电子测量原理课后习题答案.docx

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电子测量原理课后习题答案

第一章测量的基本原理一、填空1、2转/分钟，0.01％2、间接比较法，直接比较法3、统一性，准确性，法律性4、比对5、相对误差6、模拟，数字7、微差、替代、交换二、判断错对错错错错三、选择CDBBAD四、简答题1、关于测量的科学定义，有狭义和广义之分。

狭义测量是指为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。

广义测量是指为了获取被测对象的信息而进行的实验过程。

2、3、4、计量是为了保证量值的统一和准确一致的一种测量，它是利用技术和法制手段实施的一种特殊形式的测量，即把被测量与国家计量部门作为基准或标准的同类单位量进行比较，以确定合格与否，并给出具有法律效力的《检定证书》。

计量的三个主要特征是统一性、准确性和法制性。

由于测量发展的客观需要出现了计量，测量数据的准确可靠，需要计量予以保证，计量是测量的基础和依据，没有计量，也谈不上测量。

测量又是计量联系实际应用的重要途径，可以说没有测量，计量也将失去价值。

计量和测量相互配合，相辅相成7、电压比较、阻抗比较、频率（时间）比较、相位比较、数字比较等。

5、测量中使用比较器可进行五种不同层次的比较：

6、8、第二章测量方法与测量系统一、填空题1、量程范围宽；测量准确度高、测量速度快、易于实现遥测。

2、电信号；电系统3、测试激励信号源。

4、ykx5、平均无故障时间；可信任概率；故障率或失效率；有效度或可用度6、微分方程；脉冲响应函数；传递函数；频率响应函数。

7、0.707；；8、0.707二、判断题：

对错错对错错错三、选择题：

1、ABCDE2、A3、BD4、C5、D四、简答题1、量程＝测量范围上限－测量范围下限＝600－100＝500kPa2、测试系统的静态特性是通过静态标定或静态校准的过程获得的。

静态标定就是在一定的标准条件下，利用一定等级的标定设备对测试系统进行多次往复测试的过程，如下图所示。

3、4、初始值不为零的一阶测量系统，其阶跃响应的微分方程的解为：

由已知条件得：

化解得：

故：

该测量系统的时间常数为8.506秒。

第四章时间与频率的测量一、填空题1、±1量化、标准频率2、测频率比、测时间间隔、测相位差、自检3、量化误差、标准频率误差、频标4、多周期5、增大闸门时间、被计数频率越低6、频率较低、一个周期、频率较高；7、频率准确度、频率稳定度8、连续的二、判断题错错对错对对对错三、选择题DCDCDBACAB四、简答题1、

（1）测量分辨率＝（1/0.1s）＝10Hz

（2）在0.1s的闸门时间内的计数值为：

10KHz×0.1s＝1000，则量化误差的相对值为：

1/1000＝0.1％（3）为了显示不溢出，则在10s的最大闸门时间内计得的值不能超过105，由此可得测量频率的上限值为：

105/10s＝10KHz2、

（1）测频时，在1s的闸门时间内对被测信号的计数值为：

200Hz×1s＝200则量化误差为：

1/200＝0.5％测周时，因为被测信号的频率为200Hz，则一个周期时间为1/200＝0.0005秒。

由于时标为0.1μs，所以被计数频率为1/0.1μs＝10MHz＝107Hz。

在0.0005秒内计得的数为：

107×0.0005＝5000，所以量化误差为：

1/5000＝0.02％

（2）为了确定是采用测频还是测周的方法，必须先得到采用这两种方法的量化误差相等的点，即中界频率：

式中：

fst为测频是选用的闸门时间的倒数；fct为测周时选用的频标信号的频率。

代入数值可得：

，因此当fx小于3162.3Hz时，宜选用测周的方法；当fx大于3162.3Hz时，宜选用测频的方法。

3、

（1）由于f1＝10MHz，则T1＝1/10MHz＝100ns；同理T2＝1/10.001MHz＝99.99ns则被测时间间隔τ＝100×（100－99.99）ns＝1ns。

（2）最大分辨率为：

100ns－99.99ns＝0.01ns＝100ps。

第五章电压测量一、填空题1、0.252、1.413、峰值3.53V4、检波—放大5、宽带放大器带宽内部噪声6、26dBm7、或四位半10μV8、浮置二、判断题对对对错错对错错三、选择题CBBBDBAADBC四、简答题1、

（1），故DVM为四位

（2）分辨力（3），3、2、第六章阻抗测量一、填空题1、寄生电容，寄生电感，损耗2、频率，测试信号电平，直流偏置，温度3、电阻，电容，电感，Q值，电导4、模，相位5、频率覆盖范围，测量量程，测量精度，操作的方便性6、标准元件值的误差，电桥指示器的误差，屏蔽不良引起误差7、并联，串联8、微处理器二、判断题对对对错对错错对三、选择题BAADC四、简答题1、①电桥法优点：

精度高（0.1典型值），使用不同电桥可得到宽频率范围，价格低。

缺点：

需要手动平衡，单台仪器的频率覆盖范围较窄。

②谐振法优点：

可测很高的Q值。

缺点：

需要调谐到谐振，阻抗测量精度低。

③电压电流法优点：

可测量接地器件，适合于探头类测试需要。

缺点：

工作频率范围受使用探头的变压器的限制。

④RF电压电流法优点：

高频范围内具有高的精度（0.1典型值）和宽阻抗范围。

缺点：

工作频率范围受限于探头使用的变压器。

⑤自动平衡电桥法优点：

从低频至高频的宽频率范围，且宽的阻抗测量范围内具有高精度。

缺点：

不能适应更高的频率范围。

⑥网络分析法优点：

高频率范围，当被测阻抗接近特征阻抗时得到高精度。

缺点：

改变测量频率需要重新校准，阻抗测量范围窄。

2、3、第七章信号波形测量一、填空题1、电子枪2、扫描3、X偏转板4、20ms/cm5、非实时，重复6、正弦信号相位7、RC分压或阻容分压8、第一阳或A1第二阳或A2，或G29、连续扫描触发扫描10、锯齿延迟触发电平二、判断题：

错错错对对三、选择题CAACCCB四、简答题1、1为扫描锯齿波线性度不好；2Y放大器引入失真，出现削顶，产生截止失真；3有扫描回线，增辉电路工作不正常。

2、频率：

相差:

3、不考虑倍率开关时，cm，由于倍率开关为“×5”，屏幕上波形偏转增大5倍，所以屏幕上峰与峰之间的距离为cm。

如果采用探头，对输入有10倍衰减，输入示波器的电压减小10倍，相应屏幕上峰与峰之间的距离减小10倍，即cm。

第八章信号的产生一、填空题1、0.72、116.42Hz3、8，2，69，314、100MHz5、PD，LPF，VCO6、频率范围，频率准确度，频率稳定度。

二、判断题：

对错对错错错对三、选择题：

BDCBA四、简答题1、2、锁相环是一个相位负反馈系统，其基本组成部分包括：

鉴相器、环路滤波器和压控振荡器。

鉴相器完成输入与输出信号的相位比较，其输出反映它们之间的相位差。

环路滤波器为一低通滤波器，用于滤除鉴相器输出中的高频成分和噪声。

压控振荡器实现对输入频率的跟踪，它根据鉴相器的输出调整输出频率以降低输出信号与输入信号的相位差，从而实现频率的跟踪。

3、第九章信号分析和频域测量一、填空题1、本振信号2、中频带通滤波器3、7.5KHz4、宽，慢5、中频增益二、判断题：

错对对对错三、选择题：

1、A2、B3、B4、ACD5、CD四、简答题：

1、所谓“实时”频谱仪，直观的理解是能够在被测信号频率变化之前完成测量、分析和显示，但它又不是指单纯意义上的测量时间短、速度快。

一般认为，实时分析是指在长度为T的时段内，完成频率分辨率达到1/T的谱分析；或者待分析信号的带宽小于仪器能够同时分析的最大带宽。

显然，实时的概念与信号带宽及频率分辨率有关。

在要求的频段宽度范围内，如果数据采集、分析速度不小于数据变化速度，这样的分析就是实时的；如果待分析的信号带宽过宽以至超过了最大分析带宽，则分析变成非实时的。

扫频式频谱仪实质是一个中心频率在整个频率范围内可调谐的窄带滤波器。

当改变它的谐振频率时，滤波器就分离出特定的频率分量，从而依次得到被分析信号的谱分量。

因此，这种频谱仪所显示的频谱图是多次调谐之后拼接的结果，分析带宽受限于窄带滤波器的带宽（通常总是小于信号带宽），所以不能进行实时分析。

FFT分析仪是在对信号采样之后，选择一定时间长度的离散采样点进行付氏变换，从而得到频域信息。

由于离散时域信号中已包含了该时段内所有的频率信息，因此可以认为FFT的分析带宽与信号带宽是匹配的，能够实现实时分析。

2、频谱仪的频率分辨率一般指的是该分析仪中频滤波器的最小3dB带宽，它表征了能够将最靠近的两个相邻频谱分量分辨出来的能力。

外差式频谱仪的频率分辨率主要由中频滤波器的带宽决定，最小分辨率还受到本振频率稳定度的影响。

而FFT分析仪的频率分辨率和采样频率及FFT计算的点数有关：

频率分辨率、采样频率fS和分析点数N三者之间的关系为。

3、共需要个滤波器。

4、由于本振并不扫描，即只能分析某一个特定的频率。

而此时分析带宽（调谐回路带宽）大于信号带宽，所得结果是实时的，所以屏幕显示的将是该特定频率上的时域波形。

5、周期方波是由多个纯正弦信号复合而成的，理论上具有无限宽的频谱，每根谱线均位于奇次谐波处。

但工程中通常只考虑主瓣中的谱线，即零频、基波（20KHz）、三次谐波（60KHz），所以频谱仪的扫描宽度至少应覆盖060KHz的范围。

，根据dB与V的单位换算式6、证明：

若已知边频与载波的幅度差为A（dB），有其中S为边频幅度，C为载波幅度。

由于调幅系数m与调幅波边频、载波幅度之间满足式故有∴得证。

第十章线性系统频率特性测量和网络分析一、填空题1、02、端口2，正向反射系数，端口1，反向传输系数3、信号源、S参数测量装置、矢量电压表4、方向性误差5、S21小于1二、判断题：

对错错对错三、选择题：

ADBCA四、简答题：

1、宜采用YIG扫频法，这种扫频方式通常用于产生较高频段的扫频信号，扫频线性好。

2、通常采用外差式差频扫频、全基波多频段联合式扫频、倍频式扫频等方法。

3、较低频段一般用Z参数或Y参数来表述网络特性，测量时需要开路、短路等特定的端口条件。

而高频、微波条件下的电压和电流参数很难测量，且有时不允许人为地将网络端口开路或短路，因此必须应用不同的概念。

在微波网络中应用S参数具有以下优点：

1S参数与惯常使用的增益、衰减、反射系数等物理量联系非常密切；2对电路进行分析或设计时，S参数能全面而严格地表征网络特性，并且便于利用；3S参数较易于测量，只需要一般的反射和传输测量系统或设备即可；4S参数易于用信流图表示，对于分析复杂的组合网络系统非常有利。

4、反射参数测量系统中使用了功率分配器、定向耦合器等微波器件，这些器件的性能通常都不理想。

定向耦合器的方向性或连接部件的失配会造成方向性误差；功率分配器、定向耦合器、转换接头及测试电缆等都存在频率响应，因而造成频响误差；定向耦合器的端口不匹配会造成源失配误差。

在传输参数测量系统中，传输路径因为隔离不佳而产生信号泄漏，由此引起传输泄漏误差（隔离误差）；微波部件的传输频响将产生传输频响误差（跟踪误差）；与反射参数测量类似，端口不匹配会造成源失配误差；另外，由于DUT必须串接在测试信号通路中，失配还会造成负载失配误差。

5、微波网络的反射、传输参数测量中，在已知系统误差来源并建立了误差模型之后，可以利用校准件进行校准测量和误差修正来提高测量经度。

基本思路是：

根据对标准件的实际测量值和误差模型，求出各项误差并将它们的影响从测量值中扣除。

反射/传输参数测量误差的校准和修正的一般步骤如下：

①校准测量：

使用个数等于误差项数的标准件（反射/传输参数均为已知），依次作为DUT进行反射/传输参数测量；②计算误差：

根据已建立的