電子測量復(fù)習(xí)課件

電子測量復(fù)習(xí)1、電子測量的特點有：測量頻率范圍寬、量程范圍寬、測量準(zhǔn)確度高、測量速度快、易于實現(xiàn)遙測

、易于實現(xiàn)測量過程的自動化和測量儀器智能化。2、電子測量的主要內(nèi)容有：

電能量測量、電信號特性測量、電路元件參數(shù)測量、電子設(shè)備的性能測量。某待測電路如題(1)計算負(fù)載RL上電壓U。的值(理論值)o、(2)如分別用輸入電阻只v為120kΩ．和10MΩ的晶體管萬用表和數(shù)字電壓表測量端電壓U。，忽略其他誤差，示值U。各為多少解：（1）Uo=Us=·5V=2.5V(2)當(dāng)Rv=120KΩ時，Uo=×Us=×5V=2.2V當(dāng)Rv=10M時Uo=×Us==×5V=2.46V3、相對誤差定義為

誤差

與真值的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。4、隨機誤差的大小，可以用測量值的

標(biāo)準(zhǔn)偏差

來衡量，其值越小，測量值越集中，測量的

精密度

越高精密度精密度說明儀表指示值的分散性，表示在同一測量條件下對同一被測量進行多次測量時，得到的測量結(jié)果的分散程度。它反映了隨機誤差的影響。精密度高意味著隨機誤差小，測量結(jié)果的重復(fù)性好。比如某電壓表的精密度為0.1V，即表示用它對同一電壓進行測量時，得到的各次測量值的分散程度不大于0.1v。下列各項中不屬于測量基本要素的是C。A、被測對象B、測量儀器系統(tǒng)C、測量誤差D、測量人員下列不屬于測量誤差來源的是B。A、儀器誤差和（環(huán)境）影響誤差B、滿度誤差和分貝誤差C、人身誤差和測量對象變化誤差D、理論誤差和方法誤差二、隨機誤差隨機誤差又稱偶然誤差，是指對同一量值進行多次等精度測量時，其絕對值和符號均以不可預(yù)定的方式無規(guī)則變化的誤差。在相同條件下多次測量同一量時，隨機誤差的---------

A絕對值和符號均發(fā)生變化B絕對值發(fā)生變化，符號保持恒定C符號發(fā)生變化，絕對值保持恒定D絕對值和符號均保持恒定下列不屬于測量誤差來源的是B。A、儀器誤差和（環(huán)境）影響誤差B、滿度誤差和分貝誤差C、人身誤差和測量對象變化誤差D、理論誤差和方法誤差分貝誤差是用

對數(shù)

形式表示的

相對

誤差測量值的數(shù)學(xué)期望M(Ⅹ)，就是當(dāng)測量次數(shù)n趨近無窮大時，它的各次測量值的算術(shù)平均值

一、有效數(shù)字的處理1．有效數(shù)字由于含有誤差，所以測量數(shù)據(jù)及由測量數(shù)據(jù)計算出來的算術(shù)平均值等都是近似值。通常就從誤差的觀點來定義近似值的有效數(shù)字。若末位數(shù)字是個位，則包含的絕對誤差值不大于0.5，若末位是十位，則包含的絕對誤差值不大于5，對于其絕對誤差不大于末·位數(shù)字一半的數(shù)，從它左邊第一個不為零的數(shù)字起，到右面最后一個數(shù)字(包括零)止，都叫做有效數(shù)字。例如：3.1416五位有效數(shù)字，極限(絕對)誤差≤0．000053.142四位有效數(shù)字，極限誤差≤0.00058700四位有效數(shù)字，極限誤差≤0.587×102二位有效數(shù)字，極限誤差≤0.5×1020.087二位有效數(shù)字，極限誤差≤0.00050.807三位有效數(shù)字，極限誤差≤0.00052．函數(shù)信號發(fā)生器在低頻(或超低頻)信號發(fā)生器的家族中，還有一種被稱為函數(shù)信號發(fā)生器，簡稱函數(shù)發(fā)生器，它在輸出正弦波的同時，還能輸出同頻率的三角波、方波、鋸齒波等波形，以滿足不同的測試需求。函數(shù)發(fā)生器的基本工作原理是先由積分電路和觸發(fā)電路產(chǎn)生三角波和方波，然后通過函數(shù)轉(zhuǎn)換器(例如二極管整形網(wǎng)絡(luò))將三角波整形成正弦波。能夠輸出多種信號波形的信號發(fā)生器是函數(shù)信號發(fā)生器。

圖是鎖相環(huán)路的基本方框圖，說明框圖中各部分的作用和工作原理。主要由電壓控制振蕩器(簡稱VCO，其振蕩頻率可由偏置電壓改變。比如改變變?nèi)荻O管兩端直流電壓，就可改變其等效電容，從而改變由它構(gòu)成的振蕩器的頻率)、鑒相器(簡稱PD，其輸出端直流電壓隨其兩個輸入信號的相位差改變)、低通濾波器(簡稱PLF，在這里的作用是濾除高頻成分，留下隨相位差變化的直流電壓)及晶體振蕩器等部分構(gòu)成。該鎖相環(huán)的基本工作原理如下：當(dāng)壓控振蕩器輸出：頻率f2由于某種原因變化時，相應(yīng)相位也產(chǎn)生變化，相應(yīng)相位也產(chǎn)生變化，該相位變化在鑒相器中與基準(zhǔn)晶振頻率f1的穩(wěn)定相位相比較，使鑒相器輸出一個與相位差成比例的電壓ud(t)，經(jīng)過低通濾波器，檢出其直流分量uc(t)，用uc(t)控制壓控振蕩器中壓控元件數(shù)值(如變?nèi)荻O管電容)，從而調(diào)整VCO的輸出頻率f2，使其不但頻率和基準(zhǔn)晶振一致，相位也同步，這時稱為相位鎖定，因此最終VCO的頻率輸出穩(wěn)定度就由晶振頻率f1所決定。

間接合成法即鎖相環(huán)路法，圖3．4—9是它的原理框圖。圖中壓控振蕩器輸出頻率經(jīng)分頻后得到頻率的信號送往鑒相器，與采自晶振輸出經(jīng)n2次分頻的頻率f0/n2的信號進行相位比較，由前面的鎖相環(huán)路的介紹可知，當(dāng)即(3.4-1)6、用峰值電壓表測量某一電壓，若讀數(shù)為1V，則該電壓的峰值為1.41伏。7、示波器熒光屏上，光點在鋸齒波電壓作用下掃動的過程稱為掃描。8、當(dāng)示波器兩個偏轉(zhuǎn)板上都加信號時，顯示的圖形叫李沙育圖形，這種圖形在相位和頻率測量中常會用到。9、示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光熒三部分組成。

下圖是電子示波器組成框圖，說明各部分的作用是什么?電子示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時間校正器、電源幾部分組成。

被觀察的波形①通過Y通道探頭，經(jīng)過衰減加到垂直前置放大器的輸入端，垂直前置放大器的推挽輸出信號②和③經(jīng)過延遲線、垂直末級放大器，輸出足夠大的推挽信號⑨⑩加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板Y1Y2上。由時基發(fā)生器產(chǎn)生線性掃描電壓，經(jīng)水平末級放大器放大后，輸出推挽的鋸齒波信號⑦⑧加到水平偏轉(zhuǎn)板X1、X2上。為了在示波管上得到穩(wěn)定的顯示波形，要求每次掃描的鋸齒波信號起點，應(yīng)對應(yīng)于周期性被顯示信號的同一相應(yīng)點，因此，將被顯示信號③的一部分送到觸發(fā)同步電路，當(dāng)該電路得到的信號相應(yīng)于輸入信號的某個電平和極性，觸發(fā)同步在示波器垂直通道中設(shè)置電子開關(guān)的目的是A。A:實現(xiàn)雙蹤顯示；B:實現(xiàn)雙時基掃描

C:實現(xiàn)觸發(fā)掃描；D:實現(xiàn)同步9、為了在示波器熒光屏上得到清晰而穩(wěn)定的波形，應(yīng)保證信號的掃描電壓同步，即掃描電壓的周期應(yīng)等于被測信號周期的C倍。A:奇數(shù)；B:偶數(shù)；C:整數(shù)；D:2/3示波器熒光屏上，光點在鋸齒波電壓作用下掃動的過程稱為

掃描。當(dāng)示波器兩個偏轉(zhuǎn)板上都加

信號

時，顯示的圖形叫李沙育圖形，這種圖形在

相位

和頻率測量中常會用到。示波管由

電子槍

、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光熒三部分組成。計算題（10分）計算下列波形的幅度和頻率(經(jīng)探頭10:1接入)：(1)V／div位于0.2檔，t／div位于2μs檔。①H＝2div，D＝3div②H＝5div，D＝2div③H＝3div，D＝5div解:(1)

①Uy=0.2V×2div×10=4Vf===167KHz②Uy=0.2V×5diy×10=10Vf===250KHz

③Uy=0.2V×3diy×10=6Vf===100KHz電子計數(shù)法測量頻率(5.2-1)一、電子計數(shù)法測頻原理若某一信號在T秒時間內(nèi)重復(fù)變化了N次，則根據(jù)頻率的定義，可知該信號的頻率fx為電子計數(shù)器測量時間間隔的誤差與測周期時類似，它主要由量化誤差、觸發(fā)誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差三部分構(gòu)成。由測時間間隔的原理框圖5.4—l可以看出，測若考慮噪聲引起的觸發(fā)誤差，那么，用電子計數(shù)器測量信號周期的誤差共有三項，即量化誤差(±1誤差)，標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差和觸發(fā)誤差

7、用計數(shù)器測頻的誤差主要包括：B。A.量化誤差、觸發(fā)誤差B.量化誤差、標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差

C.觸發(fā)誤差、標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差D.量化誤差、轉(zhuǎn)換誤差4．波形因數(shù)、波峰因數(shù)交流電壓的有效值、平均值和峰值間有一定的關(guān)系，可分別用波形因數(shù)(或稱波形系數(shù))及波峰因數(shù)(或稱波峰系數(shù))表示。波形因數(shù)人KF，定義為該電壓的有效值與平均值之比波峰因數(shù)，，定義為該電壓的峰值與有效值之比二、交流電壓的測量方法1．交流電壓測量的基本原理測量交流電壓的方法很多，依據(jù)的原理也不同。其中最主要的是利用交流／直流(AC／DC)轉(zhuǎn)換電路將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后再接到直流電壓表上進行測量。根據(jù)AC／DC轉(zhuǎn)換器的類型，可分成檢波法和熱電轉(zhuǎn)換法。根據(jù)檢波特性的不同，檢波法又可分成平均值檢波、峰值檢波、有效值檢波等。均值電壓表由于均值檢波器檢波靈敏度的非線性特性及輸入阻抗過低，所以以均值檢波器為AC／DC變換器的均值電壓表一般都設(shè)計成放大—檢波式，如圖7．3—4所示。放大器的主要作用是放大被測電壓，提高測量靈敏度，使檢波器工作在線性區(qū)域，同時它的高輸入阻抗可以大大減小負(fù)載效應(yīng)。二、波形換算前已敘述，電壓表度盤是以正弦波的有效值定度的，而均值檢波器的輸出，(即流過電流表的電流)與被測信號電壓的平均值成線性關(guān)系，為此有對于三角波，查表7.3—1，其波形系數(shù)，所以有效值對于方波，查表7．3—正，其波形系數(shù)KF＝1，所以有效值一、峰值檢波器2．波形換算當(dāng)被測電壓為非正弦波時，應(yīng)進行波形換算才能得到被測電壓的有效值。波形換算的原理是：示值Ua相等則峰值Up也相等，由式(7．5-9)和(7．5-10)得峰值(7.5-11)再由表7．3-1給出的波峰因數(shù)得到有效值(7.5-12)上式僅適用于單峰值電壓表。[例2]用峰值電壓表分別測量正弦波、三角波和方波，電壓表均指在l0V位置，問三種波形被測信號的峰值和有效值各為多少?解：按著示值相等峰值也相等的原理和式(7．5—11)，可知三種波形的電壓峰值Up都是因為電壓表就是以正弦波有效值定度的，因此正弦波的有效值就是電壓表表針指示值，即正弦波的f效值U＝10V。對于三角波，根據(jù)式(7．5—12)，有效值對于方波，波峰系數(shù)Kp=1，因此有效值7.9利用單峰值電壓表測量題7．9圖中正弦、方波和三角波的電壓，電壓表讀數(shù)均為5V，問：(1)對每種波形來說，讀數(shù)各代表什么意義?(2)三種波形的峰值、平均值、有效值各為多少?

答：（1）對于單峰值電壓表按示值相等峰值也相等的原理,對每種波形來說，讀數(shù)各代表三種波形的峰值為（2）1、因為電壓表就是以正弦波有效值定度的，因此正弦波的有效值就是電壓表表針指示值即正弦波的有效值U＝5V