91 殘差殘差10 3 k 47372727-12312-137-3-23 標(biāo)準(zhǔn)偏差估值標(biāo)準(zhǔn)偏差估值 10 2 1 1 ()() 9 i i s RRR 10 1 232222222222 )10()23() 3(7)13(12)123(27273747 9 1 i 049.0 K 按格拉布斯檢驗(yàn)法，在置信概率為按格拉布斯檢驗(yàn)法，在置信概率為99

10、%的情況下，的情況下，n 10查表查表2.6(P34)得得G2.41 電子測(cè)量習(xí)題解答 重新計(jì)算判別重新計(jì)算判別。 123. 0118. 0049. 041. 2 5 Gs，剔除，剔除R5后后 次數(shù)次數(shù)12345678910 R/k46.9846.9746.9646.9646.8146.9546.9246.9446.9346.91 殘差殘差 10 3 k 33231313 3-27-71737 9 1 )91. 093. 094. 092. 095. 096. 096. 097. 098. 0( 9 1 46 i R 46.947 k 得得n9，Pc99%時(shí)，時(shí)，G2.32 電子測(cè)量習(xí)題解答

11、9 1 23222222222 )10(3717)7()27(313132333 8 1 )( i Rs k023. 0 ksG053.0023.032.2 可見(jiàn)余下數(shù)據(jù)中無(wú)異常值。電阻的真值應(yīng)在如下范可見(jiàn)余下數(shù)據(jù)中無(wú)異常值。電阻的真值應(yīng)在如下范 圍內(nèi)圍內(nèi): k kRsR 924.46970.46 )023. 0947.46() (3 9 )( ) ( Rs Rs 電子測(cè)量習(xí)題解答 2.21 對(duì)某信號(hào)源的輸出頻率對(duì)某信號(hào)源的輸出頻率fx進(jìn)行了進(jìn)行了10次等精度測(cè)量，次等精度測(cè)量， 結(jié)果為結(jié)果為110.050，110.090，110.090，110.070， 110.060，110.050，11

12、0.040，110.030，110.035， 110.030（kHz），試用馬利科夫及阿貝），試用馬利科夫及阿貝-赫梅特判劇赫梅特判劇 判別是否存在變值系差。判別是否存在變值系差。 解：輸出頻率解：輸出頻率fx的平均值的平均值 : x f )30353040506070909050( 10 1 001. 0110 x f 054.1100545.110 次數(shù)次數(shù)12345678910 fx/kHz 110.050110.090110.090110.070110.060110.050110.040110.030110.035110.030 殘差殘差 10 4 kHz -4535535515555

13、-45-145-245-195-245 電子測(cè)量習(xí)題解答 （a）由馬利科夫判據(jù)得：）由馬利科夫判據(jù)得： 2/ 112/ n i n ni ii D 故存在變值系差故存在變值系差(累進(jìn)性系差累進(jìn)性系差)。 （b）由阿貝）由阿貝-赫梅特判據(jù)得：赫梅特判據(jù)得： 00485. 000075. 00009. 000135. 0 1 1 1 n i ii 8 1 1 1 10)245()195()195()245(355355355)45( n i ii 8 10477754777535525247585255502512602515975- -8 103499750.0035kHz max 4 4 10

14、1750 10)24514545()5535545( i 電子測(cè)量習(xí)題解答 標(biāo)準(zhǔn)偏差估值標(biāo)準(zhǔn)偏差估值 : 10 1 22 )( 9 1 )( i ix fffs 10 1 242222 )10()245()195(355)45( 9 1 i 10 1 8 10402470 9 1 i 0.0005 0015.00005.09)(1 2 xsn 0015.0)(10035.0 2 1 1 1 xsn n i ii 故存在變值系差故存在變值系差(周期性系差周期性系差) 。 電子測(cè)量習(xí)題解答 2.25 通過(guò)電橋平衡法測(cè)量某電阻，由電橋平衡條件通過(guò)電橋平衡法測(cè)量某電阻，由電橋平衡條件 得出得出 ，已知

15、電容，已知電容C2的允許誤差為的允許誤差為5， 電容電容C4的允許誤差為的允許誤差為2，R3為精密電位器，其為精密電位器，其 允許誤差為允許誤差為1，試計(jì)算，試計(jì)算Rx的相對(duì)誤差為多少？的相對(duì)誤差為多少？ 2 43 C CR R x 解：因?yàn)楣街泻蟹肿雍头帜福孟鄬?duì)誤差傳解：因?yàn)楣街泻蟹肿雍头帜?，用相?duì)誤差傳 遞公式較方便。遞公式較方便。 2 2 4 4 3 3 lnlnln C C R C C R R R R xxx Rx 243 lnlnlnlnCCRR x 2 2 4 4 3 3 C C C C R R x R %)5(%2%1%8 電子測(cè)量習(xí)題解答 2.27 設(shè)某測(cè)量結(jié)果有關(guān)設(shè)

16、某測(cè)量結(jié)果有關(guān)A類不確定度如下表所示，類不確定度如下表所示， 求該測(cè)量結(jié)果的合成不確定度、自由度及擴(kuò)展不確求該測(cè)量結(jié)果的合成不確定度、自由度及擴(kuò)展不確 定度（取置信概率定度（取置信概率p0.95）。）。 1 1 2 5 10 4 16 1 1 2 3 4 5 2 2 uA1 uA2 uA3 uA4 uA5 基準(zhǔn)基準(zhǔn) 讀數(shù)讀數(shù) 電壓表電壓表 電阻表電阻表 溫度溫度 1 2 3 4 5 數(shù)值數(shù)值符號(hào)符號(hào)數(shù)值數(shù)值符號(hào)符號(hào)來(lái)源來(lái)源 自由度自由度不確定度不確定度序號(hào)序號(hào) 解：解： 46. 33244211 1 2 N i Ai cA uu 886. 7 1 16 16 16 4 4 10 1 5 1 )

17、32( 4 1 4 4 N i i Ai CA A u u 電子測(cè)量習(xí)題解答 擴(kuò)展不確定度置信系數(shù)擴(kuò)展不確定度置信系數(shù)k由由P434表查得表查得k=2.306, 得得 897. 732306. 2 CA kuU 2.28 測(cè)量測(cè)量x和和y的關(guān)系，得到下列一組數(shù)據(jù)：的關(guān)系，得到下列一組數(shù)據(jù)： x xi i4 4111118182626353543435252606069697272 y yi i8.88.817.817.826.826.837.037.048.548.558.858.870.370.380.580.592.192.195.995.9 試用最小二乘法對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行最佳曲線擬合。

18、試用最小二乘法對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行最佳曲線擬合。 解：解：0)( abxyx iii 0)( abxy ii (2) （1） 電子測(cè)量習(xí)題解答 代入題中給出相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，為計(jì)算方便先代入題中給出相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，為計(jì)算方便先 代入（代入（2） 8.8=4b+a 58.8=43b+a 17.8=11b+a 70.3=52b+a 26.8=18b+a 80.5=60b+a 37.0=26b+a 92.1=69b+a 48.5=35b+a 95.9=72b+a 10個(gè)方程相加得：個(gè)方程相加得：536.5=390b+10a (2) 再將再將（2）式）式10個(gè)方程分別乘以個(gè)方程分別乘以xi即得（即得（1）

19、式）式 的的10個(gè)方程個(gè)方程: 電子測(cè)量習(xí)題解答 35.2=16b+4a 2528.4 =1849 b+43a 195.8=121b+11a 3655.6 =2704 b+52a 482.4=324b+18a 4830 =3600b+60a 962=676b+26a 6354.9 =4761 b+69a 1697.5=1225b+35a 6904.8 =5184 b+72a 10個(gè)方程相加得：個(gè)方程相加得：27646.6=20460b+390a (1) 這里這里(1) (2)稱正規(guī)方程，解出這兩個(gè)方程稱正規(guī)方程，解出這兩個(gè)方程 得得: a=3.73 b=1.28 則可作出最佳曲線如圖則可作出最

20、佳曲線如圖 2.22所示。相應(yīng)直線方程為：所示。相應(yīng)直線方程為：y=1.28x+3.73 電子測(cè)量習(xí)題解答 習(xí)題習(xí)題3 3.5 要求某高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率要求某高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率f860MHz， 已知其可變電容器的電容已知其可變電容器的電容C的變化范圍為的變化范圍為50pF200pF， 請(qǐng)問(wèn)該如何進(jìn)行波段劃分，且每個(gè)波段對(duì)應(yīng)的電感應(yīng)請(qǐng)問(wèn)該如何進(jìn)行波段劃分，且每個(gè)波段對(duì)應(yīng)的電感應(yīng) 為多大？為多大？ 解：解： 2 50 200 2 1 2 1 min max max min min max C C LC LC f f k 而而 5 . 7 Hz8 0MHz6 M k n kk 443.

21、3 255. 0 875. 0 8 . 1lg 5 . 7lg 9 . 0lg lg k k n 電子測(cè)量習(xí)題解答 由由 MHz8 pF2002 1 2 1 max min LLC f 所以所以 H979. 1 0 L 相鄰波段的電感值滿足：相鄰波段的電感值滿足： 21 k L L n n 所以可以計(jì)算得出所以可以計(jì)算得出 H495.0 1 L H124. 0 2 L H031.0 3 L 電子測(cè)量習(xí)題解答 3.6 簡(jiǎn)述脈沖信號(hào)發(fā)生器的主要組成部分及主要技簡(jiǎn)述脈沖信號(hào)發(fā)生器的主要組成部分及主要技 術(shù)指標(biāo)？術(shù)指標(biāo)？ 答：脈沖信號(hào)發(fā)生器的組成框圖如下圖所示：答：脈沖信號(hào)發(fā)生器的組成框圖如下圖所示：

22、 脈沖信號(hào)發(fā)生器的基本組成脈沖信號(hào)發(fā)生器的基本組成 主振級(jí)主振級(jí) 同步輸出同步輸出 外同步外同步 放大放大 外同步輸入外同步輸入 延遲級(jí)延遲級(jí) 形成級(jí)形成級(jí)整形級(jí)整形級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí) 主脈沖主脈沖 電子測(cè)量習(xí)題解答 脈沖信號(hào)發(fā)生器具有如下主要技術(shù)指標(biāo)：能輸出脈沖信號(hào)發(fā)生器具有如下主要技術(shù)指標(biāo)：能輸出 同步脈沖及與同步脈沖有一定延遲時(shí)間的主脈沖；同步脈沖及與同步脈沖有一定延遲時(shí)間的主脈沖； 延遲時(shí)間可調(diào)；主脈沖的頻率可調(diào)、脈寬可調(diào)、延遲時(shí)間可調(diào)；主脈沖的頻率可調(diào)、脈寬可調(diào)、 極性可切換，且具有良好的上升時(shí)間、下降時(shí)間，極性可切換，且具有良好的上升時(shí)間、下降時(shí)間， 以及較小的上沖量。以及較小的上沖量

23、。 3.9 XFG-7高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率范圍為高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率范圍為 f=100kHz30MHz，試問(wèn)應(yīng)劃分幾個(gè)波段？，試問(wèn)應(yīng)劃分幾個(gè)波段？ （為答案一致，設(shè)（為答案一致，設(shè)k=2.4） 解：而，解：而， 300 00KHz1 0MHz3 k n kk 84 . 7 334. 0 477. 2 4 . 29 . 0lg 300lg 9 . 0lg lg k k n 電子測(cè)量習(xí)題解答 3.13 計(jì)算下圖所示鎖相環(huán)的輸出頻率范圍及步計(jì)算下圖所示鎖相環(huán)的輸出頻率范圍及步 進(jìn)頻率。進(jìn)頻率。 fr frL frH f0 f0 frH （b） M VCO P P PDLPF N N1 1 圖圖3.3

24、8 題題3.13圖圖 fr1 f0 （c） 1KHz N2 7201000 M(+) BPF VCO2PDLPF N2 720100 VCO1 LPF10 PD N1 10001100 II 100kHz fr2 fr f0 （a） VCOn PD LPF m 電子測(cè)量習(xí)題解答 解解:（a） m f n f r0 所以所以 n mf f r 0 fr f0 （a） VCOn PD LPF m 步進(jìn)頻率步進(jìn)頻率 max n f f r o （b） 1 0 N ff P f rHr fr frL frH f0 f0 frH （b） M VCO P P PD LPF N N1 1 所以所以 步進(jìn)步進(jìn)

25、 頻率頻率 max P f f r o r r rH r o Mf P Nf f P Nf f 1 1 電子測(cè)量習(xí)題解答 （c）設(shè)）設(shè)VCO1輸出頻率為輸出頻率為f1，則，則 2 0 2 2 1 10N f f N f r 22 11 22 2 11 22 2 1 0 10 ) 10 () 10 (Nf Nf Nf N Nf Nf N f f r r r r r )1000720(100 10 )11001000(1 0 kHz kHz f 1 1 1 N f f r 111 Nff r 得得 由環(huán)由環(huán)有有: fr1 f0 （c） 1KHz N2 7201000 M(+) BPF VCO2PD

26、LPF N2 720100 VCO1 LPF10 PD N1 10001100 II 100kHz fr2 電子測(cè)量習(xí)題解答 MHzkHz kHz f L 1 .72720100 10 10001 0 MHzkHz kHz f H 11.1001000100 10 11001 0 步進(jìn)步進(jìn) 頻率頻率,由由 2 11 100 10 oo kHz ffHz 22 11 22 2 11 22 2 1 0 10 ) 10 () 10 (Nf Nf Nf N Nf Nf N f f r r r r r 當(dāng)?shù)诋?dāng)?shù)?項(xiàng)中項(xiàng)中N1不變而不變而N2變時(shí)變時(shí),fo1=fr2=100kHz。 當(dāng)當(dāng)N1變而變而N2不

27、變時(shí)不變時(shí),fo2=fr1/10=100Hz。 比較兩個(gè)頻率比較兩個(gè)頻率,可知應(yīng)取小者可知應(yīng)取小者,即即 電子測(cè)量習(xí)題解答 習(xí)題習(xí)題4 4.8 用計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)量頻率，閘門時(shí)間（門控時(shí)間）用計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測(cè)量頻率，閘門時(shí)間（門控時(shí)間） 為為l s時(shí)，計(jì)數(shù)器讀數(shù)為時(shí)，計(jì)數(shù)器讀數(shù)為5400，這時(shí)的量化誤差為多，這時(shí)的量化誤差為多 大？如將被測(cè)信號(hào)倍頻大？如將被測(cè)信號(hào)倍頻4倍，又把閘門時(shí)間擴(kuò)大到倍，又把閘門時(shí)間擴(kuò)大到5 倍，此時(shí)的量化誤差為多大倍，此時(shí)的量化誤差為多大? 解：（解：（1）量化誤差）量化誤差 %019. 0 1 5400 1 TfN N x （2）量化誤差）量化誤差 %00095. 0

28、20 %019. 0 20 1 54 11 TfTf Tf N N xx x 電子測(cè)量習(xí)題解答 4.13 用多周期法測(cè)量某被測(cè)信號(hào)的周期，已知被用多周期法測(cè)量某被測(cè)信號(hào)的周期，已知被 測(cè)信號(hào)重復(fù)周期為測(cè)信號(hào)重復(fù)周期為50Hz時(shí)，計(jì)數(shù)值為時(shí)，計(jì)數(shù)值為100000，內(nèi)，內(nèi) 部時(shí)標(biāo)信號(hào)頻率為部時(shí)標(biāo)信號(hào)頻率為 1MHz。若采用同一周期倍乘和。若采用同一周期倍乘和 同一時(shí)標(biāo)信號(hào)去測(cè)量另一未知信號(hào)，已知計(jì)數(shù)值為同一時(shí)標(biāo)信號(hào)去測(cè)量另一未知信號(hào)，已知計(jì)數(shù)值為 15000，求未知信號(hào)的周期？，求未知信號(hào)的周期？ 解：因?yàn)槎嘀芷诜y(cè)被測(cè)信號(hào)周期，根據(jù)解：因?yàn)槎嘀芷诜y(cè)被測(cè)信號(hào)周期，根據(jù) 所以所以 c c cx f

29、 f fT N k 5000000 50 1 100000 （4.16） 11 2 xcn xxccm TfU TkT ffUk cx fkTN 可見(jiàn)可見(jiàn) 電子測(cè)量習(xí)題解答 4.14 某計(jì)數(shù)式頻率計(jì)，測(cè)頻閘門時(shí)間為某計(jì)數(shù)式頻率計(jì)，測(cè)頻閘門時(shí)間為1s，測(cè)周，測(cè)周 期時(shí)倍乘最大為期時(shí)倍乘最大為10000，時(shí)基最高頻率為，時(shí)基最高頻率為10MHz， 求中界頻率。求中界頻率。 解：測(cè)頻和測(cè)周解：測(cè)頻和測(cè)周1誤差分別為：誤差分別為： Tff f xx x 1 Cx n x x fTT T 10 1 x x x x T T f f C n x Cx n x f f fTTf1010 11 所以所以 T f

30、 f C n M 10 中界頻率中界頻率 4 1010 316KHz 1 M MHz f s f f kf N kf N T c c cc x 003. 0 5000000 15000 電子測(cè)量習(xí)題解答 4.18 用游標(biāo)法測(cè)量圖用游標(biāo)法測(cè)量圖4.51中的中的x值，值，f1=5MHz， f2=5.01MHz，求，求x之值。之值。 圖4.51 題4.18圖 解：根據(jù)游標(biāo)法原理：解：根據(jù)游標(biāo)法原理：x =NT (4.26),所以所以 nss TNTx x 996. 110996. 1 ) 1001. 5 1 105 1 (5 9 66 電子測(cè)量習(xí)題解答 習(xí)題習(xí)題5 5.4 若在示波器上分別觀察峰值相

31、等的正弦波、方波、若在示波器上分別觀察峰值相等的正弦波、方波、 三角波，得三角波，得Up5V；現(xiàn)在分別采用三種不同檢波方；現(xiàn)在分別采用三種不同檢波方 式并以正弦波有效值為刻度的電壓表進(jìn)行測(cè)量，試求式并以正弦波有效值為刻度的電壓表進(jìn)行測(cè)量，試求 其讀數(shù)分別為多少？其讀數(shù)分別為多少？ 解：已知各波形解：已知各波形UP=5V 均值表：均值表： 正弦波正弦波 V54. 3 211. 1 5 11. 111. 111. 1 PF p kk U U 方波方波 V55. 5 11 5 11. 111. 111. 1 PF p kk U U 電子測(cè)量習(xí)題解答 三角波三角波 V79. 2 73. 115. 1

32、5 11. 111. 111. 1 PF p kk U U 峰值表：因?yàn)楦鞑ㄐ畏逯迪嗤匀N波形的峰值表：因?yàn)楦鞑ㄐ畏逯迪嗤?，所以三種波形的 讀數(shù)均為：讀數(shù)均為： V54. 3 2 P U 有效值表：正弦波有效值表：正弦波 ： V54.3 2 5 P p k U U 方波：方波： V5 1 5 P p k U U 電子測(cè)量習(xí)題解答 三角波：三角波： V89. 2 3 5 P p k U U 5.8 DS18型五位雙積分型數(shù)字電壓表中型五位雙積分型數(shù)字電壓表中Us 6.0000V，fc0.75MHz，計(jì)數(shù)器滿量程，計(jì)數(shù)器滿量程N(yùn)160000， 求被測(cè)電壓求被測(cè)電壓Ux2.5000V時(shí)，計(jì)數(shù)器

33、計(jì)數(shù)值時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值N2為多大？為多大？ 采樣時(shí)間采樣時(shí)間Tl和測(cè)量時(shí)間和測(cè)量時(shí)間T2分別為多大？分別為多大？ 解：根據(jù)雙積分原理，可知解：根據(jù)雙積分原理，可知 （1）在準(zhǔn)備期，進(jìn)行定時(shí)積分，）在準(zhǔn)備期，進(jìn)行定時(shí)積分， 2 1 N N U U s x 2 60000 0000. 6 5000. 2N所以所以 25000 2 N mss MHzf N NT C 8008. 0 75. 0 60000 T 1 C11 電子測(cè)量習(xí)題解答 mss MHzf N NT C 33033. 0 75. 0 25000 T 2 C22 5.9 試畫(huà)出圖試畫(huà)出圖5.71積分器的輸出時(shí)間波形圖積分器的輸出時(shí)間波

34、形圖 （Uot），假設(shè)圖中），假設(shè)圖中C1F，R10k，圖中，圖中 模擬開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間為：模擬開(kāi)關(guān)的接通時(shí)間為： 0-t1(10ms）S0、S1接通，接通，S2、S3開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)； t1-t3(20ms）S1接通，其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；接通，其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)； t3-t4(10ms）S2接通，其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；接通，其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)； t4-t5(10ms）S3接通，其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；接通，其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)； t5-t6(10ms）S0、S3接通，接通，S1、S2開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 圖中假設(shè)模擬開(kāi)關(guān)圖中假設(shè)模擬開(kāi)關(guān)(S0S3）和運(yùn)算放大器）和運(yùn)算放大器A均是均是 理想器件。理想器件。 電子測(cè)量習(xí)題解答 解：按照積

35、分器工作原理，其輸出電壓和輸入電壓解：按照積分器工作原理，其輸出電壓和輸入電壓 之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： dtUdtUdtU RC U t t i t t i t t io 2 1 2 1 2 1 100 1011010 11 63 -5 -10 -15 +5 +10 +15 0 Uo/V t/ms t2 t1t4 t3t5t7 t6 10 - + A s1 s2 s0 s3 R +10V +5V 0V +5V U0 圖圖5.71 C 電子測(cè)量習(xí)題解答 0t1(10ms)：S0、S1 接通，接通，S2、S3斷開(kāi)，斷開(kāi)，A 的同向與反向輸入端的同向與反向輸入端 虛短，所以；虛短，所以； V5

36、 1 o U t1t3(20ms)：S1接通，接通， 其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸入其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸入 端電壓等效為端電壓等效為Ui=0 5V5V， Vdt dtUU t t ioo 15)5(1005 100U 30 10 12 3 1 -5 -10 -15 +5 +10 +15 0 Uo/V t/ms t2 t1t4 t3t5t7 t6 10 - + A s1 s2 s0 s3 R +10V +5V 0V +5V U0 圖圖5.71 C 電子測(cè)量習(xí)題解答 t3t4(10ms)：S2接通，接通， 其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸入其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸入 端電壓等效為端電壓等效為Ui=10 5V5V， V10510015 1

37、00U 40 30 23 4 3 dt dtUU t t ioo -5 -10 -15 +5 +10 +15 0 Uo/V t/ms t2 t1t4 t3t5t7 t6 10 - + A s1 s2 s0 s3 R +10V +5V 0V +5V U0 圖圖5.71 C 電子測(cè)量習(xí)題解答 V01010010 100U 50 40 34 5 4 dt dtUU t t ioo t5t6(10ms)：S0、S3 接通，接通，S1、S2斷開(kāi)，斷開(kāi)， V5U 5 o t4t5(10ms)：S3接通，接通， 其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸入端其他開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸入端 電壓等效為電壓等效為Ui=5 5V=0V， -5 -1

38、0 -15 +5 +10 +15 0 Uo/V t/ms t2 t1t4 t3t5t7 t6 10 - + A s1 s2 s0 s3 R +10V +5V 0V +5V U0 圖圖5.71 C 電子測(cè)量習(xí)題解答 所以輸出所以輸出 波形圖如波形圖如 下：下： -5 -10 -15 +5 +10 +15 0 Uo/V t/ms t2 t1t4 t3t5t7 t6 10 5.12 某逐次逼近比較式某逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換器采用轉(zhuǎn)換器采用12位二進(jìn)位二進(jìn) 制碼制碼,其內(nèi)部的其內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器最高位輸出為轉(zhuǎn)換器最高位輸出為2048mV, 最低位輸出為最低位輸出為1mV,設(shè)輸入電壓為設(shè)輸入電壓為Ux

39、=1893mV。 (1)列表說(shuō)明逐次逼近的比較過(guò)程。列表說(shuō)明逐次逼近的比較過(guò)程。 (2)畫(huà)出輸出電壓畫(huà)出輸出電壓Uo的時(shí)間波形圖。的時(shí)間波形圖。 (3)輸出數(shù)字量是多少輸出數(shù)字量是多少? 電子測(cè)量習(xí)題解答 解解: (1)逐次比逼近較過(guò)程逐次比逼近較過(guò)程 iUoi-1(mV) Ui-1(mV) ui(mV) u L 數(shù)值數(shù)值 1 0 0 1893 0 2 2048U1=uo1=2048 1893 0 留留 1 4 512U3=U02+Uo3=1536 1893 0 留留 1 5 256U4=U3+Uo4=1792 1893 0 留留 1 6 128U5=U4+Uo5=1920 1893 0 留留

40、 1 8 32U7=U6+Uo7=1888 1893 0 留留 1 9 16U8=U7+Uo8=1904 1893 0 去去 0 10 8U9=U7+Uo9=1896 1893 0 留留 1 12 2U11=U10+Uo11=1894 1893 0 去去 0 13 1U12=U10+Uo12=1893 1893 =0 留留 1 14 0 1893 電子測(cè)量習(xí)題解答 節(jié)拍數(shù)節(jié)拍數(shù)i 132 546 87910 11 13 1214 Uo/mV Ui 0 2048 1024 1536 1792 1920 1888 19041896 1892 1856 1894 (2)逐次比較波形圖逐次比較波形圖

41、1 011 111 0 0 0 1 (3)輸出數(shù)字量為輸出數(shù)字量為: 1 電子測(cè)量習(xí)題解答 5.16在雙斜式在雙斜式DVM中，假設(shè)采樣期中，假設(shè)采樣期T1100ms，工頻，工頻 干擾的頻率為干擾的頻率為49Hz、幅度、幅度Un2V、初相角、初相角 。試。試 求：求： (1)由此干擾引起的測(cè)量誤差由此干擾引起的測(cè)量誤差 ； (2)該該DVM的串模抑制比的串模抑制比NMRR為多少？為多少？ o 0 nU 解：（解：（1）由公式）由公式 )()sin( 1 )sin( 111 0 1 0 1 tdt U T dttU T U nn T n n n T n n 1 0 1 1 cos()0.012 T

42、 n n n U tV T （2）DVM的串模抑制比的串模抑制比 電子測(cè)量習(xí)題解答 49 1 100 sin 49 1 100 lg20 sin lg20 1 1 ms ms T T T T NMRR n n 15.394 20 lg33.94 0.3090 dB 5.19 一臺(tái)一臺(tái)DVM，技術(shù)說(shuō)明書(shū)給出的準(zhǔn)確度為，技術(shù)說(shuō)明書(shū)給出的準(zhǔn)確度為V 0.01%Ux0.01%Um，試計(jì)算用，試計(jì)算用1V量程量程 分別測(cè)量分別測(cè)量1V和和0.1V電壓時(shí)的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤電壓時(shí)的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤 差，有何啟示？差，有何啟示？ 另外另外,還可以還可以 如下求如下求: dB U U NMRR n n 44 0

43、12. 0 2 lg20lg20 電子測(cè)量習(xí)題解答 解：解： （1）用）用1V檔測(cè)檔測(cè)1V電壓時(shí)的絕對(duì)誤差電壓時(shí)的絕對(duì)誤差 (0.0110.011)210-4V， (0.010.10.011) 1.110-4V， 由此可見(jiàn)相對(duì)誤差明顯增大，可知在相同量程下，由此可見(jiàn)相對(duì)誤差明顯增大，可知在相同量程下， 被測(cè)值越接近量程，那么相對(duì)誤差相對(duì)較小。被測(cè)值越接近量程，那么相對(duì)誤差相對(duì)較小。 （2）用）用1V檔測(cè)檔測(cè)0.1V電壓時(shí)的絕對(duì)誤差電壓時(shí)的絕對(duì)誤差: %02. 0 1 102 4 x U 相對(duì)誤差相對(duì)誤差 %11. 0 1 . 0 101 . 1 4 x U 相對(duì)誤差相對(duì)誤差 電子測(cè)量習(xí)題解答

44、習(xí)題習(xí)題6 64 在示波器的水平和垂直偏轉(zhuǎn)板上都加正弦在示波器的水平和垂直偏轉(zhuǎn)板上都加正弦 信號(hào)所顯示的圖形叫李沙育圖形。如果都加上同信號(hào)所顯示的圖形叫李沙育圖形。如果都加上同 頻、同相、等幅的正弦信號(hào)，請(qǐng)逐點(diǎn)畫(huà)出屏幕上頻、同相、等幅的正弦信號(hào)，請(qǐng)逐點(diǎn)畫(huà)出屏幕上 應(yīng)顯示圖形；如果兩個(gè)相位差為應(yīng)顯示圖形；如果兩個(gè)相位差為 90的正弦波，的正弦波， 用同樣方法畫(huà)出顯示的圖形。用同樣方法畫(huà)出顯示的圖形。 解解:(1) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 4 2 3 5 2 1 1 4 3 2 3 4 5 51 3 2 5 4 (2) 電子測(cè)量習(xí)題解答 68 示波器觀測(cè)周期為示波器觀測(cè)周期為

45、8ms，寬度為，寬度為 1ms，上，上 升時(shí)間為升時(shí)間為 0.5ms的矩形正脈沖。試問(wèn)用示波器分別的矩形正脈沖。試問(wèn)用示波器分別 測(cè)量該脈沖的周期、脈寬和上升時(shí)間，時(shí)基開(kāi)關(guān)測(cè)量該脈沖的周期、脈寬和上升時(shí)間，時(shí)基開(kāi)關(guān) （ t/cm）應(yīng)在什么位置（示波器時(shí)間因數(shù)為）應(yīng)在什么位置（示波器時(shí)間因數(shù)為 0.05s0.5s，按，按 125 順序控制）。順序控制）。 解：解： 在示波器屏幕上盡量顯示一個(gè)完整周期，而水平在示波器屏幕上盡量顯示一個(gè)完整周期，而水平 方向?yàn)榉较驗(yàn)?0cm，所以測(cè)量周期時(shí)，所以測(cè)量周期時(shí)，8ms/10cm 0.8ms/cm，時(shí)基開(kāi)關(guān)應(yīng)在，時(shí)基開(kāi)關(guān)應(yīng)在1ms位置位置;測(cè)量脈寬時(shí)，測(cè)量

46、脈寬時(shí)， 1ms/10cm0.1ms/cm，時(shí)基開(kāi)關(guān)應(yīng)在，時(shí)基開(kāi)關(guān)應(yīng)在100s位位 置置;測(cè)量上升時(shí)間時(shí)，測(cè)量上升時(shí)間時(shí)，0.5ms/10cm50s/cm時(shí)時(shí) 基開(kāi)關(guān)應(yīng)在基開(kāi)關(guān)應(yīng)在50s位置。位置。 電子測(cè)量習(xí)題解答 69 什么是非實(shí)時(shí)取樣？取樣示波器由哪些部什么是非實(shí)時(shí)取樣？取樣示波器由哪些部 分組成？各組成部分有何作用？說(shuō)明取樣示波器觀分組成？各組成部分有何作用？說(shuō)明取樣示波器觀 察重復(fù)周期信號(hào)的過(guò)程。察重復(fù)周期信號(hào)的過(guò)程。 解解:非實(shí)時(shí)取樣不是在一個(gè)信號(hào)波形上完成全部取非實(shí)時(shí)取樣不是在一個(gè)信號(hào)波形上完成全部取 樣過(guò)程樣過(guò)程,取樣點(diǎn)是分別取自若干個(gè)信號(hào)波形的不同取樣點(diǎn)是分別取自若干個(gè)信號(hào)波

47、形的不同 位置。位置。 組成部分組成部分: Y通道、水平系統(tǒng)、顯示器。通道、水平系統(tǒng)、顯示器。 Y通道的作用是在取樣脈沖的作用下，把高頻信通道的作用是在取樣脈沖的作用下，把高頻信 號(hào)變?yōu)榈皖l信號(hào)。號(hào)變?yōu)榈皖l信號(hào)。 水平系統(tǒng)的主要任務(wù)是產(chǎn)生時(shí)基掃描信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生水平系統(tǒng)的主要任務(wù)是產(chǎn)生時(shí)基掃描信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生 t步進(jìn)延遲脈沖送步進(jìn)延遲脈沖送y軸系統(tǒng)軸系統(tǒng),控制取樣脈沖發(fā)生器和延控制取樣脈沖發(fā)生器和延 長(zhǎng)門脈沖發(fā)生器的工作長(zhǎng)門脈沖發(fā)生器的工作,即配合整個(gè)示波器的工作。即配合整個(gè)示波器的工作。 電子測(cè)量習(xí)題解答 顯示器的作用與模擬示波器相同。顯示器的作用與模擬示波器相同。 顯示信號(hào)的合成過(guò)程顯示信號(hào)的

48、合成過(guò)程 圖圖6.48 6.48 在屏幕上由取樣點(diǎn)合成信號(hào)波形的過(guò)程在屏幕上由取樣點(diǎn)合成信號(hào)波形的過(guò)程 t t t t t t u ux x u uy y u uy y u u5 5u u1 1 u u2 2 u u3 3 u u4 4 可見(jiàn)可見(jiàn)X、Y偏偏 轉(zhuǎn)板上都應(yīng)該轉(zhuǎn)板上都應(yīng)該 加階梯波。加階梯波。 電子測(cè)量習(xí)題解答 610 欲觀察上升時(shí)間欲觀察上升時(shí)間tx為為50ns的脈沖波形，現(xiàn)的脈沖波形，現(xiàn) 有下列四種技術(shù)指標(biāo)的示波器，試問(wèn)選擇哪一種有下列四種技術(shù)指標(biāo)的示波器，試問(wèn)選擇哪一種 示波器最好？為什么？示波器最好？為什么？ （1）f3dB10MHz，tr40ns （2）f3dB30MHz，tr12ns （3）f3dB15MHz，tr24ns （4）f3dB100MHz，tr3.5ns 解：選擇示波器時(shí)，信號(hào)上升時(shí)間解：選擇示波器時(shí)，信號(hào)上升時(shí)間tx應(yīng)大于應(yīng)大于35 tr （示波器上升時(shí)間），或者帶寬大于（示波器上升時(shí)間），或者帶寬大于35fM，這樣，這樣 只有（只有（2）和（）和（4）滿足，而（）滿足，而（4）的上升時(shí)間最小，）的上升時(shí)間最小， 觀察效果最好，但價(jià)格