电子测量与应用知识点复习Word下载.docx
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1.6仪器为什么要检定？
检定时间如何确定？
检定操作规程一般有几个步骤？
检定或校准是在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准复现的量值之间关系的一组操作。
根据定义，校准的对象是测量仪器、测量系统、实物量具或参考物质，统称测量设备。
校准的目的是为了确定测量设备与对应的标准所复现的量值的关系。
校准是一组操作，其结果既可给出被测量的示值，又可确定示值的修正值，校准结果可以记录在校准证书或校准报告中。
检定时间按国家计量和地方规定，或依据自身需求。
检定一般校准仪器都包括下列基本步骤。
▲首先进行外观检查，外观应无损伤。
▲仪器接线。
▲对被校准仪器工作正常性进行检查，仪器自检应正常。
▲正确选择校准仪器和被校准仪器的功能开关、仪器量程档位。
▲参照国家无线电仪器检定项目和规则进行校准。
1.7测量时为何会产生误差？
研究误差理论的目的是什么？
测量是用实验手段确定被测对象量值的过程，实验中过程中采用的方法、标准量和比较设备不一样，都可能使实验的确定值与被测对象的真值有差异，即都会产生误差。
研究误差理论的目的就是掌握测量数据的分析计算方法、正确对测量的误差值进行估计、选择最佳测量方案。
1.8测量误差用什么表示较好？
测量误差通常可用绝对误差和相对误差两种方法表示。
若要反映测量误差的大小和方向，可用绝对误差表示；
若要反映测量的准确程度，则用相对误差表示。
1.9测量误差与仪器误差是不是一回事？
当然不是一回事。
测量误差指的是测量值与被测量真值的差异，造成这种差异的原因可能是仪器误差、人身误差、方法误差和环境误差等原因，因此仪器误差是造成测量误差的原因之一。
而仪器误差仅仅是指作为比较设备的测量仪器由于测量精度和准确度所带来的测量误差。
1.10有一个100V的被测电压，若用0.5级、量程为0-300V和1.0级、量程为0-100V的两只电压表测量，问哪只电压表测得更准些？
为什么？
要判断哪块电压表测得更准确，即判断哪块表的测量准确度更高。
（1）对量程为0-300V、±
0.5级电压表，根据公式有
（2）对量程为0-100V、±
1.0级电压表，同样根据公式有
从计算结果可以看出，用量程为0-100V、±
1.0级电压表测量所产生的示值相对误差小，所以选用量程为0-100V、±
1.0级电压表测量更准确。
1.11系统误差、随机误差和粗大误差的性质是什么？
它们对测量结果有何影响？
（1）系统误差是一个恒定不变的值或是具有确定函数关系的值；
进行多次重复测量，系统误差不能消除或减少；
系统误差具有可控制性或修正性。
系统误差使测量的正确度受到影响。
（2）随机误差的性质主要有：
在多次测量中，绝对值小的误差出现的次数比绝对值大的误差出现的次数多；
在多次测量中，绝对值相等的正误差与负误差出现的概率相同，即具有对称性；
测量次数一定时，误差的绝对值不会超过一定的界限，即具有有界性；
进行等精度测量时，随机误差的算术平均值的误差随着测量次数的增加而趋近于零，即正负误差具有抵偿性。
随机误差影响测量精度。
（3）粗大误差的主要性质是测量结果明显偏离实际值。
它使测量结果完全不可信，只有在消除粗大误差后才能进行测量。
1.12削弱系统误差的主要方法是什么？
削弱系统误差的主要方法有：
（1）零示法
（2）替代法
（3）补偿法
（4）对照法
（5）微差法
（6）交换法
1.13减小随机误差的主要方法是什么？
理论上当测量次数n趋于无限大时，随机误差趋于零。
而实际中不可能做到无限多次的测量，多次测量值的算术平均值很接近被测量真值，因此只要我们选择合适的测量次数，使测量精度满足要求，就可将算术平均值作为最后的测量结果。
1.14准确度为0.5级、量程为0-100V的电压表，其最大允许的绝对误差为多少？
最大允许的绝对误差为：
1.15测量上限为500V的电压表，在示值450V处的实际值为445V，求该示值的：
（1）绝对误差
（2）相对误差（3）引用误差（4）修正值
（1）绝对误差
（2）相对误差
（3）引用误差
（4）修正值
1.16将下列数据进行舍入处理，要求保留四位有效数字。
3.14159、2.71729、4.51050、3.21650、3.6235、6.378501、7.691499。
3.14159→3.142（要被舍数字的值恰好等于5时，要保留数的末位为奇数1，所以在
最后位加1）。
2.71729→2.717
4.51050→4.511（将5舍去向前一位进1）
3.21650→3.216（被舍数字的值恰好等于5时，要保留数的末位为偶数6，所以不变。
）
3.6235→3.624（要被舍数字的值恰好等于5时，要保留数的末位为奇数1，所以在
6.378501→6.378（被舍数字的值恰好等于5时，要保留数的末位为偶数6，所以不变。
7.691499→7.691
1.17对某电阻进行等精度测量10次，数据如下（单位kΩ）：
0.992、0.993、0.992、0.991、0.993、0.994、0.997、0.994、0.991、0.998。
试给出包含误差值的测量结果表达式。
1）．将测量数据按先后次序列表。
n
n
1
0.992
-0.0015
0.00000225
6
0.994
0.0005
0.00000025
2
0.993
-0.0005
7
0.997
0.0035
0.00001225
3
8
4
0.991
-0.0025
0.00000625
9
5
10
0.998
0.0045
0.00002025
2）．用公式
求算术平均值。
3）．用公式
求每一次测量值的剩余误差，并填入上表中。
4）．用公式
计算标准差的估计值
。
5）．按莱特准则判断粗大误差，即根据
剔除坏值。
从表中可以看出，剩余残差最大的第10个测量数据，其值为：
所以该组测量数据中无坏值。
6）．根据系统误差特点，判断是否有系统误差，并修正。
测量数据分布均匀，无规律分布，无系统误差。
7）．用公式
求算术平均值的标准差估计值。
8）．用公式
求算术平均值的不确定度。
9）．写出测量结果的表达式。
第二章
2.1对于集总参数元件一般需测量哪些参数？
集总参数元件是指具有两端钮的元件，端钮间有确定的电压，元件中有确定的电流。
因此该类元件测量一般可测量元件的阻抗、电感、电容、流过的电流及端钮间有确定的电压。
2.2使用电阻器时要考虑哪些问题？
电阻在电路中多用来进行限流、分压、分流以及阻抗匹配等。
是电路中应用最多的元件之一。
使用电阻器时主要应考虑电阻的标称阻值、额定功率、精度、最高工作温度、最高工作电压、噪声系数及高频特性等。
2.3简述直流电桥测量电阻的基本方法。
当对电阻值的测量精度要求很高时，可用直流电桥法进行测量。
典型的惠斯登电桥的原理如图2.1所示。
其步骤如下：
（1）测量时，接上被测电阻
，再接通电源
（2）
图2.1直流电桥测电阻
通过量程开关调节比例系数
，其中k=R1/R2。
（3）再调节
，使电桥平衡，即检流计指示为0。
（4）读出
和
的值，用公式求得
2.4电解电容的漏电流与所加电压有关系吗？
当然有关系。
电解电容的介质有两种，正极金属片表
面上形成的一层氧化膜；
负极为液体、半液体或胶状的电
解液，因其有正、负极之分，实际上内部形成了电场，故
只能工作在直流状态下，如果极性用反，即外加电压与内部电场方向相反，漏电流剧增。
2.5右图2.2表示的串联电桥达到了平衡，其中
、
图2.2串联电桥
试求
的值。
串联电桥中，由电桥的平衡条件可得
由实部与实部、虚部与虚部相等可得：
∴
分别将已知数值代入，可算得：
2.4一个电解电容器，它的“+”、“-”极标志已脱落，如何用万用表去判定它的“+”、“-”极？
测量电容器漏电的方法，可以用来鉴别电容器的正、负极。
对失掉正、负极标志的电解电容量，可先假定某极为“+”极，让其与万用表的黑表笔相接，另一个电极与万用表的红笔相接，同时观察并记录表针向右摆动的幅度；
将电容放电后，两只表笔对调，重新进行测量。
哪一次测量中，表针最后停留的摆动幅度小，说明该次测量中对电容的正、负假设是对的。
2.5简述晶体管图示仪的组成及各部分的作用。
晶体管图示仪的基本组成如图2.3所示。
它主要由同步脉冲发生器、基极阶梯波发生器、集电极扫描电压发生器、测试转换开关、垂直放大器、水平放大器和示波管组成。
c
图示仪工作时，同步脉冲发生器产生同步脉冲信号，使基极阶梯波发生器和集电极扫描电压发生器保持同步，以显示正确而稳定的特性曲线；
基极阶梯波发生器提供大小呈阶梯变化的基极电流；
集电极扫描电压发生器提供集电极扫描电压；
测试转换开关用以转换测试不同结法和不同类型的晶体管特性曲线参数；
垂直放大器、水平放大器和示波管组成示波器系统，用以显示被测晶体管的特性曲线。
2.6画出图示仪测试二极管正向特性曲线的简化原理图，并简述测量实施过程。
晶体管图示仪可以测量二极管的正向伏安特性曲线。
首先将图示仪荧光屏上的光点置于坐标左下角，峰值电压范围置0~20V，集电极扫描电压极性置于“+”，功耗电阻置1kΩ，X轴集电极电压置0.1伏/度，Y轴集电极电流置5毫安/度，Y轴倍率置×
1，将二极管的正负极分别接在面板上的C和E接线柱上，缓慢调节峰值电压旋扭，即可得到二极管正向伏安特性曲线。
从屏幕显示图可以直接读出二极管的导通电压。
（如图2.4）
同步
脉冲
发生器
图2.4图示仪测量二极管正向特性曲线框图
2.7画出图示仪测试三极管输入和输出特性的简化原理图。
图2.5表示了图示仪测量NPN晶体管输入和输出特性曲线的原理图。
RS
2.8画出TTL、CMOS门电路传输特性的测试原理图，并简述由传输特性确定输出高电平、输出低电平、开门电平和关门电平的方法，比较TTL和CMOS门电路的静态特性。
TTL与非门的电压传输特性是指输出电压
随输入电压
变化的曲线。
电压传输特答：
TTL电路电压传输特性的测量电路如教材图2.20所示。
CMOS器件传输特性可用图2.23电路测量。
2.9试拟定一个测量方案，判断电位器是线性电位器、指数电位器或对数电位器。
略。
通过实验总结。
2.10对半导体二极管的极性、正反向电阻作出总结和判断，根据实验，对整流二极管、稳压二极管和发光二极管测试的异同点进行分析。
第三章
3.1电流的直接测量与间接测量原理有何区别？
两种测量方法的测量准确度各取决于什么因数？
电流的直接测量就是把电流表串入电路，从电流表直接测出电流值。
间接测量法就是先测量负载两端电压，然后换算出电流值。
直接测量法的测量准确度主要取决于串入的电流表的精度和内阻，内阻越小越好；
间接测量法则与电压表精度和内阻有关，内阻越大越好。
3.2测量大电流的电流表，一般都是在基本量程上扩大，为什么不直接制造大电流的电流表？
在实际应用中，测量电流通常使用磁电式电流表、电磁式电流表、模拟式万用表和数字多用表直接测量电流，而大多数用磁电式电流表。
从磁电式仪表的工作原理可以看出，不增加测量线路，磁电式是可以直接测量直流电流的，但由于被测电流要通过游丝和可动线圈，被测电路的最大值只能限制在几十微安到几十毫安之间，要测量大电流，就需要另外加接分流器，即在基本量程上扩大。
如果直接制造大电流的电流表，由于电流表的阻抗不能做到太小，而电流表的线圈很细，因此当大电流流过时，会产生很大的热量，很可能会烧坏表，因此不直接制造大电流的电流表。
3.3电流表的基本量程和扩大量程，哪一个量程的测量准确度高？
电流表的基本量程是指不增加测量线路直接测量电流的量程。
如磁电式仪表可以直接测量直流，但由于被测电流要通过游丝和可动线圈，被测电流的最大值只能限制在几十μA到几十mA之间，要测量大电流，就需要另外加接分流器。
因此扩大量程是通过并联不同的分流电阻实现，这种电流表的内阻随量程的大小而不同，量程越大，测量机构流过的电流越大，分流电阻越小，电流表对外显示的总内阻也越小，而电流表测量电流是串联在电路中的，内阻越小对电路的影响越小，因而测量准确越高。
3.4有两只量程相同的电流表，但内阻不一样，问哪只电流表的性能好？
电流表测量电流是将表串联在电路中的，内阻越小对电路的影响越小，因而测量准确越高。
3.5高频电流表的量程扩大可采用什么方法？
高频电流表一般在测量强电流时采用分流器或变流器来减小流过热电式电流表的电流，从而扩大量程。
①分流法。
从原理讲可分为电阻、电容、电感三种分流法。
电阻分流法的功耗大，故不在高频电流表中使用；
电感分流法功耗虽小，但易受外界多变磁场的影响，使用的场合较小；
电容分流法用的较多。
电容分流法的方法是将热电式电流表的输入端并联一只电容，将高频电流分流掉一部分，达到扩大量程的目的。
利用电阻、电感分流器的电流表，其压降较大。
这个压降还与被测电流的频率有关，因此对被测电路有一定的影响。
②变流法是利用变流器的变压比来实现电流分流。
3.6热电式电流表是如何测量电流的？
热电式电流表的基本原理利用热电偶组成闭合回路，将热电偶的工作端与流过电流的金属导线焊接在一起，当金属导线中流过电流时，热电偶工作端温度发生变化，而热电偶是由二个不同金属元素构成，在热电偶的另两端有电动势出现，其大小正比于两焊接点的温度差，且与组成热电偶的材料有关，这样就反映出被测高频电流的量值。
3.7电流的测量方案有哪些？
电流测量的方法可分为直接测量法和间接测量法。
直流电流的测量可采用磁电式电流表、数字电压万用表等仪表，通过直接测量法和间接测量法进行测量；
交流电流的测量可采用电磁式电流表、热电式电流表和数字电压万用表等仪表，通过直接测量法和间接测量法进行测量。
第四章
4.1简述电压测量的意义。
电压、电流和功率是表征电信号能量大小的三个基本参数，其中又以电压最为常用。
通过电压测量，利用基本公式可以导出其它的参数；
此外，电路中电流的状态，如饱和、截止、谐振等均可用电压形式来描述；
许多电参数，如频率特性、增益、调制度、失真度等也可视为电压的派生量；
许多电子测量仪器，如信号发生器、阻抗电桥、失真度仪等都用电压量作指示。
因此，电压测量是其他许多电参数量，也包括非电参数量测量的基础，是相当重要和相当普及的一种参数测量。
4.2用正弦有效值刻度的均值电压表测量正弦波、方波和三角波，读数都为1V，三种信号波形的有效值为多少？
解：
先把
=1V换算成正弦波的平均值。
按“平均值相等则读数相等”的原则，方波和三角波电压的平均值也为0.9V，然后再通过电压的波形因数计算有效值。
4.3在示波器上分别观察到峰值相等的正弦波、方波和三角波，
，分别用都是正弦有效值刻度的、三种不同的检波方式的电压表测量，试求读数分别为多少？
（1）用峰值检波方式电压表测量，读数都是5V，与波形无关。
（2）用有效值检波正弦有效值刻度的电压表测量
①正弦波
②方波
③三角波
（3）用均值检波正弦有效值刻度的电压表测量
②方波波形因数和波峰因数均为1，所以其平均值为5V，相应此平均值的正弦有效值即为读数值。
相应此平均值的正弦波的有效值即为读数值。
4.4欲测量失真的正弦波，若手头无有效值电压表，只有峰值电压表和均值电压表可选用，问选哪种表更合适些？
利用峰值电压表测失真的正弦波时可能产生非常大的误差。
因为峰值检波器对波形响应十分敏感，读数刻度不均匀，它是在小信号时进行检波的，波形误差可达30％左右。
若用均值电压表测量波形误差相对不大，它是对大信号进行检波，读数刻度均匀。
所以，选用均值电压表更合适。
4.5逐次逼近比较式DVM和双积分式DVM各有哪些特点？
各适用于哪些场合？
逐次逼近比较式DVM的特点：
（1）测量速度快
（2）测量精度取决于标准电阻和基准电压源的精度以及D/A转换器的位数（3）由于测量值对应于瞬时值，而不是平均值，抗干扰能力较差。
逐次逼近比较式DVM多用于多点快速检测系统中
双积分式DVM的特点：
（1）它通过两次积分将电压转换成与之成正比的时间间隔，抵消了电路参数的影响。
（2）积分器时间可选为工频的整数倍，抑制了工频干扰，具有较强的抗干扰能力。
（3）积分过程是个缓慢的过程，降低了测量速度，特别是为了常选积分周期，因而测量速度低。
双积分式DVM适用于灵敏度要求高,测量速度要求不高,有干扰的场合
4.6模拟电压表和数字电压表的分辨率各自与什么因数有关？
模拟电压表的分辨率是指能够响应的信号的最小值，一般用输入信号的最小幅度表示。
数字电压表的分辨率是指DVM能够显示的被测电压的最小变化值，即显示器末位跳动一个数字所需的电压值。
它们的分辨率主要由工作原理、测试方法、电路参数等决定，数字电压表的分辨率受A/D转换器的影响。
4.7绘图说明DVM的电路构成和工作原理
数字电压表（DVM）的组成如图4.1所示。
数字部分
整个框图包括两大部分，模拟部分包括输入电路（如阻抗变换电路、放大和扩展量程电路）和A/D转换器。
A/D转换器是数字电压表的核心，完成模拟量到数字量的转换。
电压表的技术指标如准确度、分辨率等主要取决于这部分的工作性能。
数字部分主要完成逻辑控制、译码和显示功能。
4.8说明DVM与DMM有何区别？
数字电压表（DVM）实际上是数字多用表（DMM）的一个组成部分，
现代的数字表已由过去单一功能的直流数字电压表发展到能测量交直流电压、交直流电流和电阻等10多种功能的数字多用表。
在DMM中，交流电压、电流和电阻测量都是先将它们变换成直流电压，然后用DVM进行电压测量。
数字多用表的图4.2所示。
Ω
4.9数字电压表的技术指标主要有哪些？
它们是如何定义的？
数字电压表的技术指标主要有以下几项。
1．测量范围
测量范围包括显示的位数、量程的范围和是否具有超量程能力等。
（1）显示位数
显示位数是表示DVM精密程度的一个基本参数。
所谓位数是指能显示0~9共十个完整数码的显示器的位数。
（2）量程的范围
DVM的量程范围包括基本量程和扩展量程。
基本量程是测量误差最小的量程，它不经过衰减和放大器；
扩展量程是采用输入衰减器和放大器来完成的，它的测量精度比基本量程的测量精度降低。
（3）超量程能力
超量程能力是DVM的一个重要的性能指标。
1/2位和基本量程结合起来，可说明DVM是否具有超量程能力
2．分辨率
分辨率是指DVM能够显示的被测电压的最小变化值，即显示器末位跳动一个数字所需的电压值。
3．测量速率
测量速率是指每秒钟对被测电压的测量次数，或一次测量全过程所需的时间。
4．输入特性
输入特性包括输入阻抗和零电流两个指标。
直流测量时，DVM输入阻抗用
表示。
量程不同，
也有差别，一般在10MΩ~1000MΩ之间。
交流测量时，DVM输入阻抗用
和输入电容
的并联值表示，一般
在几十至几百皮法之间。
5．抗干扰能力
DVM的干扰分为共模干扰和串模干扰两种。
仪器中采用共模抑制比和串模抑制比来表示DVM的抗干扰能力。
一般共模干扰抑制比为（80~150）dB；
串模抑制比为（50~90）dB。
6．固有误差和工作误差
DVM的固有测量误差主要是读数误差和满度误差，通常用测量的绝对误差表示。
工作误差指在额定条件下的误差，通常也以绝对值形式给出。
4.10直流电压的测量方案有哪些？
直流电压的测量一般可采用直接测量法和间接测量法两种。
可用数字式万用表、模拟式万用表、电子电压表、示波器等设备运用零示法、微安法等测量直流电压。
4.11交流电压的测量方案有哪些？
交流电压的测量一般可分为两大类，一类是具有一定内阻的交流信号源，另一类是电路中任意一点对地的交流电压。
交流电压的常用测量方法有电压表法和示波器法。
4.12甲、乙两台DVM，甲的显示器显示的最大值为9999，乙为19999，问：
（1）它们各是几位的DVM，是否有超量程能力？
（2）若乙的最小量程为200mV，其分辨率为多少？
（3）若乙的固有误差为
，分别用2V和20V档测量
电压时，绝对误差和相对误差各为多少？
（1）超量程能力是DVM的一个重要的性能指标。
1/2位和基本量程结合起来，可说明DVM是否具有超量程能力。
甲是4位DVM，无超量程能力；
乙为4位半DVM，可能具有超量程能力。
（2）乙的分辨率指其末位跳动±
1所需的输入电压，所以其分辨率为0.1mV。
（3）用2V挡测量
绝对误差
相对误差
用20V挡测量
4.13CA2171型电子电压表读数是按正弦波有效
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