电子测量答案.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,电子测量作业,第一章,1-1,什么是电子测量，以下三种情况是否属于电子测量？,（,1,）用红外测温仪测温度,（是）,（,2,）利用压力传感器将压力转换成电压，再通过电压表测量电压值以实现对压力的测量。,（是）,（,3,）通过频谱分析仪测量方波的频谱密度。,（是）,1-2,简述电子测量的内容、特点及分类。,（略）,第二章,2-1,、某电压表的刻度为,0,10V,，,在,5V,处的校准值为,4.95V,，,求其绝对误差、修正值、实际相对误差及示值相对误差。若认为此处的绝对误差最大，问该电压表应定为几级？,S=0.5,2-2,、若测量,10V,左右的电压，手头上有两块电压表，其中一块量程为,150V,，,0.5,级，另一块为,15V,，,2.5,级。选用哪一块测量更准确？,用时，,Um=,S%*Um=,0.75V,，示值范围（,10,0.75V,）,用时，,Um=,S%*Um=,0.375V,，示值范围（,10,0.375V,）,所以，选择表的测量误差要小,2-3,、题,2-3,图中电流表,A,1,示值,I,1,20mA,，,相对误差,1,2,；,电流表,A,示值,I,30mA,，,相对误差,2,，用,I,2,I,-,I,1,的方法求,I,2,，,问最大可能的相对误差,2m,是多少？,A,1,A,I,I,1,R,1,R,2,I,2,题,2-3,图,E,I,2,I,-,I,1,2-4,、用,0.2,级,100mA,的电流表与,2.5,级,100mA,的电流表串联起来测量电流。前者示值为,80mA,，,后者示值为,77.8mA,。,（,1,）,若把前者作为标准表校验后者，则被校表的绝对误差是多少？应当引入的修正值是多少？测得值的实际相对误差是多少？,（,2,）如果认为上述结果为最大误差，则被校表的准确度等级应定为多少？,x=,77.8-80=-2.2mA;,C=+2.2mA;,-2.2/80*100%=-2.75%,（,2,）,2.2/100*100%=2.2,所以应为,2.5,级,2-5,、题,2-5,图是一电阻分压电路，,U,AB,应为,25V,，,但用一内阻,R,V,25k,的直流电压表测量时，其示值为多少？实际相对误差为多少？,Ux,=(R2/Rv)/(R1+R2/Rv),=20.83V,U,=(20.83-25)/25,-16%,V,R,1,R,2,题,2-5,图,E,50V,10k,10k,U,x,+,-,R,V,A,B,2-6,、用,MF,20,型晶体管万用表的直流,6V,及,30V,档分别测量图,2-6,中电路的开路电压,U,（,电压灵敏度及准确度等级分别为,20k,及,2.5,级）,（,1,）接入仪表后，考虑仪表本身准确度及仪表内阻对被测电路的影响，用两个量程测量时的最大绝对误差分别是多少？哪个大？,U=5V,R,in1,=20*6=120k,所以,U,x1,=5*120/(120+30),=4V,R,in2,=20*30=600k,所以,U,x2,=5*600/(600+30),=4.76V,所以：,U,m1,=(4-5)+(,2.5%*6),max,=(-1,0.15,),max,=-1.15V,U,m2,=(4.76-5)+(,2.5%*30),max,=(-0.24,0.75,),max,=-0.99V,即,6V,档大。,30k,题,2-6,图,5V,MF-20 DCV,U,+,-,（,2,）用两个量程进行测量时引起的相对误差,分别是多少？哪个大？,U,m1,/U,=,-1.15/5=-23%,U,m2,/U,=,-0.99/5=-19.8%,即,6V,档大。,2-7,、某单级放大器电压放大倍数的实际值为,100,，某次测量时测得值为,95,，求测量值的相对误差和分贝误差？,A=Au-A=95-100=-5,A,=,A/A=-5%,dB,=20lg(1+,A,)=-0.4dB,2-8,、用题,2-8,图所示电路中电压表及电流表测量,Rx,。,设电压表的量程为,100V,，,电压灵敏度为,10k,/V,，,示值为,80V,；,电流表内阻为,RA,27,，,量程为,1mA,，,示值为,0.4mA,。,求,（,1,）,Rx,的测量值（,2,）,Rx,的实际值（,3,）,Rx,的相对误差,（,1,）,Rx=80/0.4=200k,（,2,）,R,v,R,xA,/(R,v,+R,xA,)*I=U,且,R,v,=10*100=1000k,所以：,R,xA,=250k,（,3,）,R,=(200-250)/250=-20%,E,R,A,R,x,题,2-8,图,R,V,V,A,+,-,2-9,、改用题,2-9,图重测,Rx,，电压表和电流表以及示值与,2-8,题相同，回答上述三个问题,（,1,）,Rx=80/0.4=200k,（,2,）,(,R,A,+R,xA,)*I=U,所以：,R,xA,=200-0.027=199.973k,（,3,）,R,=(200-199.973)/199.973=0.014%,E,R,V,R,x,题,2-9,图,R,A,A,V,+,-,2-10,、用电桥测量一批,50mH,左右的电感，由于随机误差的影响，每个电感的测量值均在,L0,0.8mH,的范围内变化，若希望测量值的不确定度范围减小到,0.3mH,以内，在没有更精密仪器的情况下，可采用什么方法？,解：,采样多次测量取平均的方法。测量次数,n,由以下方法确定。,由贝塞尔公式知，每次测量的标准不确定度：,2-11,、用一台稳定度为,0.1%,的,9V,稳压电源做标准，采用微差法测量一个,10V,普通电源的输出电压,Uo,，,要求测量误差,Uo/Uo5,，,欲用,1V,量程的电压表测量微差电压，应选用几级的电压表？,仪表示值相对误差：,=,S%*,x,m,/x,=S%*1/1=S%,U,o,/U,o,=(0.1%+S%*1/9)=0.5%,所以：,S,3.6(2.5,级,),2-12,、测量频率,f,（,Hz,）,1000.82,1000.79,1000.85,1000.84,1000.78,1000.91,1000.76,1000.82,2-17,、推导当测量值,x=,A,m,B,n,时的相对误差,x,的表达式。设,A,=,2.5%,B,=,1.5%,m=2,n=3,求此时,x,的值,x=m,A,m-1,B,n,A+n,A,m,B,n-1,B,x,=,x/x,=,mA/A+nB/B,=(2*2.5%+3*1.5%),=9.5%,2-18,、求电能,W=U,2,t/R,的测量误差。已知,U,=,1%,R,=,0.5%,t,=,1.5%,求,W,的值,W=(2Ut/R)*U+(,U,2,/R),*t-(,U,2,t/R,2,)*R,W,=W/W=2U/U+t/t-R/R,=(2|,U,|+|,t,|+|,R,|),=4.0%,2-,19,、已测定两个电阻：,R1,(10.0),，,R2,150 0.1%,，,试求两个电阻串联及并联时的总电阻及其相对误差。,R,2,=150*0.1%=,0.15,R,1,/R,1,=0.1/10.0=1.0%,R,串,=R,1,+R,2,=160,R,并,=9.4,串,=(R,1,+R,2,)/R,串,=(0.1+0.15)/160=,0.16%,R,并,=(R,2,2,R,1,)+(R,1,2,R,2,)/(R,1,+R,2,),2,所以：,并,=R,并,/R,并,=1/(R,1,+R,2,)*(R,2,*R,1,/R,1,)+(R,1,*R,2,/R,2,)=(150*1.0%+10.0*0.1%)/160=,0.94%,2-20,、现有两个,1k,电阻，误差均为,5%,，问：,（,1,）串联后的误差？（,2,）并联后的误差？,R=1*5%=0.05k,R,串,=2R=2k,;,R,串,=2,R,R,并,=R/2=0.5k,;,R,并,=,R/2,串,=R,串,/R,串,=R/R=,5,%,并,=R,并,/R,并,=R/R=,5,%,2-21,、题,2-21,图中，,U,1,U,2,45V,，用,50V,交流电压测量，允许总电压,U,的最大误差为,2%,，请选择电压表的准确度等级（按系统误差相同原则分配）。,220V,U,1,U,2,+,-,-,+,U,题,2-21,图,第三章,3.2,用全波平均值表对题,3.2,图所示的三种波形交流电压进行测量，示值均为,1V,，问各种波形的峰值平均值及有效值分别是多少？,对平均值电压表,:,u,1,t,t,u,2,t,u,3,题,3.2,图,峰值,平均值,有效值,u,1,1.41V,0.9V,1V,u,2,0.9V,0.9V,0.9V,u,3,1.79V,0.9V,1.04V,3.3,设题,3.2,图中三种波形电压的峰值相同，其数值均为,10V,，现用平均值表、单峰值表及有效值表分别对这三种电压进行测量，求各种情况下电压表的指示值。,对峰值表：,对有效值表，,对平均值表，,峰值电压表,平均值电压表,有效值电压表,u,1,7.07V,7.07V,7.07V,u,2,7.07V,11.1V,10V,u,3,7.07V,5.56V,5.77V,u,1,t,t,u,2,t,u,3,题,3.2,图,3.5,已知某电压表采用正弦波有效值刻度如何用实验的方法确定器检波方式？至少列出两种方法，并对其中一种进行分析。,方法,1,：,利用该表测量一个峰值,Up,已知的方波：,若示值为,U,=1.11,U,p,则该表为平均值表。,若示值为,则该表为峰值表。,若示值为,U,=,U,p,则该表为有效值表。,方法,2,：,用该表和一个已知检波方式的电压表测量同一个非正弦波，通过对比二者的示值即可获知被测表的检波方式。,3.6,实验中，利用同一块峰值电压表测量幅度相,同的正弦波、方波及三角波的电压，读数相同,吗？为什么？,相同。因为三者峰值相同。,3.7,简述用平均值表测量噪声电压的工作原理。（略）,3.8,简述用,Q,表测量,Q,值的工作原理。（略）,3.10,用某失真度仪分别在,1kHz,50kHz,100kHz,三个频率上测得某放大器输出信号的失真度分别为,9.8%,19.8%,和,29.5%.,如果不经换算，直接将测量值作为失真度定义值，计算由此引起的理论误差。,所以理论误差分别为：,-0.48%,-1.98%,-4.45%,3.11,用某失真度仪测量功放的输出信号失真，在频率为,20Hz,，,400Hz,及,1kHz,时失真度仪的示值分别为,26.5%,，,22.5%,和,19.8%,。求各信号的失真度为多少？,各信号的失真度为,:27.5%,23.1%,20.2%,第四章,4.1,数字电压表的主要技术指标是什么？它们是如何定义的？（略）,4.2,说明双积分型数字电压表的工作原理和特点。（略）,4.3,数字电压表同模拟电压表相比各有什么特点？（略）,4.4,下面给出四种数字电压表的最大计数容量：,（,1,）,9999,（,2,）,19999,（,3,）,5999,（,4,）,1999,说明它们分别是几位的数字电压表？其中第（,2,）种的最小量程为,0.2V,它的分辨力是多少？,（,1,）,4,位 （,2,）位,（,3,）,位 （,4,）位,0.2/20000=10,-5,（,V,）,4.5,用一台,4,位,DVM,的,2V,量程测量,1.2V,电压。已知该仪器的固有误差,U,(0.05%,读数,0.01%,满度,),，,求由于固有误差产生的测量误差。它的满度误差相当于几个字？,U,(0.05%,1.2,0.01%,2,)=,8,10,-4,（,V,）,相对误差,=U/U,100%=,8,10,-4,/1.2,100%=0.067%,N=0.01%,2/,分辨率,=,0.01%,2/(2/19999)=2(,字,),4.6,简述测量频率、周期、时间及相位等参数的工作原理，并绘出仪器的构成框图。（略）,4.7,用,7,位电子计数器测量,f,x,5MHz,的信号的频率，当闸门时间置于,1s,0.1s,10ms,时，分别计算由量化误差引起的测频误差。,所以，三个闸门时间对应的测频误差为：,210,-7,，,210,-6,，,210,-5,第四章作业（续）,4.8,用电子计数器测量,fx,2000Hz,的频率，采用测频（闸门时间,1s,）,和测周（,100,s,时标,）两种方法，计算由,1,误差引起的测频误差。,1,）测频：,2,）测周：,第五章作业,5.1,示波管由那些部分组成？各部分的功能如何？（略）,5.2,模拟示波器包括那些单元电路，它们的作用如何？（略）,5.3,设两对偏转板的灵敏度相同，如果在,y,轴及,x,轴偏转板间分别加下列电压，试画出荧光屏上显示的波形,（,1,）,（,2,）,用,Matlab,的,Simulink,观察,5.4,示波管偏转灵敏度,S,y,2V/cm,S,x,=10V/cm.,设加在偏转板上的电压：；,u,x,为锯齿波，峰值,20V,。,若回扫时间不计，画出,f,y,1,f,x,情况下荧光屏上的图形。,分析：,1,）,x,方向可用宽度：,20/S,x,=20/10=2cm,2,）,T,x,=,1,T,y,，所以,荧光屏上的图形为：,第五章作业（续）,5.5,某示波器,x,通道的扫描速度范围为,0.2,s/div1s/div,扫描扩展为“,10”,，荧光屏,x,方向可用长度为,10div,。,试估算该示波器能观察正弦波的上限频率（以观察到一个完整周期波形计算）。,分析：上限频率对应最快的扫描速度,因为有扫描扩展，所以最快扫速为：,0.2,/10=0.02s/div,f,h,=1/T=1/(,0.02s/div10div,)=5MHz,5.6,欲在,x,10cm,长度上对,f,10MHz,的信号显示两个完整周期的波形。求示波器应具有的扫描速度。,扫速,=2,T,/10cm=2/(10,f,)=2/(1010MHz)=0.02 s/cm,5.7,用交替双扫描示波器观察题图,7,中的序列脉冲，每个脉冲的宽度,t,w,1ms,，,脉冲间隔,t,0,3ms,。,如要详细观察,A,，,B,两点间的,干扰信号，试求主扫描的正程扫描时间（显示一个周期,T,全貌）、延迟扫描的正程时间（,A,，,B,点之间）及其延迟时间。,主扫描的正程扫描时间,:T=4*10=40ms,延迟扫描的正程时间,:3ms,延迟时间,=4*7+1=29ms,题7图,第五章作业（续）,5.8,多线显示和多踪显示有何异同？,共同点：都可以同时显示多路信号,不同：,1,）多线显示,把两个或两个以上相互独立的电子枪及偏转系统封装在同一个示波管内，利用同一个荧光屏构成多束示波管；多踪显示在一般由单束示波管组成的模拟示波器中增设一个或几个电子开关，利用时间分割原理实现多波形显示。,2,）,多线显示是实时显示；多踪显示是,非实时显示（交替显示方式）或准实时显示（断续显示方式）,5.9,简述数字存储示波器的组成和工作原理。（略）,第五章作业（续）,5.10XJ4360,型示波器荧光屏显示的脉冲波形如题,10,图所示。问：,（,1,）当扫描速度为,2,s/cm,时，求信号频率？,（,2,）若信号频率为,5kHz,，求,x,轴每,cm,代表的时间。,（,3,）若信号频率为,1kHz,，,扫描速度为,0.5ms/cm,，,在水平方向,x,10cm,长度内能显示几个完整周期,（,1,）,f=1/(,2,s/cm10cm/2)=0.1MHz,(2)f=(1/5kHz)2/10cm=0.04ms/cm,(3)n=0.5ms/cm 10cm/(1/1kHz)=5,题,10,图,5.11,某示波器的频率宽带,f,B,100MHz,，,用它测量一方波信号，屏幕显示波形的上升时间,t,rx,为,10ns,，,试求被测方波信号的实际上升时间,t,rs,是多少？,设示波器上升时间为,t,r,t,r,f,B,=350,t,r,=350/,f,B,=3.5ns,又,所以,t,rs,=9.4ns,5.12,用双踪示波器测量两个脉冲之间的时间间隔（题,12,图），试写出测量步骤。,1,）,u,1,从信道,y,1,输入，,u,2,从信道,y,2,输入,2,）调整,x,轴扫描速度,v,x,，使图形稳定,3,）从荧光屏读出,t,d,对应的长度,x,d,。则,t,d,=,v,x,x,d,题,12,图,第六章作业,6.1,扫频仪的,x,轴和示波器的,x,轴在功能上有什么不同,?,扫频仪的,x,轴为频率轴；示波器的,x,轴为时间轴,6.2,菱形频标是如何产生的,?,它有什么作用,?,（略）,6.3,频谱分析仪有多少种？简述它们的工作原理。（略）,6.4,某音频放大器对一纯正弦信号进行放大，对输出信号频谱进行分析，观察到的信号如图所示。已知谱线间隔恰为基波频率,f,1,，求该信号的失真度。,1,0.05,0.03,0.01,