電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)_張永瑞_著_西安電子科技大學(xué)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(cè)量誤差和處理 2．1答：真值：一個(gè)物理量在一定條件下所呈現(xiàn)的客觀大小或真實(shí)數(shù)值。 實(shí)際值：在實(shí)際測(cè)量中，不可能都直接與國家基準(zhǔn)相比較，一般是逐級(jí)比較傳遞到日常工作儀器，而用日常工作儀器測(cè)量的值稱實(shí)際值。 標(biāo)稱值：測(cè)量器具上標(biāo)定的數(shù)值。 示值：由測(cè)量器具指示的被測(cè)量量值。 測(cè)量誤差：測(cè)量值與被測(cè)量真值之差。 修正值：測(cè)量誤差的反號(hào)值。 2．2答：等精度測(cè)量：在保持測(cè)量條件不變的情況下對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量過程稱為等精度測(cè)量。 非等精度測(cè)量：在對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量過程中，不是所有的測(cè)量條件都維持不變，這種測(cè)量稱為非等精度測(cè)量。 2．3 答：絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。 2．4說明系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差的特點(diǎn)？ 答：（1）系統(tǒng)誤差：在多次等精度測(cè)量同一量值時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)保持不變，或當(dāng)條件改變時(shí)按某種規(guī)律變化的誤差。產(chǎn)生的原因有儀器設(shè)計(jì)原理和制作的缺陷；測(cè)量時(shí)環(huán)境的影響；近似方法和近似公式的影響；測(cè)量人員的讀數(shù)估計(jì)偏差等。 （2）隨機(jī)誤差的特點(diǎn)： ①小誤差出現(xiàn)的機(jī)率比大誤差多； ②正負(fù)相等的誤差出現(xiàn)的機(jī)率相等； ③在一定的條件下，其隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過一定界限； ④隨機(jī)誤差可用平均值加以消除； ⑤隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布。 （3）粗大誤差：在一定條件下，測(cè)的值明顯的偏離實(shí)際值所形成的誤差稱為粗大誤差。 2．5答：對(duì)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(jí)為最大相對(duì)誤差 ，由與沒有0.4這一級(jí)，則取它相鄰較低一級(jí)。 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(shí)，絕對(duì)誤差： 相對(duì)誤差： 讀數(shù)值為10PF時(shí)，絕對(duì)誤差： 相對(duì)誤差： 讀數(shù)值為100PF時(shí)，絕對(duì)誤差： 相對(duì)誤差： 2．12答：① ②， ， ③ ， 2．13答：絕對(duì)誤差不隨測(cè)量值改變： 相對(duì)誤差隨測(cè)量值改變： 2．14答： ①絕對(duì)誤差： 示值相對(duì)誤差： ②絕對(duì)誤差： 示值相對(duì)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(duì)誤差： 示值相對(duì)誤差： 圖b輸出電壓： 絕對(duì)誤差： 示值相對(duì)誤差： 2．16答：①10V檔，絕對(duì)誤差： 示值相對(duì)誤差： ②50V檔，絕對(duì)誤差： 示值相對(duì)誤差： ， 可見10V檔精度高。 2．17答：9V電壓表的絕對(duì)誤差： 取0∽1V電壓檔，有方程：，解出，取相近較高精度， 2．18答：當(dāng)指針指在最大位置時(shí)，測(cè)量電阻誤差最小。 2．19答：總電阻 相對(duì)誤差： 2．20答：①，， ②Uab的絕對(duì)誤差：， 相對(duì)誤差： 2．21答：∵， ∴ 2．22答： 2．23答：對(duì)半徑d要求準(zhǔn)確度高。 2．24答：多測(cè)幾次，取平均值。 2．25答：因?yàn)榇祟}壓是求和運(yùn)算，相對(duì)誤差不積累，所以電壓表的準(zhǔn)確度為2級(jí)。 2．26答： 2．28答：86.3，8.91，3.17，0.00316，59500 第三章 信號(hào)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(hào)發(fā)生器。 按信號(hào)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(biāo)：頻率范圍，頻率準(zhǔn)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(fù)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(gè)噪聲信號(hào)經(jīng)放大、選頻產(chǎn)生成一個(gè)正弦信號(hào)。 3．4答：熱敏電阻、應(yīng)為負(fù)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(jìn)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(diǎn)：電路較復(fù)雜，準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度都較差，波形失真大。 優(yōu)點(diǎn)：易做到在整個(gè)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(luò)構(gòu)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(shí)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(hào)幅度大小。 3．10答：調(diào)諧信號(hào)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(xì)調(diào)調(diào)電容。 3．11答：與成倍數(shù)關(guān)系。 頻率變化范圍 3．12答：頻率合成：是把一個(gè)或幾個(gè)高穩(wěn)定度頻率源f經(jīng)過加、減、乘、除及組合運(yùn)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(hào)發(fā)生器。 相干式頻率合成：只用一個(gè)石英晶體產(chǎn)生基準(zhǔn)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(guān)的，稱為相干式頻率合成。 非相干式頻率合成：若用多個(gè)石英晶體產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率，產(chǎn)生的兩個(gè)基準(zhǔn)頻率之間相互獨(dú)立，就叫非相干式頻率合成。 3．13答：點(diǎn)頻法：被廁網(wǎng)絡(luò)接入正弦輸入信號(hào)，從低頻到高頻不斷改變輸入信號(hào)的頻率，信號(hào)不超過被廁網(wǎng)絡(luò)的線性區(qū)，用測(cè)量儀器測(cè)出各頻率點(diǎn)的輸入輸出信號(hào)的振幅之比和相位之比，以頻率為橫坐標(biāo)，振幅之比為従作標(biāo)，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(fù)變化的正弦輸入信號(hào)加入被廁網(wǎng)絡(luò)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(luò)就反映該網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。 掃頻法的優(yōu)點(diǎn)：①可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)和半自動(dòng)測(cè)量，特別是電路測(cè)試，人們?cè)谡{(diào)節(jié)元件參數(shù)的同時(shí)可觀網(wǎng)絡(luò)的測(cè)頻率特性。 ②由于掃頻信號(hào)是連續(xù)變化，測(cè)量得到的頻率特性曲線也是連續(xù)變化的，不會(huì)出現(xiàn)漏掉頻率點(diǎn)情況。 ③點(diǎn)頻法是人工逐點(diǎn)改變輸入信號(hào)頻率，速度慢，得到的是網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)時(shí)的測(cè)頻率特性曲線，掃頻法是得到網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)時(shí)的測(cè)頻率特性曲線，后者更接近實(shí)際情況。 3．14答：掃頻儀中的掃頻信號(hào)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(dá)到改變振蕩頻率，完成掃頻信號(hào)的產(chǎn)生。將被測(cè)網(wǎng)絡(luò)輸出的電壓經(jīng)檢波放大，送入示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板，達(dá)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)：①能顯示波形，可測(cè)量瞬時(shí)值，具有直觀性； ②輸入阻抗高，對(duì)被測(cè)信號(hào)影響小。 ③工作頻帶寬，速度快便于觀測(cè)高頻信號(hào)的細(xì)節(jié)。 ④在示波器的屏幕上可描繪任意兩個(gè)電壓或電流的函數(shù)關(guān)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(cè)信號(hào)電壓； X偏轉(zhuǎn)板加掃描信號(hào)； 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(dá)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(hào)的周期TX 與被測(cè)信號(hào)周期TY 的關(guān)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(shí)間校正器和電源組成。 Y通道：為被測(cè)信號(hào)通路； X通道：為掃描信號(hào)通路； Z通道：起回掃描時(shí)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(zhǔn)確性； 掃描時(shí)間校正器：校正基軸時(shí)間，使測(cè)信號(hào)的周期準(zhǔn)確。 電源：為各部分提供工作電壓。 4．7答： ①頻率響應(yīng)（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(yīng)； 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(hào)來自于被測(cè)信號(hào)； 外同步：：同步信號(hào)來自于儀器外部信號(hào)。 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(bǔ)償調(diào)節(jié)有差異，若混用后會(huì)出現(xiàn)測(cè)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(hào)與被測(cè)信號(hào)起始時(shí)間一致，避免被測(cè)信號(hào)前半部分丟失。所以內(nèi)觸發(fā)信號(hào)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(cè)信號(hào)可能很大或很小，則用放大器和衰減器可將被測(cè)信號(hào)的幅度適當(dāng)?shù)某潭龋员阌^測(cè)和分析研究。 4．13答：連續(xù)掃描：是掃描信號(hào)為連續(xù)周期性重復(fù)變化，用于連續(xù)信號(hào)的測(cè)量。 觸發(fā)掃描：平時(shí)處于等待狀態(tài)，被測(cè)信號(hào)到達(dá)時(shí)掃描信號(hào)才開始掃描，用于脈沖信號(hào)的測(cè)量。 4．14答：時(shí)基產(chǎn)生器：由時(shí)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(shí)基閘門是一個(gè)施密特觸發(fā)器，來一個(gè)掃描脈沖，它產(chǎn)生一個(gè)方波； 掃描電壓發(fā)生器：產(chǎn)生鋸齒波，作為掃描信號(hào)； 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(diǎn)都在同一位置處。 4．15答：示波器內(nèi)設(shè)置了一標(biāo)準(zhǔn)的幅值和固定的頻率信號(hào)，幅度校正和時(shí)間校正是將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入到示波器中，觀察示波器顯示的信號(hào)幅值和周期，若幅值與標(biāo)準(zhǔn)值有差異可調(diào)節(jié)微調(diào)衰減器使顯示達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，若信號(hào)周期顯示與標(biāo)準(zhǔn)值有差異可調(diào)節(jié)時(shí)間微調(diào)旋扭使顯示達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。 4．16答：雙蹤示波器是兩個(gè)Y通道共用中間放大器、延時(shí)線、末級(jí)放大和Y偏轉(zhuǎn)板； 雙線示波器是兩個(gè)Y通道到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板均是獨(dú)立的。 4．17答： （1）①， ②， ③， （2）①， ②， ③， （3）①， ②， ③， 4．18答：信號(hào)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(shí)施不等間隔取樣，其間隔規(guī)律是 第一次取樣點(diǎn)假設(shè)在作標(biāo)原點(diǎn)處， 第二次取樣點(diǎn)在處，即取樣間隔為； 第三次取樣點(diǎn)在處，即取樣間隔為； 第四次取樣間隔為；等等。當(dāng)取樣到一定次數(shù)，取樣間隔又重復(fù)進(jìn)行。 可見每次取樣都在信號(hào)周期內(nèi)的不同位置處，因?yàn)樾盘?hào)為周期性，則可將高頻信號(hào)變成低頻信號(hào)顯示。 但取樣示波器不能測(cè)量單次高頻信號(hào)，因?yàn)閱未胃哳l信號(hào)沒有重復(fù)性，無法周期性非實(shí)時(shí)取樣。 4．20答：記憶示波管是在熒光屏前安裝一個(gè)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(shí)間的停留在上面，以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)。 記憶示波器也可測(cè)量單次高頻信號(hào)。 4．21答：存儲(chǔ)器示波器，在示波器中設(shè)置有存儲(chǔ)器，在測(cè)量過程中根據(jù)需要可將被測(cè)信號(hào)存儲(chǔ)起來，可進(jìn)行反復(fù)顯示。 第五章 頻率時(shí)間測(cè)量 5．2答： 標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)頻是用本地比較法和發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)電磁波提供給用戶。 5．3答：時(shí)頻測(cè)量與其它物理量的測(cè)量有下列特點(diǎn)： ①測(cè)量精度高 ②測(cè)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(cè)信號(hào)經(jīng)整形變成脈沖信號(hào)通過主控門，計(jì)單位時(shí)間內(nèi)通過的脈沖數(shù)為被測(cè)信號(hào)的頻率。 測(cè)頻方法有量化誤差和閘門時(shí)間誤差。對(duì)一臺(tái)頻率計(jì)來說計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)不能超過一定界限，所控制閘門時(shí)間不能無限加長，否則頻率計(jì)要益出。若量化間隔過小，閘門時(shí)間就不能選大， 雖量化誤差減小，但閘門時(shí)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(cè)量 6．1答：主要是研究兩個(gè)同頻率信號(hào)的初相角差值。 6．2答：相位差的測(cè)量方法主要有： ①用示波器測(cè)量； ②把相位差轉(zhuǎn)換為時(shí)間間隔，先測(cè)量出時(shí)間間隔再換算出相位差； ③把相位差轉(zhuǎn)換電壓，先測(cè)量出電壓再換算出相位差； ④零示法，即與標(biāo)準(zhǔn)的移相器進(jìn)行比較。 第一種測(cè)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?yàn)橄辔徊顪y(cè)量均在固定的頻率上測(cè)量的。 6．5答： 第七章 電壓測(cè)量 7．1答：因?yàn)殡妷菏潜碚麟娦盘?hào)的三大基本參數(shù)之一，所以電壓測(cè)量就顯得十分重要。 電壓測(cè)量的特點(diǎn)： ①頻率范圍寬；②測(cè)量范圍寬； ③對(duì)不同波形電壓，測(cè)量方法及對(duì)測(cè)量精度的影響有差異； ④被測(cè)電路的輸出阻抗不同對(duì)測(cè)量精度有影響； ⑤測(cè)量精度，測(cè)量直流電壓精度較高，交流電壓精度較低； ⑥測(cè)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(cè)量儀表對(duì)被測(cè)電路的影響；放大器，對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)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(hào)斬波使信號(hào)變成交流信號(hào)，再進(jìn)行放大，對(duì)放大后的信號(hào)再進(jìn)行解調(diào)為直流信號(hào)。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(cè)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(cè)量。 7．8答：電容C是消除低頻對(duì)表頭產(chǎn)生的抖動(dòng)。 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(cè)量：在一個(gè)周期內(nèi)取平均值U=2V； 用交流電壓表測(cè)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(guān)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(duì)第八、九和第十章為非重點(diǎn)，你們能作多少是多少，此不做標(biāo)準(zhǔn)答案。 9