電子測量技術基礎_張永瑞_著_西安電子科技大學出版社課后答案.doc

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第一章 緒 論 1．8答：分辨率= 1．9答：偏移的數(shù)格 1．10答：①理論值： ②RV=130KΩ， RV=10MΩ， 第二章 測量誤差和處理 2．1答：真值：一個物理量在一定條件下所呈現(xiàn)的客觀大小或真實數(shù)值。 實際值：在實際測量中，不可能都直接與國家基準相比較，一般是逐級比較傳遞到日常工作儀器，而用日常工作儀器測量的值稱實際值。 標稱值：測量器具上標定的數(shù)值。 示值：由測量器具指示的被測量量值。 測量誤差：測量值與被測量真值之差。 修正值：測量誤差的反號值。 2．2答：等精度測量：在保持測量條件不變的情況下對同一被測量進行多次測量過程稱為等精度測量。 非等精度測量：在對同一被測量進行多次測量過程中，不是所有的測量條件都維持不變，這種測量稱為非等精度測量。 2．3 答：絕對誤差和相對誤差。 2．4說明系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差的特點？ 答：（1）系統(tǒng)誤差：在多次等精度測量同一量值時，誤差的絕對值和符號保持不變，或當條件改變時按某種規(guī)律變化的誤差。產(chǎn)生的原因有儀器設計原理和制作的缺陷；測量時環(huán)境的影響；近似方法和近似公式的影響；測量人員的讀數(shù)估計偏差等。 （2）隨機誤差的特點： ①小誤差出現(xiàn)的機率比大誤差多； ②正負相等的誤差出現(xiàn)的機率相等； ③在一定的條件下，其隨機誤差的絕對值不會超過一定界限； ④隨機誤差可用平均值加以消除； ⑤隨機誤差服從正態(tài)分布。 （3）粗大誤差：在一定條件下，測的值明顯的偏離實際值所形成的誤差稱為粗大誤差。 2．5答：對C1來說，，所以C1電容誤差小。 2．6答： 2．7答： ， ， 2．8答： 2．9答：，合格。 2．10答：②， ③儀表精度等級為最大相對誤差 ，由與沒有0.4這一級，則取它相鄰較低一級。 ④靈敏度為1mv。 2．11答：∵允許誤差=1%（讀數(shù)值）0.01%（滿量程值） 讀數(shù)值為1PF時，絕對誤差： 相對誤差： 讀數(shù)值為10PF時，絕對誤差： 相對誤差： 讀數(shù)值為100PF時，絕對誤差： 相對誤差： 2．12答：① ②， ， ③ ， 2．13答：絕對誤差不隨測量值改變： 相對誤差隨測量值改變： 2．14答： ①絕對誤差： 示值相對誤差： ②絕對誤差： 示值相對誤差： 2．15答：無電壓表和電流表是輸出電壓為E， ①圖a輸出電壓： 絕對誤差： 示值相對誤差： 圖b輸出電壓： 絕對誤差： 示值相對誤差： 2．16答：①10V檔，絕對誤差： 示值相對誤差： ②50V檔，絕對誤差： 示值相對誤差： ， 可見10V檔精度高。 2．17答：9V電壓表的絕對誤差： 取0∽1V電壓檔，有方程：，解出，取相近較高精度， 2．18答：當指針指在最大位置時，測量電阻誤差最小。 2．19答：總電阻 相對誤差： 2．20答：①，， ②Uab的絕對誤差：， 相對誤差： 2．21答：∵， ∴ 2．22答： 2．23答：對半徑d要求準確度高。 2．24答：多測幾次，取平均值。 2．25答：因為此題壓是求和運算，相對誤差不積累，所以電壓表的準確度為2級。 2．26答： 2．28答：86.3，8.91，3.17，0.00316，59500 第三章 信號發(fā)生器 3．1按頻段分：超低頻、低頻、視頻、高頻、甚高頻和超高頻信號發(fā)生器。 按信號波形分：正弦波和非正弦波， 非正弦波又可分：矩形波、鋸齒波、階梯波、鐘形波、三角波和數(shù)字脈沖波等。 3．2答：正弦波發(fā)生器的指標：頻率范圍，頻率準確度，頻率穩(wěn)定度，失真度，輸出阻抗，調(diào)制特性和有溫度、電源、負栽引起的頻率變化。 3．3答：利用放大、穩(wěn)幅、正反饋和選頻幾部分組成，將一個噪聲信號經(jīng)放大、選頻產(chǎn)生成一個正弦信號。 3．4答：熱敏電阻、應為負溫度系數(shù)。 3．5答：由可變頻率振蕩器產(chǎn)生頻率和固定頻率振蕩器產(chǎn)生頻率，進行混頻生成，在通過低通濾波器濾掉高頻成分，再經(jīng)放大輸出。 缺點：電路較復雜，準確度和穩(wěn)定度都較差，波形失真大。 優(yōu)點：易做到在整個低頻段內(nèi)頻率連續(xù)可調(diào)而不用更換波段，輸出電平較均勻。 3．6答：∵，∴ 0dB 10 dB 20dB 30 dB 40 dB 50 dB 60 dB 70 dB 80 dB 90 dB 2V 2 6．32 20 63．2 200 632 2000 6320 20000 63200 5V 5 15．8 50 158 500 1580 5000 15800 50000 158000 3．7答：雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路輸出的方波，經(jīng)積分電路形成三角波，再經(jīng)二極管整形網(wǎng)絡構成正弦波，最后通過放大輸出。產(chǎn)生鋸齒波，只要將二極管并接在可變電阻R上，以改變積分的充放電時間常數(shù)即可。 3．8答：調(diào)節(jié)積分器的輸入量，調(diào)節(jié)輸出信號幅度大小。 3．10答：調(diào)諧信號發(fā)生器通常為LC振蕩器，根據(jù)反饋方式又分為變壓器反饋式、電感反饋式和電容反饋式。振蕩頻率，一般粗調(diào)調(diào)電感，細調(diào)調(diào)電容。 3．11答：與成倍數(shù)關系。 頻率變化范圍 3．12答：頻率合成：是把一個或幾個高穩(wěn)定度頻率源f經(jīng)過加、減、乘、除及組合運算，以產(chǎn)生在一定范圍內(nèi)，按一定的頻率間隔的一系列離散頻率的信號發(fā)生器。 相干式頻率合成：只用一個石英晶體產(chǎn)生基準頻率，然后通過分頻、倍頻等使加入混頻器的頻率之間是相關的，稱為相干式頻率合成。 非相干式頻率合成：若用多個石英晶體產(chǎn)生基準頻率，產(chǎn)生的兩個基準頻率之間相互獨立，就叫非相干式頻率合成。 3．13答：點頻法：被廁網(wǎng)絡接入正弦輸入信號，從低頻到高頻不斷改變輸入信號的頻率，信號不超過被廁網(wǎng)絡的線性區(qū)，用測量儀器測出各頻率點的輸入輸出信號的振幅之比和相位之比，以頻率為橫坐標，振幅之比為従作標，得出頻率特性曲線。 掃頻法：將振幅不變頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)作周期性重復變化的正弦輸入信號加入被廁網(wǎng)絡的輸入端，由于調(diào)諧放大器的增益隨頻率而變，故U0的振幅也隨頻率變化，U0的包絡就反映該網(wǎng)絡的頻率特性。 掃頻法的優(yōu)點：①可實現(xiàn)網(wǎng)絡的自動和半自動測量，特別是電路測試，人們在調(diào)節(jié)元件參數(shù)的同時可觀網(wǎng)絡的測頻率特性。 ②由于掃頻信號是連續(xù)變化，測量得到的頻率特性曲線也是連續(xù)變化的，不會出現(xiàn)漏掉頻率點情況。 ③點頻法是人工逐點改變輸入信號頻率，速度慢，得到的是網(wǎng)絡穩(wěn)態(tài)時的測頻率特性曲線，掃頻法是得到網(wǎng)絡動態(tài)時的測頻率特性曲線，后者更接近實際情況。 3．14答：掃頻儀中的掃頻信號產(chǎn)生方法很多，教中圖3．5—4，利用鋸齒波電壓改變線圈中電流來改變高頻磁芯M，從而改變振蕩器中的電感量，達到改變振蕩頻率，完成掃頻信號的產(chǎn)生。將被測網(wǎng)絡輸出的電壓經(jīng)檢波放大，送入示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板，達到顯示的目的。 3．15答：見P94頁說明。 3．17答：XD—11型的原理是先產(chǎn)生正弦波，然后通過不同的波形變換得到各類波形。XC—14的原理與XD—11型大致相同，但它增加了前、后沿調(diào)節(jié)、脈沖寬度調(diào)節(jié)等功能。 3．18答： 3．19答：白噪聲特點是在所有頻率下具有等功率密度的噪聲，真正的白噪聲具有無限的帶寬，和無限的功率，實際中帶寬總是有限的。 產(chǎn)生白噪聲主要有：電阻器噪聲源、保和二極管噪聲源、氣體放電管噪聲源和固態(tài)噪聲源等。 第四章 電子示波器 4．1答：示波器的特點：①能顯示波形，可測量瞬時值，具有直觀性； ②輸入阻抗高，對被測信號影響小。 ③工作頻帶寬，速度快便于觀測高頻信號的細節(jié)。 ④在示波器的屏幕上可描繪任意兩個電壓或電流的函數(shù)關系。 4．2答：電子槍由燈絲、陰極、柵極、前加速極、第一陽極、第二陽極、Y偏轉(zhuǎn)板、X偏轉(zhuǎn)板和熒光屏組成。 用途：燈絲為加熱； 陰極為發(fā)射電子； 柵極是控制電子發(fā)射量； 前加速極、第一陽極、第二陽極坐為電子聚焦； Y偏轉(zhuǎn)板加被測信號電壓； X偏轉(zhuǎn)板加掃描信號； 熒光屏顯示波形。 4．3答：輝度調(diào)節(jié)：是調(diào)節(jié)柵極的電壓來控制電子的發(fā)射數(shù)量，達到波形明暗的效果。 聚焦調(diào)節(jié)：是調(diào)節(jié)第一陽極、第二陽極的電壓來控制電子聚焦，使電子聚焦恰好落在熒光屏上。 4．4答：屏幕上波形穩(wěn)的條件是掃描信號的周期TX 與被測信號周期TY 的關系為 ，m為正數(shù)。 4．5答：余輝分為：長余輝（100ms∽1s），中余輝（1ms∽100ms），短余輝（10μS∽10ms） 普通示波器用中余輝，慢掃描示波器用長余輝。 4．6答：示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、掃描時間校正器和電源組成。 Y通道：為被測信號通路； X通道：為掃描信號通路； Z通道：起回掃描時消隱作用； 示波管：顯示波形圖像； 幅度校正器：校正示波器顯示副值的準確性； 掃描時間校正器：校正基軸時間，使測信號的周期準確。 電源：為各部分提供工作電壓。 4．7答： ①頻率響應（頻帶寬度）； ②偏轉(zhuǎn)靈敏度（S）； ③掃描頻率； ④輸入阻抗； ⑤示波器的瞬態(tài)響應； ⑥掃描方式。 各自作用意義見P109到111頁內(nèi)容。 4．8答：∵ ∴① ② ③ 從儀表指針偏轉(zhuǎn)角度大精度高的原理，可選用SBM10普通示波器。 4．9答：內(nèi)同步：同步信號來自于被測信號； 外同步：：同步信號來自于儀器外部信號。 4．10答：各示波器的阻容式無源探頭不能之間混用，原因是補償調(diào)節(jié)有差異，若混用后會出現(xiàn)測量波形失真變形。 4．11答：延遲線：延遲線的作用是使掃描信號與被測信號起始時間一致，避免被測信號前半部分丟失。所以內(nèi)觸發(fā)信號只能從延遲線電路之前引入。 4．12答：X通道即接入放大器又接入衰減器，原因是被測信號可能很大或很小，則用放大器和衰減器可將被測信號的幅度適當?shù)某潭?，以便觀測和分析研究。 4．13答：連續(xù)掃描：是掃描信號為連續(xù)周期性重復變化，用于連續(xù)信號的測量。 觸發(fā)掃描：平時處于等待狀態(tài)，被測信號到達時掃描信號才開始掃描，用于脈沖信號的測量。 4．14答：時基產(chǎn)生器：由時基閘門、掃描電壓發(fā)生器、電壓比較器和釋抑電路組成。 其作用：時基閘門是一個施密特觸發(fā)器，來一個掃描脈沖，它產(chǎn)生一個方波； 掃描電壓發(fā)生器：產(chǎn)生鋸齒波，作為掃描信號； 電壓比較器：將輸出電壓與參考電壓比較，控制掃描電壓是否結(jié)束。 釋抑電路：保證每次掃描的起始點都在同一位置處。 4．15答：示波器內(nèi)設置了一標準的幅值和固定的頻率信號，幅度校正和時間校正是將標準信號輸入到示波器中，觀察示波器顯示的信號幅值和周期，若幅值與標準值有差異可調(diào)節(jié)微調(diào)衰減器使顯示達到標準值，若信號周期顯示與標準值有差異可調(diào)節(jié)時間微調(diào)旋扭使顯示達到標準值。 4．16答：雙蹤示波器是兩個Y通道共用中間放大器、延時線、末級放大和Y偏轉(zhuǎn)板； 雙線示波器是兩個Y通道到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板均是獨立的。 4．17答： （1）①， ②， ③， （2）①， ②， ③， （3）①， ②， ③， 4．18答：信號在屏幕上顯示6div，則各相位差為 ①② ③④ ⑤⑥ 4．19答：取樣示波器實施不等間隔取樣，其間隔規(guī)律是 第一次取樣點假設在作標原點處， 第二次取樣點在處，即取樣間隔為； 第三次取樣點在處，即取樣間隔為； 第四次取樣間隔為；等等。當取樣到一定次數(shù)，取樣間隔又重復進行。 可見每次取樣都在信號周期內(nèi)的不同位置處，因為信號為周期性，則可將高頻信號變成低頻信號顯示。 但取樣示波器不能測量單次高頻信號，因為單次高頻信號沒有重復性，無法周期性非實時取樣。 4．20答：記憶示波管是在熒光屏前安裝一個具有記憶功能的柵網(wǎng)，柵網(wǎng)的絕緣性能好，可使電子較長時間的停留在上面，以實現(xiàn)電信號。 記憶示波器也可測量單次高頻信號。 4．21答：存儲器示波器，在示波器中設置有存儲器，在測量過程中根據(jù)需要可將被測信號存儲起來，可進行反復顯示。 第五章 頻率時間測量 5．2答： 標準的時頻是用本地比較法和發(fā)送標準電磁波提供給用戶。 5．3答：時頻測量與其它物理量的測量有下列特點： ①測量精度高 ②測量范圍廣 ③頻率信息的傳輸和處理都較容易。 5．4答：用將晶振頻率分頻后作為脈沖的主控門，被測信號經(jīng)整形變成脈沖信號通過主控門，計單位時間內(nèi)通過的脈沖數(shù)為被測信號的頻率。 測頻方法有量化誤差和閘門時間誤差。對一臺頻率計來說計數(shù)個數(shù)不能超過一定界限，所控制閘門時間不能無限加長，否則頻率計要益出。若量化間隔過小，閘門時間就不能選大， 雖量化誤差減小，但閘門時間誤差增大。 5．5答：有公式 ①② ③ 5．6答：①② 5．7答： （1） （2） 5．8答： 5．9答： 5．10答：① ② 第六章 相位差測量 6．1答：主要是研究兩個同頻率信號的初相角差值。 6．2答：相位差的測量方法主要有： ①用示波器測量； ②把相位差轉(zhuǎn)換為時間間隔，先測量出時間間隔再換算出相位差； ③把相位差轉(zhuǎn)換電壓，先測量出電壓再換算出相位差； ④零示法，即與標準的移相器進行比較。 第一種測量直觀，但精度低，后三種精度高而要用專門的儀表。 6．3答： 6．4答：因為相位差測量均在固定的頻率上測量的。 6．5答： 第七章 電壓測量 7．1答：因為電壓是表征電信號的三大基本參數(shù)之一，所以電壓測量就顯得十分重要。 電壓測量的特點： ①頻率范圍寬；②測量范圍寬； ③對不同波形電壓，測量方法及對測量精度的影響有差異； ④被測電路的輸出阻抗不同對測量精度有影響； ⑤測量精度，測量直流電壓精度較高，交流電壓精度較低； ⑥測量易受外界因素干擾。 7．3答：見P191-192頁例1 7．4答：圖7．2—3，左邊衰減器，起換量程作用；FET跟隨器，降低測量儀表對被測電路的影響；放大器，對被測信號進行放大；最右邊為表頭顯示。 7．5答：調(diào)制式直流放大器，是將直流信號斬波使信號變成交流信號，再進行放大，對放大后的信號再進行解調(diào)為直流信號。由于是用交流放大，所以直流零漂就被隔斷。 7．6答：圖7．3—3檢波—放大式電壓表：原理是先檢波后放大，它適用于高頻交流電壓測量； 圖7．3—4放大—檢波式電壓表：原理是先放大后檢波，它適用于低頻交流電壓測量。 7．8答：電容C是消除低頻對表頭產(chǎn)生的抖動。 7．9答：（1）峰值電壓表讀數(shù)為電壓的峰值， （2）三種波的峰值電壓均為5V。 正弦波的平均值，有效值 三角波的平均值，有效值 方波的平均值，有效值 7．12答：用直流電壓表測量：在一個周期內(nèi)取平均值U=2V； 用交流電壓表測量：將直流成份扣除，有效值U=2V； 7．14答：為 7．15答：，所以X=10V/div上。 7．17答：（a） （b） 7．18答： 7．19答： 7．20答： 7．21答： 所以K2未閉合，其余開關均閉合。 7．23答：（1） （2） 7．24答：（1）甲：4位電壓表，乙：位電壓表 （2）乙表在200mv檔的分辨率： （3）在2V檔上： 在20V檔上： 7．25答： 注意：對第八、九和第十章為非重點，你們能作多少是多少，此不做標準答案。 9