電子測量復習提綱

1、電子測量技術(shù)復習提綱試卷類型：一、填空題：30%；二、單項選擇題：10%；三、判斷題：10%；四、問答題：25%；五、計算題：25%。復習要求：第一章：1、掌握電子測量的特點和一般方法（偏差、零位、微差）。特點： （ 1）測量頻率范圍寬（ 2）測量量程寬（ 3）測量準確度高低相差懸殊（ 4）測量速度快（ 5）可以進行遙測（ 6）易于實現(xiàn)測試智能化和測試自動化（ 7）影響因素眾多，誤差處理復雜一般方法： 直接、間接、組合。時域、頻域、數(shù)據(jù)域、隨機。2、掌握測量儀表的主要性能指標和計量的基本概念。性能指標： （ 1）精度：精密度、正確度、準確度（ 2）穩(wěn)定性：穩(wěn)定度、影響量（ 3）輸入阻抗（ 4）

2、靈敏度（ 5）線性度（ 6）動態(tài)特性計量的基本概念： 計量是利用技術(shù)和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。單位制：任何測量都要有一個統(tǒng)一的體現(xiàn)計量單位的量作為標準，這樣的量稱為計量標準。計量基準： 1、主基準 2 、副基準 3 、工作基準例題：1.7設(shè)某待測量的真值為土 10 00， 用不同的方法和儀器得到下列三組測量數(shù)據(jù)。試用精密度、 正確度和準確度說明三組測量結(jié)果的特點： 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 ， l0.4

3、2 ， 10.33， 9.60， 9.80 ， l0.21 ， 9.98， l0.38 ； 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； 準確度低； 準確度高。1.15 解釋名詞： 計量基準； 主基準； 副基準； 工作基準。 答： 用當代最先進的科學技術(shù)和工藝水平， 以最高的準確度和穩(wěn)定性建立起來的專門用以規(guī)定、 保持和復現(xiàn)物理量計量單位的特殊量具或儀器裝置等。 主基準也稱作原始基準，是用來復現(xiàn)和保存計量單位，具有現(xiàn)代科學技術(shù)所能達到的最高準確度的計量器具，經(jīng)國家鑒定批準，作為統(tǒng)一

4、全國計量單位量值的最高依據(jù)。因此，主基準也叫國家基準。 副基準：通過直接或間接與國家基準比對， 確定其量值并經(jīng)國家鑒定批準的計量器具。 其地位僅次于國家基準，平時用來代替國家基準使用或驗證國家基準的變化。 工作基準：經(jīng)與主基準或副基準校準或比對，并經(jīng)國家鑒定批準，實際用以檢定下屬計量標準的計量器具。1.16 說明檢定、比對、校準的含義。各類測量儀器為什么要定期進行檢定和比對。 答：檢定： 是用高一等級準確度的計量器具對低一等級的計量器具進行比較， 以達到全面評定被檢計量器具的計量性能是否合格的目的。 比對：在規(guī)定條件下，對相同準確度等級的同類基準、標準或工作計量器具之間的量值進行比較，其目的是

5、考核量值的一致性。 校準：校準是指被校的計量器具與高一等級的計量標準相比較， 以確定被校計量器具的示值誤差的全部工作。 一般而言， 檢定要比校準包括更廣泛的內(nèi)容。 通過對各級基準、 標準及計量器檢定、比對和校準以保證日常工作中所使用的測量儀器、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)誤差的測量方法。原因：（1）測量儀器設(shè)計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 用過程中零點漂移，安放位置不當。（2）測量時的環(huán)境

6、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）采用近似的測量方法或近似的測量公式等。（4）測量人員估讀數(shù)時習慣于偏向某一方向等原因所引起的誤差。3、掌握隨機誤差的特點及隨機誤差的處理方法。隨機誤差的特點：有界性、對稱性、抵償性。處理方法：P314、掌握測量數(shù)據(jù)的處理方法（有效、結(jié)果），會寫測量報告。P512.10 現(xiàn)校準一個量程為100 mV,表盤為100等分刻度的毫伏表，測得數(shù)據(jù)如下：儀表刻度值（mV）0102030405060708090100標準儀表示值（mV）0.09.920.230.439.850.260.470.380.089.7100.0絕對誤差（mV）0.00

7、.1-0.2-0.40.2-0.2-0.4-0.30.00.30.0修正值c （mV）0.0-0.10.20.4-0.20.20.40.30.0-0.30.0求：將各校準點的絕對誤差A U和修正值c填在表格中；10 mVa度點上的示值相對誤差rx和實際相對誤差rA; 確定儀表的準確度等級； 確定儀表的靈敏度。解： rx =0.1/10 X 100限 1% rA =0.1/9.9 *100險 1.01% 因為：A xm= -0.4 mV rm =0.4/100 = 0.4% 所以：s = 0.5 100/100 =1 mV;2.12 如題2.12圖所示，用內(nèi)阻為RV的電壓表測量 A、B兩點間電壓

8、，忽略電源E、電阻R1、 R2的誤差，求：不接電壓表時，A B間實際電壓 若R=20KQ,由它引入的示值相對誤差和實際相對誤差各為多少? 若R=1MQ,由它引入的示值相對誤差和實際相對誤差又各為多少?解：UA：205+ 20x2=105+ 1012=9.6V12= 8V R 外=20/1000 =19.6KQ2.27用數(shù)字電壓表測得一組電壓題2.12圖值如下表：nxinxinxi120.42620.431120.42220.43720.391220.41320.40820.301320.39420.43920.401420.39520.421020.431520.40判斷有無壞值，寫出測量報告

9、值。n 一 ，一，.一解：(1)用公式x 1Xi求算術(shù)平均值。n i1 15X= (20.42+20.43 + +20.40 ) =20.404 15 i i(2)列出Vi和V如表2.27 -1(3)=v：=J- 15 v20.0327，n 1 i 1 v1 i 1表 2.27 1nVi2VinVi2VinVi2Vi10.010.000260.020.000610.010.000226567676165630.020.00068-0.00.000110.000.000046769149626365-0.00.00001-0.10.01081-0.00.0001041600416314960.0

10、20.0006-0.00.00001-0.00.00016760416414960.010.00020.020.00061-0.00.0000656676514163(y = 0.098從表2.27中可以看出，剩余殘差最大的第8個測量數(shù)據(jù)，其值為:v8 =0.10=0.103 , n8為壞值應剔除。(4)剔除防后的算術(shù)平均值(5)重新列出Vi和V如表2.27 -2表 2.27 -2nVi2VinVi2VinVi2Vi10.000.000060.010.000210.000.000026367656063630.010.00028-0.00.00051-0.00.0000465692476104

11、165-0.00.0001-0.00.00011-0.00.000514961496224760.010.00020.010.00021-0.00.0005656656324760.000.00001-0.00.000163641496(6)剔除防后的標準差的估計值(7)剔除小后無壞值因此用數(shù)字電壓表測得結(jié)果為：20.414 0.0132.29按照有效數(shù)字的運算法則，計算下列各結(jié)果： 1.0713 X3.2 = 3.42 1.0713 X3.20= 3.43 40.313 X4.52 = 182.2 51.4 X 3.7 = 190 56.09 +4.6532 =60.74 70.4 -0.4

12、53 =70.0例1將下列數(shù)字保留到小數(shù)點后一位：12.34,12.36,12.35,12.45。解：12.34 12.312.36 12.412.35 12.412.45 12.4小于5舍，大于5入，等于5時采取偶數(shù)法則。第三章：1、掌握正弦信號發(fā)生器的主要性能指標。指標：（1）頻率特性（2）輸出特性（3）調(diào)制特性2、掌握低頻信號RG積分電路構(gòu)成的低頻信號發(fā)生器的工作原理P6& P723、掌握射頻信號（鎖相、合成）發(fā)生器的工作原理。P82、P843.11題3.11圖是簡化了的頻率合成器框圖，fi為基準頻率，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

13、以從1變到10,步長為1,試確定f2的頻率范圍。題3.11圖解：相位鎖定時：f1/n=f2/mf2=f1 . m/n當 m=1 n =10 時 f2min = f 1/10 =0.1MHz當 m=10 n =1 時 f2max= 10f 1 = 10MHz3.18用題3.18圖（a所示方案觀測網(wǎng)絡(luò)瞬態(tài)響應，如果輸入波形是矩形脈沖（b）, 被觀測網(wǎng)絡(luò)分別為（c）、（d）,則示波器上顯示的輸出波形各為什么？昧沖佶“源彘觀潮網(wǎng)絡(luò)（的貓人波出巴t也被犯測網(wǎng)絡(luò)題3.18圖即：r T/10 則圖（G）為微分電解：對網(wǎng)絡(luò)（G） : 丁 p = RG 5RGVT/2路，所以，輸入方波脈沖時，輸出為正負尖峰脈沖

14、。對網(wǎng)絡(luò)（d）: 丁 p = RC 5RCVT/2 即：r T/10 則圖（d）為耦合電路，所以，輸入方波脈沖時，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)指標及基本組成和工作原理。技術(shù)指標：（ 1）頻率響應頻率響應3也叫帶寬。指垂直偏轉(zhuǎn)通道（Y方向放大器）對正弦波的幅頻響應下降到中心頻率的 0.707（-3dB） 的頻率范圍。（ 2）偏轉(zhuǎn)靈敏度（ S）單位輸入信號電壓Uy引起光點在熒光屏上偏轉(zhuǎn)的距離H稱為偏轉(zhuǎn)靈敏度S:S= H / U y（ 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)進行調(diào)節(jié)，此開關(guān)標注的是時基

15、因數(shù)。（ 4）輸入阻抗輸入阻抗是指示波器輸入端對地的電阻Ri 和分布電容Ci 的并聯(lián)阻抗。（ 5）示波器的瞬態(tài)響應示波器的瞬態(tài)響應就是示波器的垂直系統(tǒng)電路在方波脈沖輸入信號作用下的過渡特性。上升時間tr越小越好。（ 6）掃描方式線性時基掃描可分成連續(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、掃描時間校正器、電源幾部分組成。Y通道的作用是：檢測被

16、觀察的信號，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：產(chǎn)生一個與時間呈線性關(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，形成時間基線。Z 通道的作用是： 在時基發(fā)生器輸出的正程時間內(nèi)產(chǎn)生加亮信號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：將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，顯示被測信號的波形。幅度校正器的作用是：用于校正 Y 通道靈敏度。掃描時間校正器的作用是： 用于校正 x 軸時間標度， 或用來檢驗掃描因數(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

17、器，測量上升時間， ， 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 tr40nso(2) SBM10通用示波器 f h =30MHz tr 012ns。(3) SR-8 雙蹤示波器 f h =15MHz 302,1ns。解：(1) tri=350/ fh = 350 /10 =35 ns(2)匕=350/ fh = 350 /30 =12 ns(3) tr3 = 350/ fh = 350 /15 =23 nstr2最小，選用 SBM10通用示波器好。4.14 時基發(fā)生器由幾部分組成？各部分電路起什么作用？為什么線性時基信號能展開波形？答

18、：時基發(fā)生器由閘門電路、掃描發(fā)生器和釋抑電路組成。時基閘門電路的作用是控制掃描電壓發(fā)生器的工作，它是一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，當觸發(fā)脈沖到來時，電路翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，使掃描電壓發(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 方向所加信號電壓uy 作用的電子束在屏幕上按時間沿水平方向展開。4.17 計算下列波形的幅度和頻率(經(jīng)探頭接入) ：(1) V/div 位于 0.2 檔，t /div 位于 2ds 檔。 H= 2div ,D= 3div H = 5div ,D =

19、 2div. H = 3div ,D = 5div解： U = 2 div X0.2V/div X10 = 4V T =3 div X2 d s/div=6sf = 1/T = 167KHz U = 5 div X0.2V/div X10=10V T =2 div X2 d s/div=4sf = 1/T=250KHz U = 3 div x 0.2V/div x 10 = 6V T =5 div x 2 d s/div = 10 d sf = 1/T = 100KHz(2) V/div位于 0.05檔，t/div 位于 5011s 檔。 H=5div,D=6div H=4div,D=4div

20、 H=2div,D=5div解： U = 5 div X0.05V/div x 10= 2.5V T =6 div x 50 d s/div =300 sf = 1/T = 3.3KHz U = 4 div X0.05V/div x 10= 2Vf = 1/T = 5KHz U = 2 div X0.05V/div x 10= 1V=4 div X50 d s/div =200 s=5 div X50 d s/div =250 s3) V div 位于 20 檔，t div 位于 0.5s檔。 H= 2div ,D= 0.5div H=1div ，D = 1div H =0.5div ，D =

21、2div解： U = 2 div X20V/div x 10= 400V= 0.5 div X0.5s /div = 0.25s4.18 有兩個周期相同的正弦波，在屏幕上顯示一個周期為f = 1/T=4Hz U = 1 div x 20V/div x 10= 200V=1div X0.5s /div =0.5sf = 1/T=2Hz U = 0.5div X20V/divX10=100V=2 div x 0.5s /div = 1sf = 1/T = 1Hz個周期為6 個 div ，兩波形間相位f = 1/T=4KHz間隔為如下值時，求兩波形間的相位差。1)0.5 div2) 2 div3)

22、1 div4)1.5 div5) 1.2 div6) 1.8 div解： ( 1)3 =0.5 X 360 /6 =30(2) 3 =2X360 /6 = 1203)3 =1 X360 /6 =60(4) 3 =1.5 X 360 /6 =905)3 =1.2 X360 /6 =72(6) 3 = 1.8 X360 /6 =108第五章：1、了解頻率測量的方法，掌握電子計數(shù)法測量頻率、周期的工作原理及誤差分析和減小測量誤差的措施。 P142P153減小誤差： ( 1)頻率： 提高晶振頻率的準確度和穩(wěn)定度以減小閘門時間誤差擴大閘門時間T或倍頻信號頻率fx以減小 1誤差以減小閘門時間誤差。被測信號

23、頻率較低時，采用側(cè)周期的方法測量。(2)周期：周期倍乘2、掌握諧振法測頻，頻率電壓轉(zhuǎn)換法測頻的工作原理。P1621645.5用一臺七位計數(shù)式頻率計測量fx= 5MHz的信號頻率，試分別計算當閘門時間為1s、0.1s和10ms時,由于“土 1”誤差引起的相對誤差。解:閘門時間為1s時:15 10 6 1=0.2 10 6閘門時間為0.1s 時:1_5 10 6 0.10.210 5閘門時間為10ms時:NfxT5 10 6 10 10-3=0.210 45.7用某計數(shù)式頻率計測頻率，已知晶振頻率的相對誤差為 fc/ fc=5X108,門控時間T=1s,求:(1)測量fx= 10MHz寸的相對誤差

24、；(2)測量fx= 10kHz時的相對誤差；并提出減小測量誤差的方法。解：(1)上= fxfc fc尸(5 108 + )= 1.5 10 710 106 1(fcfc戶(5 108 +1_10 1031)10-4從Afx/ f x的表達式中可知， 提高晶振頻率的準確度可減少八fc/ f c的閘門時間誤差， 擴大閘門時間T或倍頻被測信號可減少土1誤差5.8用計數(shù)式頻率計測信號的周期，晶振頻率為 10MHz其相對誤差Afc/ fc =5X10 8,周期倍乘開關(guān)置X 100,求測量被測信號周期 Tx=10M 時的測量誤差.c解：上=(Txfc+ )mfxTca1“5 108+116): 104100 10 10 6 10 1065.13簡述電橋法、諧振法、f-V轉(zhuǎn)換法測頻的原理，它們各適用于什么頻率范 圍？這三種測頻方法的測頻誤差分別決定于什么?答：電橋法測頻的原理是利用電橋的平衡條件和被測信號頻率有關(guān)這一特性來測 頻。交流電橋能夠達到平衡時有：電橋法測頻適用于 10kHz 以下的音頻范圍。在高頻時，由于寄生參數(shù)影響嚴重，會使測