电子测量复习提纲.doc

《电子测量技术》复习提纲
试卷类型:一、填空题:3０％;二、单项选择题:10％;三、判断题:10％;四、问答题:25％;五、计算题:25%。
复习要求:
第一章:
1、掌握电子测量得特点与一般方法(偏差、零位、微差)、
特点:(1)测量频率范围宽
(2)测量量程宽
(3)测量准确度高低相差悬殊
(4)测量速度快
(５)可以进行遥测
(6)易于实现测试智能化与测试自动化
(７)影响因素众多,误差处理复杂
一般方法:直接、间接、组合。
时域、频域、数据域、随机、
2、掌握测量仪表得主要性能指标与计量得基本概念。
性能指标:(１)精度:精密度、正确度、准确度
　 　(2)稳定性:稳定度、影响量
　 (３)输入阻抗
　 　　 (4)灵敏度
　 　　 (5)线性度
　 (6)动态特性
计量得基本概念:计量就是利用技术与法制手段实现单位统一与量值准确可靠得测量、
单位制:任何测量都要有一个统一得体现计量单位得量作为标准,这样得量称为计量标准。
计量基准:1、主基准　2、副基准 ３、工作基准
例题:　1。７ 设某待测量得真值为土1０.０0,用不同得方法与仪器得到下列三组测量数据。试用精密度、正确度与准确度说明三组测量结果得特点: ① １0、10,ｌ0、07,1０。ｌ2,l0。06,l０、07,l0.12,1０。11,10、08,l0.09,10。11;　② ９。５9,9。7l,1 0。68,l0。42,10.33,９、60,９、８０,l0、21,9.９8,l０、38; ③　10、05,ｌ0.04,9、9８,9。99,l0.0０,10.02,1０。0ｌ,９99,9。97,9。9９、　答:① 精密欠正确; ②　准确度低; 　③ 准确度高。
1.15 解释名词:① 计量基准;② 主基准;③ 副基准;④ 工作基准。 答:①　用当代最先进得科学技术与工艺水平,以最高得准确度与稳定性建立起来得专门用以规定、保持与复现物理量计量单位得特殊量具或仪器装置等。　 ② 主基准也称作原始基准,就是用来复现与保存计量单位,具有现代科学技术所能达到得最高准确度得计量器具,经国家鉴定批准,作为统一全国计量单位量值得最高依据、因此,主基准也叫国家基准。 ③　副基准:通过直接或间接与国家基准比对,确定其量值并经国家鉴定批准得计量器具、其地位仅次于国家基准,平时用来代替国家基准使用或验证国家基准得变化。 ④ 工作基准:经与主基准或副基准校准或比对,并经国家鉴定批准,实际用以检定下属计量标准得计量器具、
1。1６ 说明检定、比对、校准得含义。各类测量仪器为什么要定期进行检定与比对。　答:检定:就是用高一等级准确度得计量器具对低一等级得计量器具进行比较,以达到全面评定被检计量器具得计量性能就是否合格得目得、 比对:在规定条件下,对相同准确度等级得同类基准、标准或工作计量器具之间得量值进行比较,其目得就是考核量值得一致性。 校准:校准就是指被校得计量器具与高一等级得计量标准相比较,以确定被校计量器具得示值误差得全部工作。一般而言,检定要比校准包括更广泛得内容、 通过对各级基准、标准及计量器检定、比对与校准以保证日常工作中所使用得测量仪器、量具得量值统一。
第二章:
1、掌握误差得类型与来源。
类型:满刻度误差、系统误差、随机误差、粗大误差、
来源:仪器误差、使用误差、人身误差、影响误差、方法误差。
2、掌握系统误差产生得原因、系统误差得判断及消除系统误差得测量方法。
原因:(1)测量仪器设计原理及制作上得缺陷、例如刻度偏差,刻度盘或指针安装偏心,使用过程中零点漂移,安放位置不当。
(2)测量时得环境条件(如湿度、温度及电源电压等)与仪器使用得要求不一致等。
　 (3)采用近似得测量方法或近似得测量公式等。
　(4)测量人员估读数时习惯于偏向某一方向等原因所引起得误差。
3、掌握随机误差得特点及随机误差得处理方法、
随机误差得特点:有界性、对称性、抵偿性、
处理方法:P31
4、掌握测量数据得处理方法(有效、结果),会写测量报告、P５1
　 ２、１0 现校准一个量程为1０0 mＶ,表盘为10０等分刻度得毫伏表,测得数据如下:
仪表刻度值(ｍV)

60
70
80
90
100
标准仪表示值(ｍV)
０、0
9、9
２0、2
30。4
３9。8
５0。2
60.4
70、３
80。０
８9、7
100。0
绝对误差 (mV)
0、０
0.1
—0、2
-0.4
0。2
—０.2
－0.4
—０、3
0。0
０、3
０.０
修正值ｃ　(mＶ)
０、０
-0。1
0。２
0、4
—０。2
0、2
0、４
０、3
０.0
—0.3
0、0
求:① 将各校准点得绝对误差ΔU与修正值ｃ填在表格中; ② 10　ｍV刻度点上得示值相对误差rx与实际相对误差ｒA; 　 ③ 确定仪表得准确度等级; 　　　　④ 确定仪表得灵敏度。　解:② ｒx＝0、1/１０×１０0％=１％ 　　ｒA＝0。1/9。9×100%＝１。01% ③ 因为:Δｘm=－0.4 ｍＶ 　　　 ｒm=—0。4/100＝－0.4％　所以:ｓ＝0。5 ④ １００/100＝1 ｍV;
2。12 如题2。1２图所示,用内阻为Ｒv得电压表测量Ａ、Ｂ两点间电压,忽略电源E、电阻R1、 R２得误差,求:
① 不接电压表时,A、Ｂ间实际电压ＵA;
② 若Ｒv =20KΩ,由它引入得示值相对误差与实际相对误差各为多少？
③ 若Rv ＝1ＭΩ,由它引入得示值相对误差与实际相对误差又各为多少？
解:①
　 　 　 　②

　 　 ③ R外＝20//1０00＝１9.6KΩ 　 　 　　 　 　 题2。、1２图

2。27 　用数字电压表测得一组电压值如下表:
n
xi
n
xi
ｎ
xｉ
1
2
3
4
5
2０、42
２0。４3
２0、4０
20。４3
２0、4２
6
７
8
9
１0
２0。43
20。39
20.30
20。４0
20.4３
11
１２
13
14
1５
20、4２
２0.４1
2０、３9
20.3９
２0、４0
判断有无坏值,写出测量报告值。
解:(1)用公式求算术平均值、
＝20.4０４
(２)列出vi与ｖi2如表2、27-1
(3)
　 　　　 　表２、27—1
n
vi
vｉ2
ｎ
ｖi
vi2
n
vi
vi2
1
2
3
4
5
0。016
0.０26
-0、００４
0、026
0。０16
０、0０0２56
0.000676
0、00001６
0。00０67６
0。0００25６
6
7
8
９
10
０、0２6
-0.０１4
-０、1０4
-0。00４
0。0２６
0、０00676
０、000196
0。0１081６
0、00００16
０、000676
11
１2
１３
14
1５
０。016
0。006
－０、01４
—0.０１4
—0。01４
０、00025６
0、0００036
0.0001９6
0。０001９6
0。０00０１6
3σ=０。098
从表2.27中可以瞧出,剩余残差最大得第８个测量数据,其值为:
,ｎ８为坏值应剔除。
(４)剔除n8后得算术平均值

(5)重新列出vi与ｖi2如表2.27－２
表２.2７—2
n
vi
vi2
ｎ
ｖｉ
vi2
n
vi
vi2
1
2
3
4
5
0、006
0、0１6
-０、014
0。0１6
０。006
0。00０03６
0、０0０256
0、０00196
0。00025６
0.０00０3６
6
7
8
9
0、016
—0。０2４
—0.01４
0、０16
0.0０0２5６
0。000576
0。000196
0。000256
10
１1
1２
1３
１4
0、006
－0.004
－０.０24
—0、02４
—0。014
0、0000３6
０。000０1６
０。０00576
0。000５76
0。000１96
(6)剔除ｎ8后得标准差得估计值

(7)剔除n8后无坏值

因此用数字电压表测得结果为:２0。414±0。０１3
２。29 按照有效数字得运算法则,计算下列各结果:
　　① 1。0７13×３.2＝3。4２ 　　　　 　 　② １。0７13×3、20=3.43
　 　⑧ ４0。３13×4、52=1８2。2 　 　 ④ 5１.　4×3。7＝1９0
⑤ ５6、０９＋４、6５32=60。７4 　 ⑥ 70。4—0、453＝７0.０
　 例1　将下列数字保留到小数点后一位:1２、34,12。36,12。３5,12、45。
　 解:12、34→1２、３
　 12。3６→12、4
　 　 　12、35→12、4
　 １２。４5→12。４
小于5舍,大于５入,等于5时采取偶数法则。
第三章:
1、掌握正弦信号发生器得主要性能指标。
指标:(1)频率特性
　　 　 (2)输出特性
　 　(３)调制特性
2、掌握低频信号RC、积分电路构成得低频信号发生器得工作原理。
P6８、P72
3、掌握射频信号(锁相、合成)发生器得工作原理。
Ｐ82、P８4
3、１1 题3、１１图就是简化了得频率合成器框图,f1为基准频率, f２为输出频率,试确定两者之间得关系、若ｆ1 ＝1MHｚ,分频器÷n与÷m中n、m可以从1变到１0,步长为１,试确定f2得频率范围。
题3、11图
解:相位锁定时:ｆ1/ｎ＝f2／m 　∴ 　f2=f１·m/ｎ
当 m=１ 　n＝1０时 　f2ｍin＝ｆ１/10=0。１MＨz 　
当 m=10 n＝1时 f２max=10ｆ1=10MＨz
3、18 用题3.18图(ａ所示方案观测网络瞬态响应,如果输入波形就是矩形脉冲(b),被观测网络分别为(c)、(d),则示波器上显示得输出波形各为什么？
题3.1８图
解:对网络(C):∵ τ＝RC 　 5RC＜T/2 　 即:τ〈T/1０ 则图(Ｃ)为微分电路,
所以,输入方波脉冲时,输出为正负尖峰脉冲、
对网络(ｄ):∵　τ=ＲＣ　 ５RC〈T／2 　即:τ<T/１0 　则图(d)为耦合电路,
所以,输入方波脉冲时,输出为近似得方波脉冲。
第四章:
1、掌握示波器得主要技术指标及基本组成与工作原理。
技术指标:
(1)频率响应
频率响应fh也叫带宽。指垂直偏转通道(Y方向放大器)对正弦波得幅频响应下降到中心频率得0.707(—3ｄB)得频率范围、
(2)偏转灵敏度(S)
单位输入信号电压ｕy引起光点在荧光屏上偏转得距离H称为偏转灵敏度S:
S=H / uy
(3)扫描频率
扫描频率表示水平扫描得锯齿波得频率、一般示波器X方向扫描频率可由t/cm或t/ｄiv分档开关进行调节,此开关标注得就是时基因数。
(4)输入阻抗
输入阻抗就是指示波器输入端对地得电阻Rｉ与分布电容Ci得并联阻抗、
(5)示波器得瞬态响应
示波器得瞬态响应就就是示波器得垂直系统电路在方波脉冲输入信号作用下得过渡特性。上升时间tｒ越小越好。
(６)扫描方式
线性时基扫描可分成连续扫描与触发扫描两种方式。
基本组成:Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、扫描时间校正器、电源几部分组成。
工作原理:Ｐ108
２、掌握示波器得使用及校正方法。P119
4、6 电子示波器由哪几个部分组成?各部分得作用就是什么?
答:电子示波器由Y通道、Ｘ通道、Z通道、示波管、幅度校正器、扫描时间校正器、电源几部分组成、
Y通道得作用就是:检测被观察得信号,并将它无失真或失真很小地传输到示波管得垂直偏转极板上。
X通道得作用就是:产生一个与时间呈线性关系得电压,并加到示波管得x偏转板上去,使电子射线沿水平方向线性地偏移,形成时间基线。
Z通道得作用就是:在时基发生器输出得正程时间内产生加亮信号加到示波管控制栅极上,使得示波管在扫描正程加亮光迹,在扫描回程使光迹消隐。
示波管得作用就是:将电信号转换成光信号,显示被测信号得波形。
幅度校正器得作用就是:用于校正Ｙ通道灵敏度。
扫描时间校正器得作用就是:用于校正x轴时间标度,或用来检验扫描因数就是否正确。
电源得作用就是:为示波器得各单元电路提供合适得工作电压与电流。
４、8　现有下列三种示波器,测量上升时间‘,,为80ｎs得脉冲波形,选用哪一种好？为什么?
(1)SBT5同步示波器f h=１0MＨz,tr≤40nｓ、
(2)SＢMl0通用示波器f ｈ =3０MＨz,　tｒ ≤１2ns。
(3)SＲ—8双踪示波器f　h ＝15MHz,　tｒ ≤2,1ｎs。
解:(１)tr1＝3５0/ fh＝350　／10＝３5 ns 　 　 　(2)tr2＝3５0／ fh=350 ／30=１２ ns
(3)tr3＝３50/ fh=３5０ /1５＝2３ ｎs 　 　 　 tr2最小,选用SBMl0通用示波器好。
４。14　时基发生器由几部分组成？各部分电路起什么作用？为什么线性时基信号能展开波形？
答:时基发生器由闸门电路、扫描发生器与释抑电路组成。
时基闸门电路得作用就是控制扫描电压发生器得工作,它就是一个双稳态触发电路,当触发脉冲到来时,电路翻转,输出高电平,使扫描电压发生器开始工作。
扫描发生器扫得作用就是产生高线性度得锯齿波电压。
释抑电路得作用就是用来保证每次扫描都开始在同样得起始电平上、
在水平偏转板上加一线性锯齿波扫描电压ｕx,该扫描电压将Y方向所加信号电压ｕy作用得电子束在屏幕上按时间沿水平方向展开。
4.１7 计算下列波形得幅度与频率(经探头接入):
(1)Ｖ／div位于0、2档,t／ｄiｖ位于2μｓ档、
　① H=2div, D＝3ｄiｖ
　 ② H ＝５ｄiv,　 Ｄ ＝2ｄiv .
　 　③ Ｈ ＝３dｉv, 　　D =5div
解:① U＝2 div×0、2Ｖ／div×１0＝4V T=3 div×2μs／div＝６μs　
ｆ＝1/T=167KHz
　 ② U＝5 div×0、２Ｖ/div×10=１0Ｖ 　　Ｔ＝2　div×2μs／dｉｖ=4μｓ
f=１／T＝250KＨz
　 ③ Ｕ=３　dｉv×0。2Ｖ／div×10＝6Ｖ T=5　dｉv×2μs／div＝10μs
ｆ＝１/T=100KＨz
(2)V/div位于0、０5档,t／ｄiv位于50μs档。
　 ① Ｈ =5ｄiv, D =6dｉv
　　 　 ② H =４diｖ, D =４diｖ
　 　③ H ＝2ｄｉｖ, D　＝5diｖ
解:① Ｕ＝5　ｄiv×0、05V/div×１0=2、５Ｖ Ｔ=6　div×50μs/dｉv＝300μs
　f＝1/T=3、3KＨｚ
　 ② U=4 dｉv×0。05Ｖ／div×10=2V 　　 　 T＝4 div×５0μs／div＝2０0μs
　　 f=1/Ｔ=5KＨz
　　 ③ U=2　ｄiv×0.05V/div×１0=１V 　 　　 Ｔ＝５ dｉv×5０μs／dｉｖ＝250μs
f＝１/T＝4KHz
(3)V/dｉv位于２０档,t/ｄiｖ位于０.5ｓ档、
　 ① H＝2diｖ,　 　 D＝0。５diｖ
　　 ②　Ｈ=1dｉv, 　D =1diｖ
③ H　＝０。5diｖ, D =２div
解:① U＝2 ｄｉv×２０Ｖ/dｉｖ×10＝40０V　　 　　T＝０。5　div×０.5ｓ／ｄｉv=0.2５s
ｆ=1/T=4Hz
　 　② U＝1 dｉv×20V/div×10=200V　　 　T=１div×0、５s/diｖ＝0、５s
ｆ＝1/Ｔ=2Ｈz
　 ③　U＝0。5div×20Ｖ/dｉv×10=100Ｖ 　 　T=２　ｄiv×0、5s／div=1s　
f=１／Ｔ=1Hz
4、１8 有两个周期相同得正弦波,在屏幕上显示一个周期为６个dｉv,两波形间相位间隔为如下值时,求两波形间得相位差。
(1)0.５ diｖ (２)2　div 　　 　 (3)1 div
(4)1、5 dｉv 　(5)１、2 diｖ 　 (6)1。8　dｉv
解:(1)φ=0。５×36０°/6=30° 　 (2)φ＝2×360°/６＝1２0°
(３)φ=1×360°/6＝6０° 　 　 　 (4)φ=１。5×３60°/6＝９０°
(5)φ=１、2×360°／6=72° 　 (6)φ=１、8×360°/６=108°
第五章:
1、了解频率测量得方法,掌握电子计数法测量频率、周期得工作原理及误差分析与减小测量误差得措施。P142~Ｐ１53
减小误差:(1)频率: ①提高晶振频率得准确度与稳定度以减小闸门时间误差
　　②扩大闸门时间T或倍频信号频率ｆｘ以减小±１误差以减小闸门时间误差、
　③被测信号频率较低时,采用侧周期得方法测量。
　　 (2)周期:周期倍乘
2、掌握谐振法测频,频率电压转换法测频得工作原理。Ｐ16２～164
5、5 用一台七位计数式频率计测量ｆx＝5MHｚ得信号频率,试分别计算当闸门时间为１s、0、１s与1０ｍs时,由于“±1”误差引起得相对误差、
解:闸门时间为１s时:
闸门时间为０。1ｓ时:
闸门时间为1０ms时:
５.7 用某计数式频率计测频率,已知晶振频率得相对误差为Δfc / fc＝±5×１0—8,门控时间Ｔ=1ｓ,求:
(１)测量ｆｘ=10ＭHz时得相对误差;
　 (2)测量ｆx＝10kＨz时得相对误差;并提出减小测量误差得方法。
解:(１)
(2)
从Δfｘ　/ ｆx得表达式中可知,① 提高晶振频率得准确度可减少Δfc ／ fｃ得闸门时间误差,② 扩大闸门时间T或倍频被测信号可减少±1误差。
5.８ 用计数式频率计测信号得周期,晶振频率为１0MＨz,其相对误差Δfｃ / ｆｃ=±5×10-8,周期倍乘开关置×100,求测量被测信号周期Ｔx＝10μｓ时得测量误差。。
解:
5.13 简述电桥法、谐振法、f—V转换法测频得原理,它们各适用于什么频率范围？这三种测频方法得测频误差分别决定于什么？
答:电桥法测频得原理就是利用电桥得平衡条件与被测信号频率有关这一特性来测频。交流电桥能够达到平衡时有:

电桥法测频适用于10ｋHz以下得音频范围。在高频时,由于寄生参数影响严重,会使测量精确度大大下降。电桥测频得精确度约为±(０、５～1)％。
电桥法测频得精确度取决于电桥中各元件得精确度、判断电桥平衡得准确度(检流计得灵敏度及人眼观察误差)与被测信号得频谱纯度。能达到得测频精确度大约为±(０、5～1)%。
谐振法测频得原理就是利用电感、电容、电阻串联、并联谐振回路得谐振特性来实现测频。电路谐振时有:

谐振法测频适用于高频信号得频率,频率较低时谐振回路电感得分布电容引起得测量误差较大,测量得准确度较低。频范围为0。5～1500 MHz、
谐振法测频得误差来源为:① 谐振频率计算公式就是近似计算公式;②　回路Q值不太高时,不容易准确找到真正得谐振点;③ 环境温度、湿度以及可调元件磨损等因数,使电感、电容得实际得元件值发生变化;④ 读数误差。
ｆ-Ｖ转换法测频得原理就是先把频率转换为电压或电流,然后用表盘刻度有频率得电压表或电流表指示来测频率、以测量正弦波频率ｆｘ为例,首先把正弦信号转换为频率与之相等得尖脉冲uＡ,然后加于单稳多谐振荡器,产生频率为fx 、宽度为τ、幅度为Um得矩形脉冲列u (t),这一电压得平均值等于:

所以: 　　fx=U0/Um·τ
f－V转换法测频最高测量频率可达几兆赫、
ｆ—V转换法测频得误差主要决定与Um、τ得稳定度以及电压表得误差,一般为百分之几。
第六章:
1、掌握用示波器、电子相位差计测量相位差得方法及消除系差得方法。
２、掌握把相位差转换为时间间隔、电压进行测量得工作原理与零示法测量相位差得工作原理。
　 P18７:6。3;６.５。
第七章:
1、掌握动圈式、电子式电压表得构成及特点、
2、掌握交流电压得测量方法及主要优缺点。
3、掌握低频(平均值、有效值检波)、高频(峰值检波)交流电压得测量技术与波形换算、
P2３1:7。５;7、9;7、１０;７、11;7、1２;
第八章:
了解电阻器、电感器、电容器得电路模型,掌握电桥法、谐振法与变换法测量阻抗得方法。
P26１:8。１;８。４。