电子测量与仪器课后答案
- 格式:doc
- 大小:1.03 MB
- 文档页数:19
《电子测量与仪器》习题参考答案习题1一、填空题1.比较法;数值;单位;误差。
2.电子技术;电子技术理论;电子测量仪器。
3.频率;电压;时间。
4.直接测量;间接测量;时域测量;频域测量;数据域测量。
5.统一性;准确性;法制性。
6.国家计量基准;国家副计量基准;工作计量基准。
7.考核量值的一致性。
8.随机误差;系统误差;粗大误差。
9.有界性;对称性。
10.绝对值;符号。
11.准确度;精密度。
12.2Hz ;0.02%。
13.2/3;1/3~2/3。
14.分组平均法。
15.物理量变换;信号处理与传输;测量结果的显示。
16.保障操作者人身安全;保证电子测量仪器正常工作。
二、选择题1.A 2.C 3.D 4.B 5.B 6.D 7.A 8.B 9.B 10.D 三、简答题1.答:测量是用被测未知量和同类已知的标准单位量比较,这时认为被测量的真实数值是存在的,测量误差是由测量仪器和测量方法等引起的。
计量是用法定标准的已知量与同类的未知量(如受检仪器)比较,这时标准量是准确的、法定的,而认为测量误差是由受检仪器引起的。
由于测量发展的客观需要才出现了计量,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,才能在国民经济中发挥重要作用。
2.答:量值的传递的准则是:高一级计量器具检定低一级计量器具的精确度,同级计量器具的精确度只能通过比对来鉴别。
3.答:测量误差是由于电子测量仪器及测量辅助设备、测量方法、外界环境、操作技术水平等多种因素共同作用的结果。
产生测量误差的主要原因有:仪器误差、影响误差、理论误差和方法误差、人身误差、测量对象变化误差。
按照误差的性质和特点,可将测量误差分为随机误差、系统误差、粗大误差三大类。
误差的常用表示方法有绝对误差和相对误差两种。
四、综合题1.解:绝对误差 ΔX 1=X 1-A 1=9-10=-1V ΔX 2=X 2-A 2=101-100=1V相对误差 11111%100100%A X A γ-=-∆=⨯= 22211%100100%A X A γ=∆=⨯=2.解:ΔI m1=1m γ× X m1=±0.5%×400=±2mA ,示值范围为100±2mA ;ΔI m2=2m γ× X m2 =±1.5%×100=±1.5mA ,示值范围为100±1.5mA 。
参考答案第一章习题解答1.1 解:测量是人类认识和改造世界的一种重要手段。
测量是通过实验方法对客观事物取得定量数据的过程。
其实测量和我们每个人都有着密切的联系,人们或多或少都对它有一定的了解。
关于测量的科学定义,可以从狭义和广义两个方面进行阐述。
狭义而言,测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。
在测量过程中,人们借助专门的设备,把被测对象直接或间接地与同类已知单位进行比较,取得用数值和单位共同表示的测量结果。
广义而言,测量不仅对被测的物理量进行定量的测量,而且包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。
例如,故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。
电子测量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。
它是测量学和电子学互相结合的产物;也是在科学研究、生产和控制中,人们为了对被测对象所包含的信息进行定性分析、定量掌握所采取的一系列电子技术措施;是分析事物,做出有关判断和决策的依据。
在电子测量过程中,以电子技术理论为依据,以电子测量仪器为手段,对各种电量、电信号、电路特性和元器件参数进行测量,还可以通过传感器对各种非电量进行测量。
严格地讲,电子测量是指利用电子技术对电子学中有关物理量所进行的测量。
1.2 解:电子测量的范围十分广泛,从狭义上来看,对电子学中电的量值的测量是最基本、最直接的电子测量,其内容有以下几个方面:(1)电能量的测量,如测量电流、电压、功率等。
(2)电子元件和电路参数的测量,如测量电阻、电容、电感、品质因数及电子器件的其他参数等。
(3)电信号的特性和质量的测量,如测量信号的波形、频谱、调制度、失真度、信噪比等。
(4)基本电子电路特性的测量,如测量滤波器的截止频率和衰减特性等。
(5)特性曲线的测量,如测量放大器幅频特性曲线与相频特性曲线等。
1.3 解:精密度(δ)说明仪表指示值的分散性,表示在同一测量条件下对同一被测量进行多次测量时,得到的测量结果的分散程度。
2.4 有一个100V 的被测电压,假设用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?答: 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%100%%1001⨯•≤⨯∆=xs x x xm x γ %5.1%100100%5.0300=⨯⨯=〔2〕对量程为0-100V 、±1.0级电压表,同样根据公式有%100%%1002⨯•≤⨯∆=xs x x xm x γ %0.1%100100%0.1100=⨯⨯=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。
2.9 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 答:〔1〕绝对误差V V V A x x 5450445-=-=-=∆ 〔2〕相对误差%12.1%1004455%100-=⨯-=⨯∆=x x x γ 〔3〕引用误差%0.1%1005005%100-=⨯-=⨯∆=m m x x γ 〔4〕修正值V x c 5=∆-=2.10 对某电阻进行等精度测量10次,数据如下〔单位k Ω〕: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。
答:1〕.将测量数据按先后次序列表。
2〕.用公式∑=nii x n x 1求算术平均值。
9935.010998.0993.0992.0)(11011021=+++=+++=∑ V V V n x3〕.用公式x x i i -=ν求每一次测量值的剩余误差,并填入上表中。
可编辑修改精选全文完整版习题一1.1 解释名词:①测量;②电子测量。
答:测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
在这个过程中,人们借助专门的设备,把被测量与标准的同类单位量进行比较,从而确定被测量与单位量之间的数值关系,最后用数值和单位共同表示测量结果。
从广义上说,凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量;从狭义上说,电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。
1.2 叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点,并各举一两个测量实例。
答:直接测量:它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。
如:用电压表测量电阻两端的电压,用电流表测量电阻中的电流。
间接测量:利用直接测量的量与被测量之间的函数关系,间接得到被测量量值的测量方法。
如:用伏安法测量电阻消耗的直流功率P,可以通过直接测量电压U,电流I,而后根据函数关系P=UI,经过计算,间接获得电阻消耗的功耗P;用伏安法测量电阻。
组合测量:当某项测量结果需用多个参数表达时,可通过改变测试条件进行多次测量,根据测量量与参数间的函数关系列出方程组并求解,进而得到未知量,这种测量方法称为组合测量。
例如,电阻器电阻温度系数的测量。
1.3 解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义,并列举测量实例。
答:偏差式测量法:在测量过程中,用仪器仪表指针的位移(偏差)表示被测量大小的测量方法,称为偏差式测量法。
例如使用万用表测量电压、电流等。
零位式测量法:测量时用被测量与标准量相比较,用零示器指示被测量与标准量相等(平衡),从而获得被测量从而获得被测量。
如利用惠斯登电桥测量电阻。
微差式测量法:通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量值。
如用微差法测量直流稳压源的稳定度。
1.4 叙述电子测量的主要内容。
答:电子测量内容包括:(1)电能量的测量如:电压,电流电功率等;(2)电信号的特性的测量如:信号的波形和失真度,频率,相位,调制度等;(3)元件和电路参数的测量如:电阻,电容,电感,阻抗,品质因数,电子器件的参数等:(4)电子电路性能的测量如:放大倍数,衰减量,灵敏度,噪声指数,幅频特性,相频特性曲线等。
《电子测量与仪器》习题参考答案习题1一、填空题1.比较法;数值;单位;误差。
2.电子技术;电子技术理论;电子测量仪器。
3.频率;电压;时间。
4.直接测量;间接测量;时域测量;频域测量;数据域测量。
5.统一性;准确性;法制性。
6.国家计量基准;国家副计量基准;工作计量基准。
7.考核量值的一致性。
8.随机误差;系统误差;粗大误差。
9.有界性;对称性。
10.绝对值;符号。
11.准确度;精密度。
12.2Hz ;0.02%。
13.2/3;1/3~2/3。
14.分组平均法。
15.物理量变换;信号处理与传输;测量结果的显示。
16.保障操作者人身安全;保证电子测量仪器正常工作。
二、选择题1.A 2.C 3.D 4.B 5.B 6.D 7.A 8.B 9.B 10.D三、简答题1.答:测量是用被测未知量和同类已知的标准单位量比较,这时认为被测量的真实数值是存在的,测量误差是由测量仪器和测量方法等引起的。
计量是用法定标准的已知量与同类的未知量(如受检仪器)比较,这时标准量是准确的、法定的,而认为测量误差是由受检仪器引起的。
由于测量发展的客观需要才出现了计量,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,才能在国民经济中发挥重要作用。
2.答:量值的传递的准则是:高一级计量器具检定低一级计量器具的精确度,同级计量器具的精确度只能通过比对来鉴别。
3.答:测量误差是由于电子测量仪器及测量辅助设备、测量方法、外界环境、操作技术水平等多种因素共同作用的结果。
产生测量误差的主要原因有:仪器误差、影响误差、理论误差和方法误差、人身误差、测量对象变化误差。
按照误差的性质和特点,可将测量误差分为随机误差、系统误差、粗大误差三大类。
误差的常用表示方法有绝对误差和相对误差两种。
四、综合题1.解:绝对误差 ΔX 1=X 1-A 1=9-10=-1VΔX 2=X 2-A 2=101-100=1V相对误差 11111%100100%A X A γ-=-∆=⨯=22211%100100%A X A γ=∆=⨯=2.解:ΔI m1=1m γ× X m1=±0.5%×400=±2mA ,示值范围为100±2mA ;ΔI m2=2m γ× X m2 =±1.5%×100=±1.5mA ,示值范围为100±1.5mA 。
课后习题
目前本课程教材选用北京理工大学出版社出版的《电子测量技术与仪器》主编王川2010年7月第一版,教学过程中在教材里选择合适的习题作为课后习题,参考答案如下:
第一章
1-1见教材P4
1-2见教材P5
1-3 Δx1=1v,Δx2 =1v ,γA1=10% , γA2=1%
1-4 (1)Δx=0.03v ,c=-0.03v
(2) γA=0.86%
(3)1.0级
第二章
2-1见教材P13-14
2-3见教材P23
2-4见教材P26
第三章
3-2
正弦波三角波方波
有效值表 1.77V 1.44V 2.5V
均值表 1.77V 1.39V 2.76V
峰值表 1.77V 1.77V 1.77V
3-3选均值表较为合适,均值表的波形误差相对较小
3-6见教材P57-59
3-10(1)甲为4位乙为4位半
(2)当乙的基本量程为2V时,乙具有超量程能力,甲没有超量程能力
(3)0.01mV
第四章
4-1见教材P98-99
4-4(1)先让所用通道的垂直耦合接地,确定电压为零的位置,然后换到直流耦合,测量高低电平的电压大小。
(2)分别读取方波波形上升沿10%—90%的时间长度与下降沿90%—10%的时间长度,即为前沿时间和后沿时间。
4-11见教材P117
第五章
5-2见教材P134
5-9见教材P146
第六章
6-2见教材P168-169
6-3见教材P165-166
6-5测频量化误差分别为±0.00001%,±0.0001%,±0.001%。
15秋福师《电子测量与仪器》在线作业一满分答案一、单选题(共 20 道试题,共 40 分。
)1. 若马利科夫判据成立,则说明测量结构中含有()。
A. 随机误差B. 粗大误差C. 恒值系差D. 累进性系差正确答案:D2. 下述方法中,能减小系统误差的有()。
A. 统计平均;交换法B. 交换法;加权平均C. 交换法;经高一级计量标准检定后以表格等方式加以修正D. 加权平均;经高一级计量标准检定后以表格等方式加以修正正确答案:C3. 阻抗测量的频率范围达到DC至300MHz的阻抗测量法是()A. 电桥法B. 电压电流法C. 谐振法D. 自动平衡电桥法正确答案:A4. 主体认识论层次的信息比客体认识论层次信息具有丰富得多的内涵。
并不是因为:()。
A. 认识的主体具有想象力B. 认识的主体具有感觉能力C. 认识的主体具有理解能力D. 认识的主体具有目的性正确答案:A5. 在通用计数器测量低频信号的频率时,采用倒数计数器是为了()。
A. 测量低频周期B. 克服转换误差C. 测量低频失真D. 减小测频时的量化误差影响正确答案:D6. 在双斜式积分DVM中,积分过程可简述为()。
A. 对被测信号定值正向积分,对基准电压定时反向积分B. 对被测信号定时正向积分,对基准电压定值反向积分C. 对被测信号定时正向积分,对基准电压定时反向积分D. 对被测信号定值正向积分,对基准电压定值反向积分正确答案:B7. 用电子计数器测量某一频率为10KHz的信号,其信噪比为S/N=40dB ,利用下列()测量方案测量误差最小(已知计数器标准频率误差△f0/f0=1×108)。
A. 测频,闸门时间1sB. 测周,时标 1μsC. 周期倍乘 N=1000,时标1μsD. 周期倍乘N=10,时标0.1μs正确答案:C8. 在示波器垂直通道中设置电子开关的目的是()。
A. 实现双踪显示B. 实现双时基扫描C. 实现触发扫描D. 实现同步正确答案:A9. 测频量化误差曲线和测周量化误差曲线交点处的频率,称为()。
练习题一、选择题:5、设计数器直接测周的分辨力为1ms,若采用多周期测量法,欲将测周分辨力提高到1,应选择的“周期倍乘”为()。
DA.10;B.102 ;C.103 ;D.104。
6、用计数器测频的误差主要包括:()BA. 量化误差、触发误差B. 量化误差、标准频率误差C. 触发误差、标准频率误差D. 量化误差、转换误差7、下列哪种方法不能减小量化误差:()AA. 测频时使用较高的时基频率;B. 测周时使用较高的时基频率C. 采用多周期测量的方法;D. 采用平均法1、交流电压的波峰因素Kp 定义为_ C 。
A:峰值/平均值B:有效值/平均值C:峰值/有效值D:平均值/峰值2、波形因素为BA:平均值与有效值之比B:有效值与平均值之比C:峰值与平均值之比D:峰值与有效值之比5、交流电压V(t)的有效值的表达式为___ D 。
A: B: C: D:6、一台5 位DVM,其基本量程为10V,则其刻度系数(即每个字代表的电压值)为mv/字BA:0.01 B:0.1 C:1 D:107、一台5 位半DVM,其基本量程为2V,则其刻度系数(即每个字代表的电压值)为mV/字。
AA:0.01 B:0.1 C:1 D:1010、在双斜式积分DVM 中,积分过程可简述为。
BA: 对被测信号定斜率正向积分,对基准电压定时反向积分B: 对被测信号定时正向积分,对基准电压定斜率反向积分C: 对被测信号定时正向积分,对基准电压定时反向积分D: 对被测信号定斜率正向积分,对基准电压定斜率反向积分1: 通用示波器可观测()。
CA:周期信号的频谱; B:瞬变信号的上升沿C:周期信号的频率; D:周期信号的功率3: 当示波器的扫描速度为20 s/cm 时,荧光屏上正好完整显示一个的正弦信号,如果显示信号的 4 个完整周期,扫描速度应为()。
AA:80 s/cm ; B:5 s/cm ; C:40 s/cm ;D:小于 10 s/cm4: 给示波器Y 及X 轴偏转板分别加 uy=Umsinω t,ux=Umsin(ω t/2),则荧光屏上显示()图形。
(一)习题1答案1.解:Δx =x-A =100V -95V=5VC =-Δx =-5VA =x +C =100V -10V=90V Δx =-C =10V2.解:Δx=x -A=40mA-38m A=2mA%5%100mA40mA 2A =⨯=∆=A x γ %3.5%1008mA 3mA 2x ≈⨯=∆=x x γ 3.解:∵mm mx x ∆=γ ∴Δx m1=γm1x m1=±1.5%×10V=±0.15V Δx m 2=γm2x m2=±1.0%×20V=±0.20V>Δx m 1 ∴选用第一块表。
4.解:Δx =x -A=94.5mA -90m A=4.5mAC =-Δx =-4.5m A%5%100mA 90mA5.4m =⨯=∆=A x γ ∵%5.4%100mA100mA5.4m m m =⨯=∆=x x γ∴被校表的准确度等级应定为5.0级。
5.解:ΔU m =±0.5%×10V=±0.5V本次测量报告值为8V ,测量记录值为7.5V 。
6.解:54.79—54.8,86.3724—86.4,500.028—500,21000=2.1000×104—2.10×104,0.003125—0.00312,3.175—3.18, 43.52—43.5, 58350=5.8350×104—5.84×1047.解:有效数字为18.4V,有效数字+1位安全数字为18.44V 。
8.解:相同数据有2.100kΩ,2100Ω,2.100×103Ω,0.2100×10k Ω (二)习题2答案1.答:按照输出信号波形的不同,通用信号发生器分为正弦信号发生器、函数信号发生器、脉冲信号发生器和随机信号发生器四类。
正弦信号发生器为电路或系统检修提供低频、高频等幅正弦信号或振幅调制波等已调波;函数信号发生器为电路或系统检修提供正弦波、方波、三角波等波形;脉冲信号发生器为分析研究电路或系统的瞬态特性提供矩形脉冲波或双脉冲波等波形;随机信号发生器为电路提供模拟噪声信号,为分析研究电路或系统的抗噪声性能等提供模拟噪声。
思考与练习11.1 什么是测量?什么是电子测量?答:测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
在这个过程中,人们借助专门的设备,把被测量与标准的同类单位量进行比较,从而确定被测量与单位量之间的数值关系,最后用数值和单位共同表示测量结果。
从广义上说,凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量;从狭义上说,电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。
1.2测量与计量两者是否是缺一不可?答:测量与计量是缺一不可的。
计量是测量的一种特殊形式,是测量工作发展的客观需要,而测量是计量联系生产实际的重要途径,没有测量就没有计量,没有计量就会使测量数据的准确性、可靠性得不到保证,测量就会失去价值。
因此,测量与计量是相辅相成的。
1.3 按具体测量对象来区分,电子测量包括哪些内容?答:电子测量内容包括:(1)电能量的测量如:电压,电流电功率等;(2)元件和电路参数的测量如:电阻,电容,电感,阻抗,品质因数,电子器件的参数等:(3)电信号的特性的测量如:信号的波形和失真度,频率,相位,调制度等;(4)电子电路性能的测量如:放大倍数,衰减量,灵敏度,噪声指数等:(5)特性曲线显示如:幅频特性,相频特性曲线等。
1.4 电子测量技术有哪些优点?答:(1)测量频率范围宽(2)测试动态范围广(3)测量的准确度高(4)测量速度快(5)易于实现遥测和长期不间断的测量(6)易于实现测量过程的自动化和测量仪器的智能化1.5 常用电子测量仪器有哪些?答:(1)时域测量的仪器:电子电压表、电子计数器、电子示波器、测量用信号源等。
(2)频域测量的仪器:频率特性测试仪、频谱分析仪、网络分析仪等。
(3)调制域测量仪器:调值调制度仪、调制域分析仪等。
(4)数据域测量仪器:逻辑笔、数字信号发生器、逻辑分析仪、数据通信分析仪等。
(5)随机测量仪器:噪声系数分析仪、电磁干扰测试仪等。
思考与练习22.1 测量时为何会产生误差?研究误差理论的目的是什么?答: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。
《电子测量仪器及应用》题库加答案一、填空1.数字的舍入规则是:大于5时;小于5时;恰好等于5时,采用的原则。
入;舍;奇进偶不进2.被测量在特定时间和环境下的真实数值叫作。
真值3. 是低频信号发生器的核心,其作用是产生频率范围连续可调、稳定的低频正弦波信号。
主振电路4.模拟式电压表是以的形式来指示出被测电压的数值。
指示器显示5.若测量值为196,而实际值为200,则测量的绝对误差为,实际相对误差为-4 ,-2%6.使用偏转因数di v /m 10V 的示波器测量某一正弦信号,探极开关置于“×10”位置,从屏幕上测得波形高度为div 14,可知该信号的峰值为,若用电压表测量该信号,其指示值为。
0.7V , 0.5V7.若设被测量的给出值为X ,真值为0X ,则绝对误差X ;相对误差。
0X X X 00100%X X X 或者0XX 8.所示为一定的触发“极性”(正或负)和“电平”(正或负)时示波器上显示的正弦波形,可判断触发类型为极性、电平触发。
正正9.在晶体管特性图示仪中电流的读取是通过将电流加在电阻上转换成,然后再加到示波管的偏转板上的。
取样电压10.电子计数式频率计的测频准确度受频率计的误差和误差的影响。
时基频率1量化11.在交流电子电压表中,按检波器响应特性的不同,可将电压表分为均值电压表,峰值电压表和有效值电压表。
12.若要在荧光屏上观测正弦波,应将电压加到垂直偏转板上,并将电压加到水平偏转板上。
正弦波(或被测电压) 扫描13.被测量的测量结果量值含义有两方面,即__数值______和用于比较的____单位___名称。
14.通用示波器结构上包括__水平通道(Y轴系统)__、__X通道(X轴系统)_和__Z通道(主机部分)_三个部分。
15.用模拟万用表电阻挡交换表笔测量二极管电阻两次,其中电阻小的一次黑表笔接的是二极管的___正(阳)__极。
16.数字万用表表笔与模拟万用表表笔的带电极性不同。
高等职业教育电子信息贯通制教材(电子技术专业)电子测量与仪器电子教学资料宋悦孝主编Publishing House of Electronics Industry北京 BEIJING前言为了配合《电子测量与仪器》课程的教学,体现教材的编写特色,更好地为读者服务,编写本教学资料。
教学资料内容包括三个部分:第一部分是教学指南,包括课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学时间分配。
第二部分是习题答案,给出了多数习题的详细解答过程。
第三部分是电子教案,采用PowerPoint课件形式。
教师可以根据不同的教学要求按需选取和重新组合。
限于编著者水平,教学资料中有错误或不妥之处,敬请读者给予批评指正。
编者2003年12月《电子测量与仪器》教学指南一、课程的性质与任务《电子测量与仪器》是电子与信息技术类专业及相近专业的一门必修技术课。
主要介绍电子测量基本概念、测量基本原理及常用电子测量仪器的基本组成与操作应用。
本课程的主要任务是使学生具备电子测量技术与测量仪器方面的基础知识和基本技能,为学生学习专业技术和职业技能奠定基础,使他们成为具有全面素质和实践能力的应用型技术人才。
主要教学目标是学习电子测量技术原理、测量仪器以及测试系统方面的专业知识和职业技能;学习分析问题、解决问题的基本方法;学习基本的科学思维方式和工作方法;培养职业道德、促进全面素质的提高。
为学生今后从事电子与信息技术类等方面的工作打下良好的基础。
(1)基本概念方面:基本概念主要包括测量数据处理、电子测量仪器使用与组成,以及测量原理等方面的概念。
掌握电子测量与仪器的基本概念是学习本门课程的基础,对于绝大多数基本概念,尤其对那些在工作实践中比较常用的概念应能够牢固掌握、灵活应用,并注意个别概念间的区别。
(2)测量技术方面:测量技术主要包括电压测量技术、波形显示与测量技术、频域测量技术、元器件测量技术、频率/时间测量技术、数据域测量技术等。
测量技术是进行测量工作的理论指导,也是测量仪器构成与应用的理论依据。
第三章 信号发生器思考题与习题已知可变频率振荡器频率f 1=~,固定频率振荡器频率f 2=,若以f 1和f 2构成一差频式信号发生器,试求其频率覆盖系数,若直接以f 1构成一信号发生器,其频率覆盖系数又为多少 解:因为差频式信号发生器f 0= f 1-f 2所以输出频率范围为:400Hz ~频率覆盖系数301055000Hz400MHz0000.2⨯===k如果直接以f 1构成一信号发生器,则其频率覆盖系数8.1.4996MHz2MHz5000.40≈='k、要求某高频信号发生器的输出频率f =8~60MHz ,已知其可变电容器的电容C 的变化范围为50pF~200pF ,请问该如何进行波段划分,且每个波段对应的电感应为多大解:2502002121minmax maxmin min max ===C CLC LC f f k ==ππ 而5.7Hz80MHz6==∑k ,n k k =∑ 443.3255.0875.08.1lg 5.7lg 9.0lg lg ≈====∑k k n由MHz 8pF2002121maxmin ==L LC f ππ=,所以H 979.10μ=L相邻波段的电感值满足:21k L L nn =-,所以可以计算得出 H 495.01μ=L H 124.02μ=L H 031.01μ=LXFG-7高频信号发生器的频率范围为f=100kHz~30MHz ,试问应划分几个波段(为答案一致,设k=) 解:而30000KHz10MHz3==∑k ,n k k =∑(84.7334.0477.24.29.0lg 300lg 9.0lg lg ≈==⨯==∑k k n简述直接数字频率合成原理,试设计一个利用微处理器产生任意波形发生器的方案,并讨论如何提高任意波形的频率答:在存储器里存储任意波形的数字量,通过微处理器以一定的时间间隔读取数据,并送D/A 转换器进行转换,并将电压信号送滤波器进行滤波,一直以相同的转换时间间隔取下一个数进行转换,这样就可得到任意波形发生器。
高等职业教育电子信息贯通制教材(电子技术专业)电子测量与仪器电子教学资料宋悦孝主编¥Publishing House of Electronics Industry北京BEIJING前言(为了配合《电子测量与仪器》课程的教学,体现教材的编写特色,更好地为读者服务,编写本教学资料。
教学资料内容包括三个部分:第一部分是教学指南,包括课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学时间分配。
第二部分是习题答案,给出了多数习题的详细解答过程。
第三部分是电子教案,采用PowerPoint课件形式。
教师可以根据不同的教学要求按需选取和重新组合。
限于编著者水平,教学资料中有错误或不妥之处,敬请读者给予批评指正。
)编者2003年12月~《电子测量与仪器》教学指南一、课程的性质与任务《电子测量与仪器》是电子与信息技术类专业及相近专业的一门必修技术课。
主要介绍电子测量基本概念、测量基本原理及常用电子测量仪器的基本组成与操作应用。
本课程的主要任务是使学生具备电子测量技术与测量仪器方面的基础知识和基本技能,为学生学习专业技术和职业技能奠定基础,使他们成为具有全面素质和实践能力的应用型技术人才。
主要教学目标是学习电子测量技术原理、测量仪器以及测试系统方面的专业知识和职业技能;学习分析问题、解决问题的基本方法;学习基本的科学思维方式和工作方法;培养职业道德、促进全面素质的提高。
为学生今后从事电子与信息技术类等方面的工作打下良好的基础。
(1)基本概念方面:基本概念主要包括测量数据处理、电子测量仪器使用与组成,以及测量原理等方面的概念。
掌握电子测量与仪器的基本概念是学习本门课程的基础,对于绝大多数基本概念,尤其对那些在工作实践中比较常用的概念应能够牢固掌握、灵活应用,并注意个别概念间的区别。
(2)测量技术方面:测量技术主要包括电压测量技术、波形显示与测量技术、频域测量技术、元器件测量技术、频率/时间测量技术、数据域测量技术等。
测量技术是进行测量工作的理论指导,也是测量仪器构成与应用的理论依据。
模块一电子测量基础§1-1 电子测量概述一、填空1.真实值2.同类标准量3.测量数值测量单位4.电能量的测量电子元件参数的测量电信号的波形及特性的测量电子设备性能的测量特性曲线的测量5.检测测量器具6.模拟式数字式7.直接测量法间接测量法比较测量法8.零值法差值法代替法二、判断1.×2.√3.√4.×5.×6.√7.√三、选择1.A2.D3.D4.A5.B四、问答1. 直接、间接、比较测量法与其他测量相比,电子测量具有以下几个明显特点:1)测量频率范围极宽2)电子测量仪器的量程很广3)电子测量准确度高4)测量速度快5)易于实现遥测和长期不间断的测量6)易于实现测量过程的自动化和测量仪器的微机化2.(1)测量数据不准确,误差大。
(2)损坏测量仪器。
(3)损坏被测对象。
§1-2 测量误差及表示方法一、填空1.测量误差2.系统误差偶然误差疏失误差3.附加误差4.偶然误差5.疏失误差6.两次测量平均值系统误差二、判断1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.√10.×三、选择1.D2.D3.D4.A5.B6.D7.B8.B四、问答1.偶然误差主要由外界环境的偶发性变化引起。
例如外电场、磁场的突变,温度、湿度的突变,电源电压、频率的突变等,使得在重复测量同一量时,其结果不完全相同,从而产生偶然误差。
实际中,一次测量结果的偶然误差没有规律,但多次测量中的偶然误差是服从统计学规律的。
这种规律之一是:随着测量次数的增多,绝对值相等、符号相反的偶然误差出现的次数基本相等。
因此,我们通常采用增加重复测量次数,再取算术平均值的方法来消除偶然误差对测量结果的影响。
2.为消除外磁场对电流表读数的影响,可将电流表放置的位置调换1800后再测量一次,则在两种位置下测得结果的误差符号必然是一正一负,取其平均值后,就能消除这种由外磁场影响而引起的系统误差。
第二章误差与测量不确定度2.10用图2.22中(a )、(b )两种电路测电阻R x ,若电压表的内阻为R V ,电流表的内阻为R I ,求测量值受电表影响产生的绝对误差和相对误差,并讨论所得结果。
图2.22 题2.10图 解:(a)vX vx v x x R R R R I I R R I V R +===)//('∆ R=VX Xx x R R R R R +-=-2'R r =%100111001000⨯+-=⨯+-=⨯∆XVVX XXR R R R R R R在R v 一定时被测电阻R X 越小,其相对误差越小,故当R X 相对R v 很小时,选此方法测量。
(b)I x I x xR R IR R I I V R+=+⨯==)(' I x x R R R R =-=∆' R r 0000100100⨯=⨯∆=XI X R R R R在R I 一定时,被测电阻R X 越大.其相对误差越小,故当R X 相对RI 很大时,选此方法测量。
2.11 用一内阻为R i 的万用表测量下图所示电路A 、B 两点间电压,设E =12V ,R1=5k Ω ,R2=20k Ω,求:(1)如E 、R1、R2都是标准的,不接万用表时A 、B 两点间的电压实际值U A 为多大? (2)如果万用表内阻R I =20k Ω,则电压U A 的示值相对误差和实际相对误差各为多大? (3)如果万用表内阻R I =lM Ω,则电压U A 的示值相对误差和实际相对误差各为多大?解:(1)A 、B 两点间的电压实际值V 6.9k 20k20k 512E 221=+=+=R R R U A(2)U A 测量值为:k 20//k 20k20//k 20k 512////E 221+=+=I I A R R R R R U(a )(b )R 1 5K ΩV 0.8k 10k10k 512=+=所以U A 的示值相对误差%200.86.90.8-=-=∆=Ux U x γU A 的实际相对误差为%176.96.90.8-=-=∆=UA U A γ(3)U A 测量值为:M 1//k 20M1//k 20k 512////E 221+=+=I I A R R R R R UV 56.9k 6.19k6.19k 512=+=所以U A 的示值相对误差%42.056.96.956.9-≈-=∆=Ux U x γU A 的实际相对误差为%42.06.96.956.9-≈-=∆=UA U A γ由此可见,当电压表内阻越大,测量结果越准确。
2.12 CD —13型万用电桥测电感的部分技术指标如下:5μH —1.1mH 挡:±2%(读数值)±5μH ;10mH —110mH 挡:±2%(读数值)±0.4%(满度值)。
试求被测电感示值分别为10μH ,800μH ,20mH ,100mH 时该仪器测量电感的绝对误差和相对误差。
并以所得绝对误差为例,讨论仪器误差的绝对部分和相对部分对总测量误差的影响。
解:根据误差公式计算各电感误差如下: (1)10μHH 2.5H 5H 2.0H 5H 10%2μμμμμ±=±±=±⨯±=∆L %52H10H2.5±=±=∆=μμγL L L (2)800μHH 21H 5H 16H 5H 800%2μμμμμ±=±±=±⨯±=∆L %6.2H800H 21±=±=∆=μμγL L L (3)20mHmH94.0mH 55.0mH 4.0mH 110%5.0mH 20%2±=±±=⨯±⨯±=∆L%7.4mH20mH 94.0±=±=∆=L L L γ(4)100mHmH 55.2mH 55.0mH 2mH 110%5.0mH 100%2±=±±=⨯±⨯±=∆L%6.2mH100mH 55.2±=±=∆=L L L γ由以上计算过程中的绝对误差,可知当被测电感较小时仪器误差的绝对部分对总误差影响大,而被测电感较大时仪器误差的相对部分对总误差影响大。
这里对每个量程都有一个临界值: 5μH —1.1mH 档:临界值L 1,H 5%21μ±=⨯±L ,H 2501μ=L 即当被测电感L 小于250μH 时:仪器误差的绝对部分对总误差影响大。
即当被测电感L 大于250μH 时:仪器误差的相对部分对总误差影响大。
10mH —110mH 档:临界值L 2,m H 110%5.0%22⨯±=⨯±L ,m H 5.272=L即当被测电感L 小于27.5mH 时:仪器误差的绝对部分对总误差影响大。
即当被测电感L 大于27.5m H 时:仪器误差的相对部分对总误差影响大。
2.13 检定一只2.5 级电流表3mA 量程的满度相对误差。
现有下列几只标准电流表,问选用哪只最适合,为什么?(1)0.5 级10mA 量程; (2)0.2 级10mA 量程; (3)0.2 级15mA 量程; (4)0.1 级100mA 量程。
解:2.5 级电流表3mA 量程的绝对误差为2.5%×3mA =0.075mA(1)0.5 级10mA 量程的绝对误差为0.5%×10mA =0.05mA (2)0.2 级10mA 量程的绝对误差为0.2%×10mA =0.02mA (3)0.2 级15mA 量程的绝对误差为0.2%×15mA =0.03mA (4)0.1 级100mA 量程的绝对误差为0.1%×100mA =0.1mA 由以上结果可知(1),(2),(3)都可以用来作为标准表,而(4)的绝对误差太大, 其中(1),(2)量程相同,而(3)的量程比(1),(2)大,在绝对误差满足要求的情况下,应尽量选择量程接近被检定表量程,但(2),(3)准确度级别高,较贵,所以最适合用作标准表的是0.5 级10mA 量程的。
2.14 检定某一信号源的功率输出,信号源刻度盘读数为90μW ,其允许误差为±30%,检定时用标准功率计去测量信号源的输出功率,正好为75μW 。
问此信号源是否合格? 解:信号源频率的测量绝对误差为75μW -90μW =-15μW 相对误差为%30%7.169015<-=-=γ,所以此信号源合格。
2.15x 解:U x 的算术平均值005.50054.5)7110941526113(101001.0000.5101≈=+-++-+-++⨯+=∑=i U标准偏差估值∑=-=1012)(91)(i U Ui U s ∑=-⨯+-+++-++-+++-=101232222222222)10(]6.1)4.6(6.46.3)4.9(6.9)4.7(6.06.5)4.2[(91i∑=-⨯+++++++++=10123)10(]56.296.4016.2196.1236.8816.9276.5736.036.3176.5[91i V 006.00062.0104.353916≈=⨯⨯=- 2.21设两个电阻R l =(150±0.6)Ω,R 2=62Ω±0.4%,试求此两电阻分别在串联和并联时的总电阻值及其相对误差,并分析串并联时对各电阻的误差对总电阻的相对误差的影响?解:(1)串联时,总电阻值Ω=+=+2126215021R R R =串21212211)()()(R R R R R R R R R ∆±∆±=+-∆±+∆±∆=串Ω±=±±=⨯±±=748.0248.05.0%4.0625.00.35%212748.0±±∆===串串串R R R γ (2)并联时,总电阻值Ω=+⨯=+=9.4362150621502121R R R R R 并因式中含有两个变量的乘积项且含有分母,所以用相对误差传递公式较方便,得2211ln ln R R R R R R R ∆∂∂+∆∂∂=并并并γ )ln(ln ln ln 2121R R R R R +-+=并221212111111R R R R R R R R r R ∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=并%)4.0(621501501505.062150622221111212±⨯+±⨯+=∆⋅++∆⋅+=+R R R R R R R R R R%38.02126.02122046.0212%4.01502120033.062±=±±=⨯±⨯±=++由以上计算结果可知,串联时大电阻R 1对总电阻误差影响大,并联时小电阻R 2对总电阻误差影响大。
2.24 采用微差法测量一个10V 电源,使用标准为标称相对误差为±0.1%的9V 稳压电源。
若要求测量误差ΔU o/U o <±0.5%,电压表量程为3V ,问选用几级电表? 解:由题意及微差法误差公式得BAA AB B U U ⨯∆+∆=∆00 这里标准量B 为9V ,微差A 为1V ,标准相对误差为±0.1%%5.0911%1.0.00±=⨯∆+±=∆A U U 可得%6.3=∆A %2.13%6.3==∆Um A 所以选用3V 量程的1级电压表即可。
2.25 按公式Rd L24πρ=测量金属导线的电导率,式中L 为导线长度(cm),d 为截面直径(cm),R 为被测导线的电阻(Ω)。
试说明在什么测量条件下ρ误差最小?对哪个参量要求最高? 解:因为公式中含有分子和分母,用相对误差传递公式较方便。
R Rd d L L ∆∂∂+∆∂∂+∆∂∂=ρρργρln ln lnR d L ln ln 2ln ln 4ln ln ---+=πρR d L ln ln 2ln --= RRd d L L ∆-∆-∆=2ργ 由上式可知对截面直径d 的要求最高。
2.26 通过电桥平衡法测量某电阻,由电桥平衡条件得出243C C R Rx =,已知电容C 2的允许误差为±5%,电容C 4的允许误差为±2%,R 3为精密电位器,其允许误差为±1%,试计算R x 的相对误差为多少? 解:因为公式中含有分子和分母,用相对误差传递公式较方便。