电子测量技术复习提纲+答案.docx

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电子测量技术复习提纲+答案

《电子测量技术》复习指南

第二部分：

考试说明

考试日期：

待定（按照学校安排时间进行）

考试时间：

两个小时

考试形式：

闭卷

试卷结构：

满分100分

1、填空题20%（1分×20空）

2、选择题10%（2分×5题）

3、作图或填图题20%（10分×2题）

4、简答题30%（5分×6题）

5、计算题20%（4小题）

例题：

一、选择、填空、简答题

1.什麽是测量，什麽是电子测量？

P1

答：

测量是通过实验方法对客观事物取得定量信息即数量概念的过程。

电子测量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。

2.电子测量的分类P4-6

答：

1）按测量过程分2）按测量方法分类3）按被测量的性质分类 。

3.按测量过程分类可分为：

P4-5

答：

直接测量；间接测量；组合测量。

4.按测量方式分类可分为：

P5-6

答：

偏差式测量法；零位式测量法；微差式测量法。

5.按测量性质分类可分为：

P5-7

答：

时域测量；频域测量；数据域测量；随机测量。

6.测量仪器的功能是：

P8

答：

变换功能；传输功能；显示功能。

7.测量仪器的主要性能指标有：

P9-12

答：

精度；稳定性；输入阻抗；灵敏度；线性度；动态特性。

8.电子测量的灵敏度是如何定义的？

P11

答：

灵敏度表示测量仪表对被测量变化的敏感程度，一般定义为测量仪表指示值（指针的偏转角度、数码的变化、位移的大小等）增量∆y与被测量∆x之比。

灵敏度的另一种表述方式叫作分辨力或分辨率，定义为测量仪表所能区分的被测量的最小变化量，在数字式仪表中经常使用。

9.什麽是实际相对误差，示值相对误差，满度相对误差？

P20

答：

实际相对误差定义为。

示值相对误差也叫标称相对误差，定义为。

满度相对误差定义为仪器量程内最大绝对误差与测量仪器满度值（量程

上限值）的百分比值。

10.如何减少示值相对误差P20

答：

为了减少测量中的示值误差，在进行量程选择时应尽可能使示值接近满意度值，一般以示值不小于满意度的三分之二为宜。

11.仪表的准确度与测量结果的准确度的关系。

P21

答：

测量中所用仪表的准确度并不是测量结果的准确度，只有在示值与满度值相同时，二者才相等（不考虑其他因素造成的误差，仅考虑仪器误差），否则测得值的准确度数值：

降低于仪表的准确度等级。

12.测量误差的来源—来源于那些误差？

P25-26

答：

仪器误差；使用误差；人身误差；影响误差；方法误差

13.什麽是系统误差？

系统误差的主要特点是什麽？

P27

答：

在多次等精度测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时误差按某种规律变化，这种误差称为系统误差，简称系差。

系统误差的主要特点是：

只要测量条件不变，误差即为确切的数值，用多次测量取平均值的方法不能改变或消除系差，当条件改变时，误差也随之遵循某种确定的规律而变化，具有可重复性。

14.什麽是随机误差？

随机误差的主要特点是什麽？

P28、P29

答：

随机误差又称偶然误差，是指对同一量值进行多次等精度测量时，其绝对值和符号均以不可预测的方式无规则变化的误差。

随机误差的主要特点是特点：

有界性；对称性；抵偿性 。

15.利用修正值、修正公式可以削弱那种误差？

P44或P56

答：

零示法、替代法、补偿法、对照法、微差法、交叉读数法、主要用来消弱或消除恒定系差。

利用修正值或修正公式可以削弱系差。

16.什麽是信号发生器？

P61

答：

测试用电信号的装置，统称为信号发生器，用在电子测量领域，也称为测试信号发生器。

17.信号发生器的分类有几种？

P61-62

答：

按频率范围分类；按输出波形分类；按信号发生器的性能分类。

18.低频信号发生器的主振器通常使用什麽振荡器，应用最多的是什麽振荡器？

P68

答：

在通信信号发生器中，主振器通常使用RC振荡器，而其中应用最多的当属文氏桥振荡器。

19.函数发生器的基本工作原理是什麽？

P74

答：

先由积分电路和触发电路产生三角波和方波，然后通过函数转换器，将三角波整形成正弦波。

20.射频信号发生器分为哪几种类型？

P80-84

答：

调谐信号发生器；锁相信号发生器；合成信号发生器。

21.调谐式信号发生器的振荡器分为那三种类型：

P81

答：

变压器反馈式振荡器；电感反馈式振荡器；电容反馈式振荡器。

22.什麽是电子示波器？

P104

答：

电子示波器简称示波器。

它是一种用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器。

23.什麽是示波器的偏转因数、偏转灵敏度？

P109

答：

偏转灵敏度（S）：

单位输入信号电压引起光点在荧光屏上偏转的距离H称为偏转灵敏度S：

d为灵敏度的倒数，d称为偏转因数。

则

如：

d＝2V／cm，荧光屏上uy波形高度H＝2．6cm，则所观察波形幅度uy＝2V／cm×2.6cm＝5.2V。

24.偏转因数、偏转灵敏度的设定对波形幅度的影响。

P109

答：

根据显示的波形高度H,按上式可求得显示波形的电压幅度。

25.什麽是扫描频率、扫描速度、时基因数？

P110

答：

扫描速度就是光点水平移动的速度，其单位是cm/s或div/s。

扫描速度的倒数称为时基因数，它表示光点水平移动单位长度所需的时间。

扫描频率表示水平扫描的锯齿波的频率。

26.扫描速度、时基因数的设定对展宽波形的影响。

P110

答：

扫描速度越高，表示示波器能够展开高频信号或窄脉冲信号波形的能力越强。

为了观察缓慢变化的信号，则要求示波器具有较低的扫描速度，因此，示波器的扫描频率范围越宽越好。

27.为什麽示波器的Y通道要接入衰减器，什麽时候接入衰减器？

P112

答：

由于经常需要观察幅度较小的电压波形，因此示波器的灵敏度设计的较高，但当需要观察幅度较大的信号时，就必须接入衰减器对信号先进行衰减。

28.Y通道延迟线的作用是什麽？

P113-114

答：

利用垂直通道输入的被测信号去触发水平偏转系统产生扫描电压波，，从接受触发到开始扫描需要一小段时间，这样就会出现被测信号到达Y偏转板而扫描信号尚未到达X偏转板的情况，为了正确显示波形，必须将接入Y通道的被测信号进行一定的延迟，以便与水平系统的扫描电压在时间上相匹配

29.什麽叫同步？

P115

答：

为了得到稳定的波形显示，必须是扫描锯齿波电压周期T与被测信号周期Ty保持整数倍关系，即T=nTy。

由于扫描电压是由示波器本身的时基电路产生，它与被测信号电压是不相关的，为此一般采用被测信号（或与被测信号相关的信号）控制与触发时基电路，使T=nTy，这个过程称为同步。

30.时基发生器的作用是什麽？

P117

答：

时基发生器由闸门电路、扫描发生器和释抑电路组成。

时基闸门电路的作用是控制扫描电压发生器的工作，它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。

扫描发生器扫的作用是产生高线性度的锯齿波电压。

释抑电路的作用是用来保证每次扫描都开始在同样的起始电平上。

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作用的电子束在屏幕上按时间沿水平方向展开。

31.示波器的触发源的触发信号有几种？

P118

答：

内触发；外触发；电源触发。

32.示波器的触发耦合方式有几种？

P118

答：

DC直流耦合；AC交流耦合；AC低频抑制；HF高频耦合。

33.示波器的触发方式有几种？

P118-119

答：

常态触发；自动触发；高频触发 。

34.测量频率的方法可分为哪两大类？

P142

答：

模拟法和计数法 。

35.电子计数法测量频率适合测量什麽样频率的被测信号？

低频率被测信号应采取什麽测量方法？

P146、152

答：

电子计数器测量频率时，其测量的最高频率主要取决于计数器的工作速率。

目前计数器测量频率的上限为lGHz左右，为了能测量高于1GHz的频率，有许多种扩大测量频率范围的方法。

测高频信号频率时，用计数法直接测出频率；测低频信号频率时，用计数法先测其周期，再换算为频率，以期得到高精度的测量。

36.如何减小测量频率时的相对误差：

P145

答：

脉冲计数的相对误差与被测信号的频率成反比，与闸门时间成反比。

也就是说，被测信号频率越高，闸门时间越宽，此项相对误差越小。

37.电子计数法测量周期适合测量什麽样周期的被测信号？

低周期被测信号应采取什麽测量方法？

P149、152

答：

测高频信号频率时，用计数法直接测出频率；测低频信号频率时，用计数法先测其周期，再换算为频率，以期得到高精度的测量。

若测信号的周期，可以采取与上相反的过程。

38.如何减小测量周期时的相对误差：

P149

答：

为了减小测量误差，可以减小Tc（增大fc），但这受到实际计数器计数速度的限制。

在条件许可的情况下，尽量使fc增大。

另一种方法是把Tx扩大m倍，形成的闸门时间宽度为mTx，以它控制主门开启，实施计数。

39.直读法测量频率分为哪几种测量方法？

P161-164

答：

电桥法测频；谐振法测频；频率-电压转换法测频。

40.比较法测量频率分为哪几种测量方法？

P164-168

答：

拍频法测频；差频法测频；用示波器测量频率和时间间隔。

41.用示波器测量相位差分为几种测量方法？

P175-176

答：

直接比较法；椭圆法。

42.相位差的测量可以转换成对哪些参数的测量P177、183

答：

可转换为时间间隔进行测量；电压进行测量。

43.测量高频信号的相位差应该采取什麽方法？

P188

答：

频率变换法把被测高频信号变换为低频或某一固定频率的信号进行测量。

44.按照显示方式的不同电子电压表可以分为几类？

P193

答：

模拟式电子电压表和数字式电子电压表。

45.什麽是波形因数、什麽是波峰因数P201

答：

波形因数

，定义为该电压的有效值与平均值之比

波峰因数

，定义为该电压的峰值与有效值之比

46.测量交流电压的最基本的原理是什麽？

P203

答：

利用交流/直流转换电路将交流电压转换成直流电压，然后接到直流电压表上进行测量。

47.模拟交流电压表可以分为几种主要类型？

P203

答：

检波-放大式；放大-检波式；调制式；外差式；热偶变换式。

48.低频交流电压表的检波电路主要采用什麽检波器？

P206

答：

平均值检波器。

49.高频交流电压表的检波电路主要采用什麽检波器？

P213

答：

峰值检波器。

50.数字式电压表（DVM）按照根据电压的类型可分为几种类型P226

答：

直流DVM和交流DVM。

51.数字式电压表（DVM）按照A/D变换原理可分为几种类型？

P226

答：

比较型，积分型，复合型。

二、计算题

1.绝对误差、相对误差的计算方法。

P20、P57题2.7、2.12、2.15、2.21

A为实际值，x为供给量的指示值（标称值）△x是绝对误差最大值

绝对误差:

修正值:

最大绝对误差:

实际相对误差:

示值相对误差:

满度相对误差:

2.7用电压表测量电压，测得值为5.42V，改用标准电压表测量示值为5.60V，求前一只电压测量的绝对误差ΔU，示值相对误差rx和实际相对误差rA。

解：

ΔU＝5.42－5.60＝－0.18V

rx＝－0.18/5.42＝－3.32%

rA＝－0.18/5.60＝－3.21%

2.12如题2.12图所示，用内阻为Rv的电压表测量A、B两点间电压，忽略电源E、电阻R1、R2的误差，求：

①不接电压表时，A、B间实际电压UA；

②若Rv＝20KΩ，由它引入的示值相对误差和实际相对误差各为多少？

③若Rv＝1MΩ，由它引入的示值相对误差和实际相对误差又各为多少？

解：

①

②

③R外＝20//1000＝19.6KΩ题2..12图

2.15伏—安法测电阻的两种电路示于题2.15图（a）、（b），图中

为电流表，内阻RA，

为电压表，内阻Rv，求：

①两种测量电路中，由于RA、Rv的影响，只。

的绝对误差和相对误差各为多少？

②比较两种测量结果，指出两种电路各自适用的范围。

题2.15图

解：

（a）

ra＜0测得值偏小，RV＞＞Rx时，ra很小。

（b）Rxb＝Rx＋RAΔRxb＝RArb＝RA/Rx

rb＞0测得值偏大，RA＜＜Rx时，rb很小。

2.21用电桥法测电阻时，利用公式Rx＝R1·R3/R2，已知R1＝100Ω，ΔR1＝±0.1Ω，R3＝100Ω，ΔR3＝±0.1Ω，R2＝1000Ω，ΔR2＝±0.1Ω。

求：

测得值Rx的相对误差。

解：

rR1＝±0.1/100＝±0.1%rR3＝±0.1%

rR2＝±1/1000＝±0.1%

＝±（0.1%＋0.1%＋0.1%）＝±0.3%

2.利用示波器测量电压波形的电压值和频率值。

P109、P119

3.电子计数法测量频率时相对误差的计算，测量周期时相对误差的计算，中介频率等。

P172题5.6-5.10

5.6用计数式频率计测量频率，闸门时间为1s时，计数器读数为5400，这时的量化误差为多大？

如将被测信号倍频4倍，又把闸门时间扩大到5倍，此时的量化误差为多大？

解：

（1）

（2）

5.7用某计数式频率计测频率，已知晶振频率的相对误差为Δfc/fc＝±5×10－8，门控时间T＝1s，求：

1）测量fx＝10MHz时的相对误差；

（2）测量fx＝10kHz时的相对误差；并提出减小测量误差的方法。

解：

（1）

（2）

从Δfx/fx的表达式中可知，①提高晶振频率的准确度可减少Δfc/fc的闸门时间误差，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的周期，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时的测量误差.。

解：

5.9某计数式频率计，测频率时闸门时间为1s，测周期时倍乘最大为×10000，晶振最高频率为10MHz，求中界频率。

解：

5.10用计数式频率计测量fx＝200Hz的信号频率，采用测频率（选闸门时间为1s）和测周期（选晶振周期Tc=0.1μs）两种测量方法。

试比较这两种方法由于“±1误差”所引起的相对误差。

解：

测频率时：

测周期时：

5.利用均值检波器的电压表测量电压，如何根据示值和波形系数和波峰系数来计算不同波形电压的有效值、峰值和平均值。

P208-209、P238题7.9、7.10、7.11、7.12

波形系数KF

任意波形电压的有效值:

[例1]用全波整流均值电压表分别测量正弦波，三角波和方波，若电压表示值均为10V，问被测电压的有效值各为多少?

解：

对于正弦波，由于电压表本来就是按其有效值定度，即电压表的示值就是正弦波的有效值，所以正弦波的有效值

对于三角波，查表7.3—1，其波形系数所以有效值

对于方波，查表7．3—正，其波形系数KF＝1，所

以有效值

显然，如果被测、电压不是正弦波形时，直接将电压表示值作为被测电压的有效值，必将带来较大的误差，通常称作“波形误差”，由（7.4—11）式可以得到波形误差的计算公式

仍以上面例中的三角波和方波为例，如果直接将电压表示值Ua＝10V作为其有效值，可以得到波形误差分别为

三角波：

方波：

7．9答：

（1）峰值电压表读数为电压的峰值，

（2）三种波的峰值电压均为5V。

正弦波的平均值

，有效值

三角波的平均值

，有效值

方波的平均值

，有效值

7．12答：

用直流电压表测量：

在一个周期内取平均值U=2V；

用交流电压表测量：

将直流成份扣除，有效值U=2V；

三、填出或画出有关测量仪器或仪表的原理组成框图

1.填出或画出信号发生器的原理框图。

P63

2.填出或画出低频信号发生器的原理框图。

P68图（a）

3.填出或画出差频式信号发生器的原理框图。

P70

4.填出或画出示波器Y通道的原理框图。

P108

5.填出或画出示波器水平通道的原理框图。

P116

6.填出或画出数字式电压表（DVM）的原理框图。

P223

7.填出或画出数字式多用表（DMM）的原理框图。

P224

（附）课后习题：

4.9什么是内同步？

什么是外同步？

答：

同步信号采自于Y通道的（即被观察信号）被称为内同步；同步信号采自于来自仪器外部的同步信号的方式被称为外同步。

4.12示波器Y通道内为什么既接入衰减器又接入放大器？

它们各起什么作用？

答：

为适应Y通道输入的被测信号的大幅度的变化既接入衰减器又接入放大器。

放大器对微弱的信号通过放大器放大后加到示波器的垂直偏转板，使电子束有足够大的偏转能量。

衰减器对输入的大幅度信号进行衰减。

4.13什么是连续扫描和触发扫描？

如何选择扫描方式？

答：

连续扫描：

扫描电压是周期性的锯齿波电压。

在扫描电压的作用下，示波管光点将在屏幕上作连续重复周期的扫描，若没有Y通道的信号电压，屏幕上只显示出一条时间基线。

触发扫描：

扫描发生器平时处于等待工作状态，只有送入触发脉冲时才产生一次扫描电压，在屏幕上扫出一个展宽的脉冲波形，而不显示出时间基线。

被测信号是连续的周期性信号时，选择连续扫描方式。

被测信号是短短暂的周期性脉冲信号时，选择触发扫描方式。

4.16双踪与双线示波器的区别是什么？

答：

双踪示波器的垂直偏转通道由A和B两个通道组成。

两个通道的输出信号在电子开关控制下，交替通过主通道加于示波管的同一对垂直偏转板。

A、B两个通道是相同的。

主通道由中间放大器、延迟线、末级放大器组成，它对两个通道是公用的。

双线示波器采用双线示波管构成。

双线示波管在一个玻璃壳内装有两个完全独立的电子枪和偏转系统，每个电子枪发出的电子束经加速聚焦后，通过“自己”的偏转系统射于荧光屏上，相当于把两个示波管封装在一个玻璃壳内公用一个荧光屏，因而可以同时观察两个相互独立的信号波形。

双线示波器内有两个相互无关的Y通道A和B，每个通道的组成与普通示波器相同。

4.19取样示波器的非实时取样过程为什么能将高频信号变为低频信号？

取样示波器能否观测单次性高频信号？

答：

非实时取样过程对于输入信号进行跨周期采样，通过若干周期对波形的不同点的采样，经过保持延长后就将高频信号变成了低频信号。

取样示波器不能观测单次性高频信号，因为不能对其进行跨周期采样。