電子測量復(fù)習(xí)題學(xué)生

1、國際單位制中的七個基本單位。長度單位米(m)，質(zhì)量單位千克(kg)，時間單位秒(s)，溫度單位開爾文(K)，電流單位安培(A)，物質(zhì)的量的單位摩爾(mol)，發(fā)光強(qiáng)度單位坎德拉(cd)。誤差的概念及表示方法。誤差就是測量值（或稱測定值、測值）與真值之差。誤差=測量值-真值絕對誤差及相對誤差的計算。絕對誤差x=x-A0 相對誤差=x/A0*100%檢定量程為100A的一級電流表，在50A的刻度上，標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)為49A，問此電流表是否合格？（類似儀表檢定問題）P19 m=(x-x0)/xm*100%=1.0%=1.0% 合格誤差的分類。隨機(jī)誤差的特點。系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差。隨機(jī)誤差大小和方向

2、都不固定，也無法測量或校正。隨機(jī)誤差產(chǎn)生于多種因素的同時作用，這些因素互不相關(guān)，沒有規(guī)律，如噪聲干擾、電磁場的變化、空氣擾動、大地微震等無規(guī)律的微小因素，這些因素的綜合會對測量值產(chǎn)生可以察覺到的影響。對某系統(tǒng)的輸出電壓進(jìn)行12次等精度測量，測得數(shù)值為32.49，32.46，32.52，32.50，32.48，32.52，32.47，32.50，32.51，32.47，32.49，32.51。若要求在P=95%的置信概率下，則該電壓測量值在多大的置信區(qū)間？（給出t分布表。類似計算置信區(qū)間）P29 1.電感的算術(shù)平均值=32.493mH 電感的標(biāo)準(zhǔn)差估值s(L)= = 0.060mH 算術(shù)平均值標(biāo)

3、準(zhǔn)差估值 s() =0.060/=0.017mH 2.查表由n-1=11及P=0.95，差得t=2.20 3.估計電感L的置信區(qū)間-ts(),+ts(),其中ts()=2.20*0.017=0.0374mH 則在95%的置信概率下，電感L的置信區(qū)間為32.4556mH, 32.5304檢驗粗大誤差的常見方法，會用三種檢驗方法檢驗粗大誤差。萊特檢驗法、格拉布斯檢驗法、中位數(shù)檢驗法削弱系統(tǒng)誤差的典型技術(shù)（有零示法、替代法、交換法和微差法），及各種測量方法的特點。零示法：在測量過程中，只需判斷檢流計中有無電流，因此只要標(biāo)準(zhǔn)直流電壓準(zhǔn)確度高，檢流計靈敏度高，測量的準(zhǔn)確度就高。替代法：在替代過程中，測量

4、電路及儀器的工作轉(zhuǎn)態(tài)和示值均保持不變，故測量中的恒定系差對測量結(jié)果不產(chǎn)生影響，測量的準(zhǔn)確度主要取決于標(biāo)準(zhǔn)已知量的準(zhǔn)確度及指示器的靈敏度。交換法（對照法）：當(dāng)估計由于某些因素可能使測量結(jié)果產(chǎn)生單一方向的系統(tǒng)誤差時，可以進(jìn)行兩次測量。利用交換被測量在測量系統(tǒng)中的位置或測量方向等辦法，設(shè)法使兩次測量中誤差源對被測量的作用相反。對照兩次測量值，可以檢查出系統(tǒng)誤差的存在。對兩次測量值取平均值，將大力消弱系統(tǒng)誤差的影響。微測法：在實際測量中，標(biāo)準(zhǔn)量不是一定是連續(xù)可變的，這是只要標(biāo)準(zhǔn)量與被測量的差別較小，那么它們的作用相互抵消的結(jié)果也會使指示儀器的誤差對測量的影響大大減弱。等精度測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理。1) 對

5、測量值進(jìn)行修正，列出測量值xi 的數(shù)據(jù)表2) 計算算術(shù)平均值 3) 列出殘差 4) 按貝塞爾公式計算標(biāo)準(zhǔn)差的估值 5) 按萊特準(zhǔn)則 ,或格拉布斯準(zhǔn)則 , 檢查和剔除粗大誤差；若有粗大誤差，應(yīng)逐一剔除后，重新計算 , 和s，再判別直到無粗大誤差； 6) 判斷有無系統(tǒng)誤差，如有應(yīng)查明原因，修正或消除系統(tǒng)誤差后重新測量； 7) 算術(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差的估計值 8) 寫出最后結(jié)果的表達(dá)式，即 式中k為置信因子，可查表2.4。 jmjjxxfy1誤差傳遞公式計算。絕對誤差： 相對誤差：有效數(shù)字和近似運(yùn)算。有效數(shù)字，是指在測量數(shù)值中，從最左邊一位非零數(shù)字起到含有誤差的那位存疑數(shù)為止的所有各位數(shù)字。近似運(yùn)算法則：

6、1) 在近似數(shù)加減運(yùn)算時，各運(yùn)算數(shù)據(jù)以小數(shù)位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)為準(zhǔn)，其余各數(shù)據(jù)可多取一位小數(shù)，但最后結(jié)果應(yīng)與小數(shù)位數(shù)最少的數(shù)據(jù)小數(shù)位相同。例 求2643.0 987.7十4.187 0.2354= ？2643.0 987.7 4.19 0.24 3635.133635.1 2) 在近似數(shù)乘除運(yùn)算時，各運(yùn)算數(shù)據(jù)以有效位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)為準(zhǔn)，其余各數(shù)據(jù)要比有效位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)多取一位數(shù)字，而最后結(jié)果應(yīng)與有效位數(shù)最少的數(shù)據(jù)位數(shù)相同。例：462.80.64 1.22 = 242.780332.4信號發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo)。1.頻率范圍：指信號發(fā)生器所產(chǎn)生信號的頻率范圍，該范圍內(nèi)既可連續(xù)又可由若干頻段或一

7、系列離散頻率覆蓋，在此范圍內(nèi)應(yīng)滿足全部誤差要求。 2.頻率準(zhǔn)確度：頻率準(zhǔn)確度是指信號發(fā)生器度盤（或數(shù)字顯示）數(shù)值與實際輸出信號頻率間的偏差，通常用相對誤差表示3. 頻率穩(wěn)定度: 頻率穩(wěn)定度指標(biāo)要求與頻率準(zhǔn)確度相關(guān)，頻率準(zhǔn)確度是由頻率穩(wěn)定度來保證的。頻率穩(wěn)定度是指其它外界條件恒定不變的情況下，在規(guī)定時間內(nèi)，信號發(fā)生器輸出頻率相對于預(yù)調(diào)值變化的大小。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，頻率穩(wěn)定度又分為短期頻率穩(wěn)定度和長期頻率穩(wěn)定度。 短期：15分鐘內(nèi) 長期：3小時內(nèi) 4.失真度與頻譜純度: 定義 測量：低頻信號發(fā)生器用失真系數(shù) 高頻信號發(fā)生器用頻譜純度 5. 輸出阻抗：低頻信號發(fā)生器電壓輸出端的輸出阻抗一般為600（或

8、1k）功率輸出端依輸出匹配變壓器的設(shè)計而定，通常有50、75、150、600和5 k等檔 。高頻信號發(fā)生器一般僅有50或75檔。信號發(fā)生器輸出電壓的讀數(shù)是在匹配負(fù)載的條件下標(biāo)定的，若負(fù)載與信號源輸出阻抗不相等，則信號源輸出電壓的讀數(shù)是不準(zhǔn)確的。 6. 輸出電平：輸出電平指的是輸出信號幅度的有效范圍，即由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的信號發(fā)生器的最大輸出電壓和最大輸出功率在其衰減范圍內(nèi)所得到輸出幅度的有效范圍。 7.調(diào)制特性：高頻信號發(fā)生器在輸出正弦波的同時，一般還能輸出一種或一種以上的已被調(diào)制的信號，多數(shù)情況下是調(diào)幅AM信號和調(diào)頻FM信號，有些還帶有調(diào)相和脈沖調(diào)制PM等功能。13.低頻信號發(fā)生器按結(jié)構(gòu)不同可分

9、為波段式和差頻式。這兩種信號發(fā)生器的組成及特點。答：波段式信號發(fā)生器輸出頻率由主頻器確定，通常由RC振蕩器產(chǎn)生低頻正弦波，經(jīng)電壓放大達(dá)到電壓輸出幅度的要求，有電位器和衰減器調(diào)節(jié)輸出。這種信號發(fā)生器帶負(fù)載能力弱，只能提供電壓輸出。 差頻式信號發(fā)生器由變頻振蕩器f1和固定頻率振蕩器f2通過混頻器產(chǎn)生兩者差頻信號f0=f1-f2，再通過低頻濾波器除去混頻器中高頻成分，在經(jīng)過放大衰減輸出，得到所需要的低頻信號。最大的特點是頻率覆蓋范圍大，容易做到整個低頻段內(nèi)頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)而不用更換波段，且輸出電平也比較穩(wěn)定。14.波段劃分問題答：15.高頻信號發(fā)生器的組成及特點。答：16.頻率合成的三種方法。答：直接

10、模擬頻率合成法，直接數(shù)字頻率合成法和間接鎖相式合成法（間接合成法）。17.直接模擬頻率合成、直接數(shù)字頻率合成及鎖相合成的原理及特點。答：直接模擬頻率合成原理：利用倍頻、分頻和混頻以及濾波技術(shù)，對一個或多個基準(zhǔn)頻率進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算來產(chǎn)生所需頻率的方法，稱為直接合成法，由于大多是采用模擬電路來實現(xiàn)的，所以又稱為直接模擬頻率合成，特點是頻率分辨力高、頻率切換快（毫秒級）、電路龐大、復(fù)雜 -現(xiàn)不用它做信號源。直接數(shù)字頻率合成原理：93頁直接數(shù)字頻率合成特點：它可以產(chǎn)生任意波形。從上述直接數(shù)字頻率合成的原理可知，其輸出波形取決于波形存儲器的數(shù)據(jù)。因此，產(chǎn)生任意波形的方法取決于向該存儲器（RAM）提供數(shù)據(jù)的方

11、法。1)表格法2)數(shù)學(xué)方程法3)折線法4)作圖法5)復(fù)制法。間接鎖相式合成法原理：間接合成法即鎖相合成法，它是利用鎖相環(huán)（PLL）的頻率合成方法。1.基本鎖相環(huán)路： 18、直接數(shù)字頻率合成方法中，頻率的計算問題。輸出頻率為一般表達(dá)式為：式中K為頻率碼，是個32位的二進(jìn)制值，可寫成：所以，又得：19、基本鎖相環(huán)路的組成及其工作過程基本鎖相環(huán)路是由相位比較器、壓控振蕩器和環(huán)路濾波器組成的閉合環(huán)路。鎖相環(huán)路的工作過程就是通過頻率牽引，達(dá)到相位鎖定的過程20、計算鎖相環(huán)的輸出頻率范圍及步進(jìn)頻率。（建議看作業(yè)題）倍頻鎖相環(huán)：當(dāng)環(huán)路鎖定時，PD兩輸入頻率相等，f0=Nfi分頻鎖相還：fi=N f0混頻鎖相

12、環(huán)： 4、頻率合成單元：1）、組合環(huán)：所以 2)多環(huán)合成單元：所以21、測量頻率的常用方法1、模擬法：1）頻響法：a、電橋法，b、諧振法 2）比較法：a、拍頻法，b、差頻法，c、示波法（1、李沙育圖形法，2、測周期法）2、計數(shù)法：1）：電容充放電式 2）：電子計數(shù)式22、電子計數(shù)法測頻及測周原理1、測頻原理：根據(jù)頻率的定義，若某一信號在T秒時間內(nèi)重復(fù)變化了N次，則該信號的頻率為：實現(xiàn)測頻原理：定時計數(shù)，實質(zhì)：比較法；2、測周原理：圖見課本121頁或者ppt，當(dāng)輸入信號未正弦波時，圖中各點波形如圖所示，被測量信號經(jīng)放大整形后，形成控制閘門脈沖信號，其寬度等于被測信號的周期Tx。晶體振蕩器的輸出或

13、經(jīng)過倍頻后得到頻率為fc的標(biāo)準(zhǔn)信號，其周期為Tc，加于主門輸出端，在閘門時間Tx內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)頻率脈沖信號通過閘門形成計數(shù)脈沖，送至計數(shù)器計數(shù)，經(jīng)譯碼顯示計數(shù)值N。23、電子計數(shù)器測量頻率的誤差分析誤差分析計算：又因為可得電子計數(shù)法引起的頻率測量相對誤差由計數(shù)器計數(shù)脈沖相對誤差和標(biāo)準(zhǔn)時間相對誤差兩部分組成的。1）；量化誤差：在測頻時，主門的開啟時刻與計數(shù)脈沖之間的時間關(guān)系是不想關(guān)的，也就是說他們在時間軸上的相對位置是隨機(jī)的。N=1 N=fxT2）閘門時間誤差：T=mTc=m(1/fc) 電子計數(shù)器測量周期的誤差分析。1)用計數(shù)器直接測周的誤差主要有三項，即量化誤差、轉(zhuǎn)換誤差以及標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。2)采用

14、多周期測量可提高測量準(zhǔn)確度；3)提高標(biāo)準(zhǔn)頻率，可以提高測周分辨力；4)測量過程中盡可能提高信噪比VmVn。什么是中界頻率？推導(dǎo)中界頻率公式。測頻、測周誤差相等的頻率稱為中界頻率。多周期測量有什么優(yōu)點。1）不管頻率高低其精度是相同的。2）1誤差相對小得多。 通用計數(shù)器一般具有多種功能，具體有哪些，原理是什么。通用計數(shù)器系列產(chǎn)品很多，但大多都具有：測量頻率、周期、多周期平均、時間間隔、自檢、頻率比、累加計數(shù)、計時等功能。采用內(nèi)插法計數(shù)器提高測時分辨率的原理。以恒流源對電容器C充電，設(shè)充電時間為T1，而以(k-1)T1（可近似為kT1）時間緩慢放電，當(dāng)放電到原電平時，所經(jīng)歷的時間為： T1=T1+(

15、k-1)T1=kT1，即得到T1的k倍時間擴(kuò)展。在kT1時間內(nèi)對時標(biāo)計數(shù)。29什么是調(diào)制域？ 調(diào)制域即指由頻率軸(F)和時間軸(T)共同構(gòu)成的平面域調(diào)制域測量技術(shù)是對時域和頻域測量技術(shù)的補(bǔ)充和完善。30交流電壓的三種表征形式及相互轉(zhuǎn)換。交流電壓表的定度標(biāo)準(zhǔn)？ 交流電壓可以用峰值、平均值、有效值、波形系數(shù)以及波峰系數(shù)來表征。 轉(zhuǎn)換：交流電壓表都按照正弦波電壓有效值進(jìn)行定度的31什么是電壓分貝值？分貝值是被測量與同類的某一基準(zhǔn)量比值的對數(shù)。常用的被測量是功率和電壓。電壓分貝值：由P=UI=U2/R關(guān)系式可得電壓比的對數(shù)32三種檢波方式的特點？ 1.平均值檢波：其最大特點是檢波器的充放電時間常數(shù)相同

16、，特別適用于對連續(xù)波的測量。2. 峰值檢波：它的充電時間常數(shù)很小，即使是很窄的脈沖也能很快充電到穩(wěn)定值，當(dāng)中頻信號消失后，由于電路的放電時間常數(shù)很大，檢波的輸出電壓可在很長一段時間內(nèi)保持在峰值上。3. 準(zhǔn)峰值檢波：這種檢波器的沖放點時間常數(shù)介于平均值于峰值之間，在測量周期內(nèi)的檢波器輸出既與脈沖幅度有關(guān)，又與脈沖重復(fù)頻率有關(guān)，其輸出與干擾對聽覺造成的效果相一致。33數(shù)字電壓表的主要工作特性？ 1. 測量范圍（量程劃分，各量程范圍，超量程能力） 2.分辨率：數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位1個字所代表的電壓值，稱做儀表的分辨率3.測量誤差： 數(shù)字電壓表的固有誤差用絕對誤差表示4. 測量速率： 測量速

17、率是每秒鐘對被測電壓的測量次數(shù)或測量一次所需的時間5. 輸入阻抗與輸入電流：目前，多數(shù)數(shù)字電壓表的輸入級用場效應(yīng)管組成，在小量程上，其輸入阻抗可高達(dá)104M以上，在大量程時(如00V、1000 V等)，由于使用了分壓器，輸入阻抗一般為10M。 6. 響應(yīng)時間： 響應(yīng)時間是DVM跟蹤輸入電壓突變所需的時間。7.抗干擾能力串模抑制比和共模抑制比：數(shù)字電壓表的內(nèi)部干擾有漂移及噪聲，外部干擾有串模干擾及共模干擾。 34.雙斜積分式AD轉(zhuǎn)換器的工作原理及特點。工作原理：由模擬電路和數(shù)字電路兩部分組成。包括積分器、2個比較器、2個計數(shù)器及邏輯控制電路。 通過積分器的兩次積分,第一次是對輸入電壓Ui做定時（

18、Ti）積分，第二次是對基準(zhǔn)點呀做定值積分，得到與輸入電壓的平均值成正比的時間間隔T2,實現(xiàn)V-T轉(zhuǎn)換。在T2時間內(nèi)對時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)，最后完成電壓-數(shù)字轉(zhuǎn)換。三個時期：準(zhǔn)備期、取樣（第一次積分）期、比較（第二次積分）期。特點： 1.抗串模干擾能力強(qiáng) 2.對積分元件及時鐘信號的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度要求大為 降低 3.測量靈敏度高 4.測量速度慢是其主要缺點 5.積分器、比較器中運(yùn)放的零點漂移會帶來轉(zhuǎn)移誤差35. 逐次比較式AD轉(zhuǎn)換器的工作原理及特點。 工作原理：用被測電壓和一可變的已知電壓（基準(zhǔn)電壓）進(jìn)行比較，直至達(dá)到平衡，測出被測電壓。所謂逐次逼近比較，就是將基準(zhǔn)電壓分成若干基準(zhǔn)碼，位置電壓按指令與

19、最大的一個碼（通過D/A轉(zhuǎn)換）進(jìn)行比較，逐次減少，比較時大者棄，小者留，直至逼近被測電壓。特點：逐次逼近比較式A/D轉(zhuǎn)換器采用對分搜索逐次逼近的直接比較方法，轉(zhuǎn)換速度快，但由于與被測電壓比較，也容易受到干擾。逐次逼近，只能逼近，不能完全與被測電壓相等。若要減小誤差，只有增加位數(shù)。 但位數(shù)增加，電路復(fù)雜，成本提高，關(guān)鍵是末位比較電壓太小易受干擾噪聲影響以至無法工作。36.余數(shù)循環(huán)比較式AD轉(zhuǎn)換器的工作原理。工作原理：完成一次全部比較程序之后，的相差的余數(shù)（剩余誤差）保存下來，放大后再比較一次，若有誤差再比較一次，這樣反復(fù)循環(huán)比較下去，則分辨率可以無限提高。特點：(1)分辨力高 目前余數(shù)循環(huán)比較式

20、A/D的分辨力還僅限于 10-610-7量級。 (2)轉(zhuǎn)換速度快 完成一次22bit轉(zhuǎn)換約需1.6ms時間，。37.數(shù)字多用表涉及到的轉(zhuǎn)換原理。數(shù)字多用表DMM ( Digital MultiMeter)是具有測量直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流及電阻等多種功能的數(shù)字測量儀器。 AC/DC變換將交流電壓變換（檢波）得到直流的峰值、平均值和有效值I/V變換 基于歐姆定律，將被測電流通過一個已知的取樣電阻，測量取樣電阻兩端的電壓，即可得到被測電流。為實現(xiàn)不同量程的電流測量，可以選擇不同的取樣電阻。Z/V變換同樣基于歐姆定律。對于純電阻，可用一個恒流源流過被測電阻，測量被測電阻兩端的電壓，即可

21、得到被測電阻阻值。38.示波管（CRT）的組成及結(jié)構(gòu)原理。示波管屬于電真空器件，又稱為陰極射線管（CRT）陰極射線示波管結(jié)構(gòu)簡述示波器的波形顯示原理。 （1）模擬式通用示波器（采用單束示波管實現(xiàn)顯示，當(dāng)前 最通用的示波器）。 （2）數(shù)字式數(shù)字存儲示波器（采用A/D、DSP等技術(shù)實現(xiàn)的數(shù)字化示波器）。通用模擬示波器的組成及各部分的主要作用。探頭基本作用是便于直接在被測源上探測信號和提高示波器的輸入阻抗，從而展寬示波器的實際使用頻帶。輸入衰減器是用來衰減輸入信號，以保證顯示在顯示屏上的信號不致因過大而失真。延遲線能保證在屏幕上可以掃描出包括上升時間在內(nèi)的脈沖全過程。Y放大器使示波器具有觀測微弱信號

22、的能力。觸發(fā)電路用來產(chǎn)生周期與被測信號有關(guān)的觸發(fā)脈沖。X放大器是為了產(chǎn)生掃描電壓，以顯示隨時間變化的信號。示波器的多蹤顯示及雙時基掃描原理。多蹤顯示：在單線示波的基礎(chǔ)上增加了電子開關(guān)，利用分時復(fù)用的原理，分別把多個垂直通道的信號輪流接到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板上，最終實現(xiàn)多個波形的同時顯示。雙時基掃描：雙時基示波器有兩個獨立的觸發(fā)和掃描電路，特別適用于在觀察一個脈沖序列的同時，仔細(xì)觀察其中一個或部分脈沖的細(xì)節(jié)。通用示波器的主要技術(shù)指標(biāo)。A帶寬、上升時間。B掃描速度。C偏轉(zhuǎn)靈敏度D輸入阻抗。E掃描方式F觸發(fā)特性節(jié)的信號采集處理技術(shù)。采樣方式，采樣速率，采集器件，采樣存儲器，觸發(fā)功能，采樣速率與記錄長度，有效比特分辨率。44 p282（1）電感線圈 (2) 電容器 (3)45/4647.(1) 靜態(tài)頻率特性測量-點頻法 (2) 動態(tài)頻率特性測量掃頻法 48頻譜儀的分類。答：從工作原理上可分為模擬式與數(shù)字式兩大類，模擬式頻譜儀是以模擬濾波器為基礎(chǔ)的；數(shù)字式頻譜儀是以數(shù)字濾波器或快速傅里葉變換為基礎(chǔ)的。分類如下：掃頻式頻譜分析儀的工作原理。答：掃頻的本振與