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电子测量技术基础
练习
第一章 绪论
一、 填空
1、 计量的主要特征是 、 和 。
2、 计量器具按用途可分为 、 和 。
3、 计量基准一般分为 、 和 。
4、 计量标准是按国家规定 作为检定依据用的 ，它的量值由 传递。
5、 计量标准有两类：一类是 ，一类是 。
6、 电子测量通常包括 的测量， 的测量以 的测量。
7、 目前利用电子仪器对 进行测量精确度最高。
8、 目前，电压测量仪器能测出从 级到 的电压，量程达 个数量级。
第一章答案
一、 填空
1、 统一性；准确性；法制性
2、 计量基准；计量标准；工作用计量器具
3、 国家基准；副基准；工作基准
4、 准确度等级；计量器具；物质；工作基准
5、 标准器具；标准物质
6、 电能量；信号特性及所受干扰；元件和电路参数
7、 频率和时间
8、 纳伏；千伏；12
第二章 误差理论与测量不确定性
一、 填空
1、 测量值与 之间的差别称为测量误差。
2、 计量标准的三种类型分别是 、 和 。
3、 绝对误差在用测量值与真值表示时，其表达式为 ；在用测量值与约定真值表示时，其表达式为 。
4、 在绝对值相等的情况下，测量值越小，测量的准确程度 ；测量值越大，测量的准确程度 。
5、 相对误差是 和 之比，表示为 。
6、 通常相对误差又可分为 、 、 和 。
7、 满度相对误差又称为引用误差，它定义为绝对误差ΔX和仪器满度值Xm之比，记为 。
8、 满度相对误差给出的是在其量程下的 的大小。
9、 满度相对误差适合用来表示电表或仪器的 。
10、 电工仪表是按 的值来进行分级的。
11、 常用电工仪表分为七个等级，它们是 。
12、 1.0级的电表表明rm 。
13、 根据满度相对误差及仪表等级的定义，若仪表等级为S级，则用该表测量所引起的绝对误差|ΔX| ；若被测量实际值为X0，则测量的相对误差|ΔX| 。
14、 当一个仪表的等级选定以后，所产生的最大绝对误差与量程成 。
15、 在选择仪表量程时，一般应使被测量值尽可能在仪表满量程值的 以上。
16、 误差分成三类： 、 和 。
17、 测量的精密度决定于 ，测量的正确度决定于 。
18、 测量的精确度表征测量结果与被测量真值之间的 。
19、 随机误差造成测量结果的 ，一般用 定量表达。
20、 系统误差表示了测量结果 的程度。
21、 处理随机误差的方法主要是 。
22、 不确定系统误差导致 的产生。
23、 粗大误差表现为统计的异常值，常称为 ，应按一定规则剔除。
24、 随机误差具有的特点是 、 、 和 。
25、 测量中随机误差的分布大多数接近于 。
26、 随机误差的统计处理就是要根据 和 的方法研究随机误差对测量数据的影响以及它们的 。
27、 在有限次测量中，通常用 的方法减小随机误差的影响。
28、 随机变量的数字特征是反映随机变量的某些特征的数值，常用的有 和 。
29、 在统计学中，期望与 是同一概念。
30、 方差描述了测量数据的 。
31、 若被测量的真值是μ，等精度测量值为x1,x2,···,xn,可以证明其算术平均值的数学期望= 。
32、 表示平均值的 比总体测量值的 小倍，它反映了随机误差的抵消性，n越大，抵消程度 ，平均值离散程度 。
33、 变值系差包括 系差和 系差，对应的判据则分别是 判据和 判据。
34、 消除和减弱系统误差的典型测量技术是： ， ， 和 。
35、 在估计系统误差大体范围时，若能找到系差的上限Σa及下限Σb，则系差的恒定部分数值为 ，变化部分的变化幅度为 。
36、 不确定度作为测量误差的数字指标，表示由于测量误差的存在而对测量结果的准确性的 。
37、 不确定度是与测量结果相联系的一种参数，这个参数可以是 ，也可以是具有某置信概率的 。
38、 89000V写成三位有效数字应为 ，其绝对误差的绝对值不超过 。
1、 下列数字保留三位有效数字：45.8；36.3；43.1；3.80×104；47.2；4.00
45.77 ， 36.251 ， 43.149 ， 38050 ， 47.15 ， 3.995
二、 名词解释
1、 真值
2、 实际值
3、 不确定度
4、 满度相对误差
三、 简单计算
1、 现有两块电压表，其中一块表量程为150V，1.5级，另一块表量程15V，2.5级，用它们测10V左右电压，选哪一块表更合适？
2、 检定一个1.5级100mA的电流表，发现在50mA处误差最大，为1.4mA，其他刻度处的误差均小于1.4mA，问这块电流表是否合适？
3、 采用微差法测量未知电压Vx，设标准电压的相对误差不大于5/10000，电压表的相对误差不大于1%，相对微差为1/50，求测量的相对误差。
4、 已知某电阻30次测量值之和为1220Ω，系统的不确定度为测量值的±1%，如果在测量过程中没有系统误差，随机误差的影响也可忽略，写出测量结果。
5、 直流稳压电源的输出电压为18V，稳压电源的微小变动A=0.5V，利用微差法测量电源稳定度。设标准电压为18V，准确度为±0.05%
6、 测量某电阻得一组数据：2.20，2.21，2.22kΩ,求该电阻的算术平均值以及标准偏差估计值。
7、 用间接法可测量电阻上消耗的功率。利用公式P=I·U测量时，问功率的误差？
8、 分别利用P=I·U，P=I2，P=U2/R来测量电阻上消耗的功率。若电阻、电流、电压的测量误差分别不大于1%，2.5%，2.0%，问选择那种测量方案好？
9、 用电压表测得三组数据，其平均值分别为：21.1V，21.3V，21.5V，且其算术平均值标准差依次为：0.20V，0.10V，0.05V，求它们的权和加权平均值。
10、 用两种方法测某电压，第一种方法测得V1=10.3V，标准偏差δ(V1)=0.2V，第二种方法测得V2=10.1V，测量值的标准偏差δ(V2)=0.1V，求该电压的估计值及其标准偏差。
第二章答案
一、 填空
2、 真值
3、 真值；指定值；实际值
4、 ΔX=X-A0；ΔX=X-A
5、 越低；越高
6、 绝对误差；被测量真值；
7、 实际相对误差；标称相对误差；分贝误差；满度相对误差
8、 引用误差；绝对误差ΔX；仪器满度值Xm；
9、 绝对误差
10、 准确度
11、 满度相对误差
12、 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5和5.0
13、 ≤1.0%
14、 ≤Xm×S%；
15、 正比
16、 2/3
17、 随机误差；系统误差；粗大误差
18、 随机误差；系统误差
19、 一致程度
20、 分散性；总体标准偏差δ
21、 偏离真值或实际值
22、 概率统计法
23、 不确定度
24、 坏值
25、 对称性；抵偿性；有界性；单峰性
26、 正态分布
27、 概率论；数理统计；分布规律
28、 统计平均
29、 数学期望；方差
30、 均值
31、 离散程度
32、 μ
33、 标准偏差；标准偏差；越大；越小
34、 累进性；周期性；马利科夫；阿贝-赫特
35、 零示法；替代法；交换法；微差法
36、 ；
37、 可疑程度
38、 标准偏差；置信区间的半宽
39、 890×102V；50V
40、 45.8；36.3；43.1；3.80×104；47.2；4.00
二、 名词解释(略)
三、 简单计算
1、 若选用150V，1.5级电压表，测量产生的绝对误差为
|ΔV1| ≤ 150 × 1.5% = 2.25V
表头示值为10V时，被测电压真值在10±2.25范围内，误差范围很大；
若选用15V，2.5级电压表，同样测得
|ΔV2| ≤ 15 × 2.5% = 0.375V
表头示值仍为10V，被测电压真值在10±0.375范围内，误差范围很小；
显然，应该选15V，2.5级电压表。
2、 ，此表合格。
3、 根据微差法，测量的相对误差为
=0.05%+0.02%=0.07%
4、 该电阻测量值的平均值

由于忽略了随机误差的影响，电阻的不确定度为
UR=40.6667×(±1%)=±0.406667≈±0.41Ω
对电阻测量值做舍入处理后
R=40.67±0.41Ω
5、 标准电压的相对误差为 ，
电压表的相对误差为，
∴
即，直流稳压电源的稳定度为±0.33%
6、 该电阻的平均值为
，
各次测量的残差

利用贝塞尔公式计算标准偏差估计值为

7、 设P，I，U的绝对误差分别为△P，△I，△U
解法一：

解法二：

8、 P=I·U方案

P=I2·R方案

P=U2/R方案

显然，P= I·U方案好。
9、
加权平均值即电压的最佳估计值

10、 取，则两种测量值的权为
；
该电压的估计值

电压估计值的方差

标准偏差
第三章 信号源
一、 填空
1、 高频信号源又称为 信号源，信号的频率范围在 之间。
2、 通用脉冲信号源的输出主要是 脉冲。
3、 函数信号发生器实际上是一种 信号源，其输出信号的重复频率可达 以上，而低端可至 量级。
4、 合成信号源实现频率合成的方法有 和 两种。
5、 间接合成法是基于锁相环的原理对基准频率进行运算，常见的锁相环技术有 锁相环、 锁相环和 锁相环。
6、 在间接频率合成中，通常有三种提高分辨率的方法，即： 、
和 。
7、 信号源的用途有： 、 和 。
8、 通用信号源如果按调整类型分类，主要有 、 、
和 信号源。
二、 简答
1、 在电子测量中信号源有哪些作用？
2、 结合高频信号源的原理方框图，简述在高频信号源中，如何实现调频、调幅作用？一个完整的信号源应有几个组成部分？
3、 在合成信号源中采用几种合成方法？试比较它们的优缺点。
第三章答案
一、填空
1、射频；30kHz~1GHz
2、矩形
3、多波形；50MHz；μHz
4、间接合成法；直接合成法
5、倍频式；分频式；混频式
6、微差混频法；多环合成法；小数合成法
7、激励源、信号仿真；校准源
8、调幅(AM)；调频(FM)；脉冲调制(PM)；视频调制(VM)
二、名词解释(略)
三、简答(略)
第四章 电子示波器
一、 填空
1、 信号显示是将被测信号以 方式显示在屏幕上。
2、 模拟示波器中扫描电压是 电压，包括线形 过程和 过程。
3、 扫描电压必须满足下列三点要求，即： 、 和 。
4、 在示波器中，扫描发生器输出 波。
5、 在示波器中，扫描电压的起点由 决定，终点由 决定。
6、 一般扫描电压周期应包括三个时间段，它们是：扫描 时间、扫描 时间和 时间。
7、 示波器Y通道的带宽表示式为： ，一般而言带宽主要取决于Y通道的 频率。
8、 示波器的触发脉冲的取得方式包括： 方式、 方式和 方式。
9、 扫描发生器实际上是一个 发生器，它在 的控制下产生扫描的 和 。
10、 在屏幕上同时显示两个信号波形的方法有两种，即 和 。
11、 双踪示波器有三种工作方式，即： 、 和 。
12、 双踪示波器有两种不同的时间分割方式，即 和 。
13、 通常认为带宽在 以上的示波器为宽带示波器。
14、 示波器的带宽指标随着Y通道放大器级数的增多而 ，相应地上升时间要 。
15、 在数字存储示波器中，输入的模拟信号首先要经过 、 变成数字量，然后进行 、 并显示。
16、 数字示波器自动测出的时间不仅与 有关，还与 有关。
17、 取样技术可分为 取样和 取样两类。
18、 DSO有两类重要的指标，其一是 ，其二是 。
19、 DSO的取样率随扫描速度的下降而 。
20、 DSO的垂直分辨率主要取决于 。
21、 DSO的扫描速度越高则测量的时间分辨率就越 。
22、 在DSO的时基因数确定后，要提高取样率，就必须增加 。
二、 名词解释
1、 偏转灵敏度
2、 双扫描
3、 释抑时间
4、 时间和事件延迟触发
三、 简答
1、 结合扫描发生器环原理框图及时间波形图简述扫描电压产生过程。
2、 运用原理框图和时间波形图简述双扫描原理。
3、 什么是交替方式？
4、 什么是断续方式？
5、 画出双踪示波器原理框图并简述双踪显示。
四、 简单计算
1、 一示波器的荧光屏的水平长度为10cm，现要求在上面显示10MHz正弦信号两个周期(幅度适当)，问该示波器的扫描速度为多少？
2、 某示波器的Y偏转因数为Df=8V/div，用其构成一示波器。要求该示波器的最小偏转因数DYmin=50mV/div，试估算Y通道放大器的放大倍数。假如荧光屏的有效高度为8div，则Y通道末级放大器的输出电压幅度为多少？
3、 已知一示波器屏幕的水平有效长度为10cm，垂直有效长度为6cm，示波器的偏转因数DY=0.2V/cm，
⑴、 若时基因数为0.05mS/cm时观察到两个完整的正弦信号波形，求被测信号的峰-峰值和频率。
⑵、 若要在屏幕上显示该信号的10个周期波形，时基因数应取多大？
4、 某示波器的扫描时基范围是0.2μS/div~1S/div，扫描扩展为“×10”，光点在X方向可用长度为10div，试估算该示波器能观察正弦波的上限频率(以观察到一个完整周期波形计算)。
5、 某示波器扫描速度校准为0.5div/μS，当测试250kHz的方波电压信号时荧光屏上的图形在X方向上的长度为10div，问能显示多少个完整周期的波形？
第四章答案
一、 填空
1、 波形
2、 周期线形；斜升；下降
3、 周期性；线形；同步性
4、 锯齿
5、 触发脉冲；电压比较器
6、 正程；回程；等待
7、 BW=fh-fe；高端
8、 内触发；外触发；电源触发
9、 锯齿波；时基闸门；正程；回程
10、 双束显示；双踪显示
11、 A状态；B状态；(A±B)状态
12、 交替方式；断续方式
13、 100MHz
14、 变窄；加长
15、 取样；量化；存储；处理
16、 取样点的位置；扫速
17、 实时；等效时间
18、 A/D的位数；A/D的转换速率
19、 下降
20、 A/D的位数
21、 高
22、 存储器长度
二、 名词解释(略)
三、 简答(略)
四、 简单计算
1、 被测信号的周期(T)为

因为每一个周期占5cm，故示波器的扫描速度为

2、

3、 ⑴、

⑵、
4、

Hz
fH=5MHz，或者MHz
5、
图形偏转10div所对应的时间为

信号周期

个
第五章 时间与频率的测量
一、填空
1、目前有三种时间测量尺度： 、 和 。
2、在数字式频率计中，被测信号是以 信号方法来传递、控制和计数的。
3、根据测频原理，其测量误差取决于 的准确性和 的准确性。
4、测频时，计数器的最大计数误差ΔN= 。
5、计数器直接测频的误差主要有两项，即： 和 。
6、直接测频的方法适合测量 频信号。
7、测量低频信号时常采用计数器测量 的方法。
8、根据测周原理，主门由 控制。
9、根据测频原理，主门由 控制。
10、在测周原理方框图中，门控电路输出 波。
11、在测频原理方框图中，脉冲形成电路将输入信号的一个周期变成 个脉冲波。
12、目前绝大多数实验室用的电子计数器都具有 和 等两种以上功能，故统称为“通用计数器”。
13、在测频原理方框图中，主门是由 波控制。
14、电子计数器在直接测频率和测周期时，其量化误差的实质不同，测频时是 的±1误差，而测周时是 的±1误差。
15、在直接测频和直接测周的量化误差相等时，存在一个测频和测周分界点频率，这个频率称为 。
16、当fx>fm时宜测 ，当fx<fm时宜测 。
17、电子计数器对两个正弦波形的相位差的测量，实际上是 。
18、目前，利用通用计数器对微波波段的信号频率进行数字测量，必须采用 技术，而广泛采用的两种方法是 和 。
19、频率源的频率稳定度有 稳定度和 稳定度两种。
20、 是影响长期频率稳定度的主要因素，而 是影响短期频率稳定度的主要因素。
21、在时域测量中， 加上 就是示波器；
在频域测量中， 加上 就是频谱分析仪；
在调制域测量中， 加上 就是调制域分析仪。
22、在调制域分析仪中，X轴表示测量所经历的 ，而Y轴线显示的是信号的 、 或 。
二、名词解释
1、±1误差
2、中界频率
三、简答
1、结合原理方框图和工作波形图简述电子计数器测频原理。
2、结合原理方框图和工作波形图简述电子计数器测周原理。
3、简要分析测频误差。
4、试画出时间间隔原理方框图和工作波形图，并简述基本测量原理。
5、试画出微波计数器变频法方框图，并简述其测频原理。
四、简单计算
1、若被测信号频率fx=1MHz，计算当闸门时间T=1ms和1S时由±1误差产生的测频误差。
2、用一个7位电子计数器测量一个fx=5MHz的信号频率，试分析计算当“闸门时间”置于1S，0.1S和10mS时，由±1误差产生的测频误差。
3、欲用电子计数器测量一个fx=200Hz的信号频率，采用测频(选闸门时间为1S)和测周(选时标为0.1μS)两种方法，试比较两种方法由±1误差引起的测量误差。
第五章答案
一、填空
1、世界时；原子时；协调世界时
2、脉冲
3、时基信号所决定的闸门时间；计数器计数
4、±1个数
5、±1误差；标准频率误差
6、高
7、被测信号周期
8、被测信号
9、时基信号
10、方
11、2
12、测量频率；测量周期
13、方
14、fx；fc
15、中界频率
16、频；周
17、时间间隔
18、频率变换；变频法；置换法
19、长期；短期
20、晶体老化；晶体内部的噪声
21、电压表；时间触发；功率计；频率触发；通用计数器；时间门的触发
22、时间；频率；时间间隔；相位
二、名词解释(略)
三、简答(略)
四、简单计算
1、T=1mS时

T=1S时
，
2、当T=1S时，

当T=0.1S时，

当T=10mS时，

2、 测频时

测周时

第七章 电压测量
一、 填空
1、 交流电压的测量通常有两种基本方式： 和 ，无论哪一种方式 是其核心部件。
2、 在DVM的结构中 是其关键部件。
3、 所谓位DVM是指其最大读数为 。
4、 双斜式A/D其转换过程可以分为 和 两个工作阶段。
5、 余数循环比较式A/D的核心电路是 ，属于 型A/D。
6、 余数循环式A/D的特点是 和 。
7、 DVM的测量误差有两项，其一是 ，其二是 。
8、 电压测量中有两种干扰，即： 和 。
9、 电压测量中确定性干扰通常分为 和 两种。
10、 常见抑制串模干扰的方法有两种： 和 。
11、 峰值电压表属于 电子电压表，一般采用 。
12、 平均值电压表属于 电子电压表，一般采用 。
13、 在实际电压测量中，由于检波器的工作特性，所得结果会有峰值、均值、有效值之别。因此，无论用哪一种特性的检波器做成的电压表，其读数大多按 进行刻度。
14、 在峰值电压表中，当输入任意波形电压的峰值相同时，其读数 。
15、 均值电压表的度盘是按 刻度的，当用其测量任意波形的电压时，其读数 。
16、 电压测量的下限可达 伏级，上限可达 伏级。
17、 8位比较式A/D，最多可将Vref分成 份。
18、 8位比较式A/D，变换过程中，当Vref=5.000V时，每等份最少为 。
19、 DVM的A/D变换方法有两大类： 和 。
20、 8位比较式A/D，其最大分辨力为 。
21、 8位比较式A/D，Vref=5.000V，Vx=1.25V，转换结果为 。
22、 DVM的非积分式A/D变换方法可分为 和 两种。
二、 名词解释
2、 分辨率
3、 抗干扰能力
4、 波峰因数
5、 波形因数
三、 简单计算
1、 用平均值电压表测量一个三角波电压，测量值为10V，求有效值及波形误差。
2、 用峰值电压表测量一个三角波电压，测量值为10V，求有效值及波形误差。
3、 设三角波和方波电压的平均值相等，均为10V，现分别用均值表、峰值表、有效值表对两种电压进行测量，试确定三种表的读数。
(，，，，，)
4、 试分析一个6位A/D变换器的变换全过程，若基准电压满刻度值Vref=10V，被测电压Vx=3.285V。
5、 两台DVM，最大计数容量为①19999，②9999；若前者的最小量程为200mV，试问：①各是几位DVM？②第一种表的分辨力是多少？③若第一种表的工作误差为±0.02%±1字，分别用2V档和20V档测量，Ux=1.56V电压时，问误差各是多少？
6、 某DVM的误差为，试求用这台表1V档分别测量1V和0.1V电压时的误差。
第七章答案
一、填空
1、 放大-检波式；检波-放大式；检波器
2、 模数转换器(A/D)
3、 19999
4、 采样期；工作期
5、 比较器；反馈比较
6、 分辨率高；转换速度快
7、 增益误差；偏移误差
8、 随机性干扰；确定性干扰
9、 串模干扰；共模干扰
10、 输入滤波法；积分平均法
11、 检波-放大式；二极管峰值检波器
12、 放大-检波式；二极管全波或桥式整流电路检波器
13、 正弦波有效值
14、 相同
15、 正弦有效值；没有直接意义
16、 微；千
17、 255
18、 19.60mV
19、 积分式；非积分式
20、 1/255
21、 (40)H
22、 比较式；斜坡电压式
二、名词解释(略)
三、简单计算
1、
已知三角波的波形因数，故被测三角波有效值为

波形误差为

2、 ，
已知三角波的波峰因数，则被测三角波的有效值为

3、 根据“均值相等，示值也相等”的原则
均值表读数：
有效值表读数：

峰值表读数：

4、 D/A变换器的输出电压计算为：
(量化的基准电压)
寄存器SAR依次提供代表不同的基准电压的基准码，对应如下：
(100 000)2，
(010 000)2，
(011 000)2，
(010 100)2，
(010 110)2，
(010 101)2，
经过6次比较，寄存器SAR输出的转换结果为(010 101)2，显示结果为3.281V，量化误差为0.004V
5、 ①位；4位
②分辨力为200mV/20 000 = 10μV
③当用2V档时，误差为

当用20V档时，误差为

6、 测量1V时的误差

测量0.1V时的误差

第八章 阻抗测量
一、 填空
1、 电桥法元件参数测量仪由 、 和 三部分组成。
2、 谐振法测量元件参数的原理是利用 的特性来测量L、C、R、Q等高频元件的参数，这种方法特别适合 和 阻抗元件的测量。
3、 Q表普遍采用 谐振原理，以 与 之比刻度Q值。
4、 利用电桥法测量元件参数常采用下列两类电桥，即： 电桥和 电桥。
二、 简答
1、 画出LCR自动测量仪测阻抗的单电压表法原理方框图，并简述其测量过程。
2、 简述固定轴法和自由轴法测阻抗的原理和特点。
3、 测量标量反射系数的误差由哪些因素引起？如何减小误差。
三、计算题
书本上上课讲过的例题。
第八章答案
一、 填空
1、 桥体；信号源；指零仪
2、 LC电路的谐振；高Q值；低损耗
3、 串联；谐振电压；基准电压
4、 交流四臂；感应耦合比例臂
二、 简答(略)
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