《电子测量技术》练习题参考答案.doc

电子测量技术CH1CH5习题参考答案 第1章 一、选择题 1 2 3 4 B C A B 11 12 13 14 C C C C 二、填空题参考答案 1、恒定系差 2、国家、工作 3、绝对误差、真值 4、标准偏差（或（X） 、精密度 ） 5、 0 . %（三级） 5 电子测量的基本知识 5 6 7 8 9 10 C C B B B C 15 16 17 18 19 20 C B A B6、实际值相对误差、示值相对误差、满度相对误差 7、0.25 8、对称性、单峰性、有界性、抵偿性 9、 1 . mA 10、15.12三、判断题参考答案 1 11 2 12 3 13 4 5 6 7 8 9 10 四、综合题 1、用准确度S=0.5级（ m =0.5%） 时的绝对误差和相对误差。 解：绝对误差： D x = g m x = 0 . % 10 = 0 05 A mm D x 0 05 . m 示值为8A时，相对误差： g x 1 = x 1 D x m 示值为2A时，相对误差： g x 1 = x 1 100 = % 100 = 0 625 % . % 8 0 05 . 100 = % 100 = 2 5 % . % 2 2、按有效数字的舍入规则，将下面各个数据保留四位有效数字进行凑整，写出结果。 原有数据 3.14159 舍入后 3.142 2.71729 2.717 4.51050 4.510 3.21550 3.216 6.378501 6.379 7.691499 7.691 5.434605.435 3、有一个100V的被测电压，若用0.5级、量程为0300V和1.0级、量程为0100V的两只 电压表测量，问哪只电压表测得更准些？为什么？ 解： 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0300V、0.5级电压表，根据公式有 x s 100 = 300 0 . 5 100 % = 1 . 5 % x x 100 （2）对量程为0100V、1.0级电压表，同样根据公式有 x s 100 m x x 100 从计算结果可以看出，用量程为0100V、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0100V、1.0级电压表测量更准确。 4、准确度为0.5级、量程为0100V的电压表，其最大允许的绝对误差为多少？ 解：最大允许的绝对误差为： Dx x s = 100 0 5 = 0 5 m% 5、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 解： （1）绝对误差 D x = x - A = 450 V - 445 V = 5 D x （2）相对误差 g x = 100 % = x D x （3）引用误差 g m = 100 % = x m （4）修正值 c = - D x = - 5 V 5 100 % = 1 12 % . 450 5 100 % = 1 00 % . 500 6 求： （1）如E、R 1、R 2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） （3） R 1 5K A R V E R 2 12V 20K B V 题6电路图 E 解： 1）A、B两点间的电压实际值 A= （U R = 2 R + R 1 2 E （2）UA测量值为： A = UR / R = 2 I 12 20 = 9 6 k . V 5 + 20 k k 12 20 / 20 k k R + R / R 1 2 V 12 = 10 = 8 0 k . V 5 + 10 k k D U 8 . - 9 6 0 . 所以UA的示值相对误差 g x = = U x 8 0 . D U 8 . - 9 6 0 . 5 + 20 / 20 k k k = - 20 % UA的实际相对误差为 g A = U A = 9 6 . E = - 17 % 12 （3）UA测量值为： A = 2 R + R / R 1 2 V 12 I 5 + 20 / 1 k k M = 5 + 19 6 k 19 6 = 9 56 . k . V D U 9 . - 9 6 所以UA的示值相对误差 g x = U x = 9 56 . - 0 42 . % D U 9 . - 9 6 UA的实际相对误差为 g A = U A = 9 6 . - 0 42 . % 由此可见，当电压表内阻越大，测量结果越准确。 第2章 一、选择题 1 2 3 4 5 A D B D C 二、填空题参考答案 1、0.7% 2、匹配、正弦波有效 信号发生器 6 7 8 9 10 B B A A C3、间接式频率合成、模拟式直接合成、数字式直接合成 4、PD、LPF、VCO 5、频率范围、频率准确度、频率稳定度。 6、1Hz1MHz 三、判断题参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 四、综合题 1、已知可变频率振荡器频率 f 3.39975.1000MHz，固定频率振荡器频率 f 2 =3.4MHz， 1若以 f 和 f2 构成一差频式信号发生器，试求其频率覆盖系数，若直接以 f2 构成一信号发生 1器，其频率覆盖系数又为多少？ 解：因为差频式信号发生器f0 =f1f2所以输出频率范围为：300Hz1.7000MHz1 7000 5667 0300 如果直接以f1构成一信号发生器，则其频率覆盖系数 5 1000 k 0 = 3 2、有一频率合成器如下图所示，试求： f 0 VCO 2 100kHz N 2 N 2 720 1000 VCO LPF 10 1 N 1 1000 1100 720 1000 f i1 PD 1KHz （1） f 的表达式； 2） f 的范围； 3）最小步进频率 D f min 。 0解： 0f 01 f f = f i 1 ， 01 + f i 2 = 0 ，所以 N 1 f f N 10 N 2 f N N 2 f = N 2 ( 01 + f 2 ) = N 2 ( i 1 1 + f 2 ) = i 1 1 + f 2 N 2 0 10 N 2 i 10 N 2 i 10 i （2） 当 N ， N2 分别取最小值时 f 最小， 0f i 1 N 1 f 0 min = + f i 2 N 2 = 10 K 1 1000 + 100 720 = 72100 KHz = 72 1 K . MHz 10 当 N ， N2 分别取最大值时 f 最大， 0f i 1 N 1 f 0 max = + f i 2 N 2 = 10 K 1 1100 + 100 K 1000 = 10110 KHz = 100 11 . MHz 10 （3）因为N 1和N 2均可改变，但 f 表达式中，N 1的系数小，所以N 1变化1得到的 f 的变 0f i 1 1 KHz 化最小，即 f 的最小步进频率为 Df 0 = = 100 Hz = 010 10 3、有一频率合成器如下图所示，试求: f 1 N 1 f 0 VCO PD LPF 560 1000 1 10kHz BPF M() f 3 f f 2 3 N 2 VCO PD 100 2 5000 6000 1kHzLPF （1） f 的表达式； 2） f 的范围； 3）最小步进频率 D f min 。 （00f f 2 0f = 3 ， f 0 - f 3 = f N ，所以 f 0 = f N + 2 N 2 1 1 100 N 2 （2）当 N ， N2 分别取最小值时 f 最小， 01f 2 K 1 f 0 min = f N + N 2 = 10 560 + K 1 1 100 100 当 N ， N2 分别取最大值时 f 最大， 01f 2 K 1 1 1 100 KHz = 5 650 . MHz f 0 max = f N + 1 1 100 N 2 = 10 K 1000 + 6000 = 10060 KHz = 10 060 . MHz 100 （3）因为N 1和N 2均可改变，但 f 表达式中，N 2的系数小，所以N 2变化1得到的 f 的变 0f 2 1 KHz 化最小，即 f 的最小步进频率为 D f 0 = = 10 。 Hz = 0100 100 第3章 电子示波器 一、选择题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C C D B C C A A B 11 12 13 14 15 16 17 18 19 A D A C B B A B C 21 22 23 24 25 26 27 28 29 A C D A C B C B A二、填空题参考答案 1、电子枪 2、扫描 3、X偏转板 4、采样速率 Sa/s 5、非实时、重复 6、正弦信号、相位、频率 7、RC分压 （阻容分压） 8、第一阳（或A1） 第二阳（或A2， 或G2） 9、上升沿、下降沿 10、线性扫描法、李萨如图形 11、垂直偏转通道（Y通道） 、示波管（位置可对换） 12、扫描发生器、释抑电路（位置可对换） 13、扫描门、积分器、比较电路 14、高、低 15、A/D转换器的速率、40Ms/s 16、自动、电源 17、连续扫描、触发扫描 18、锯齿、延迟触发电平 19、垂直通道、水平通道 20、双扫描； 三、判断题参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 四、综合题 010 C 20 D 30 13 1、测量上升时间t r =40ns的脉冲波形，应选用带宽至少为多少的示波器？ 350 350 解： f = t r 40 . MHz = 8 75 f B 3 f = 3 8 75 . MHz = 26 25 . MHz 2、用双踪示波器测量信号相位差，显示波形如图所示，已知AB=3cm，AC=24cm，试求 这两个信号的相位差。 u 1 (t) A B C u 2 (t) 测量相位差波形图 AB 解：因已知AB=3cm,AC=24cm，代入下式得相位差为 Df = AC * 360 0 =45（度） 3、用示波器观测正弦波时，荧光屏上得到如图所示波形，试分析示波器哪个部分工作不正 常?答： 1）为扫描锯齿波线性度不好； 2）Y放大器引入失真，出现削顶，产生截止失真； （3）有扫描回线，增辉电路工作不正常。 4、已知示波器的灵敏度微调处于“校正”位置，灵敏度开关置于 5V/cm，倍率开关为“5”。 信号峰峰值5V，试求屏幕上峰与峰之间的距离。如果再加上一个10：1的示波器探头，结 果又是多少？ V -P 5 P答：不考虑倍率开关时， y = 1 h = = 1 cm，由于倍率开关为“5”，屏幕上波形偏转 5 增大 5倍，所以屏幕上峰与峰之间的距离为 y = k y = 5 1 = 5 cm。如果采用探头，对 1 1 输入有10倍衰减， y 5 即 y = = k 10 = 0 5 cm。 . 5、被测脉冲信号峰峰值为8V，经衰减量为10倍的探头引入示波器，“倍率”置“5”位，“偏 转灵敏度微调”置“校正”位，要想在荧光屏上获得峰峰高度为8cm的波形，“Y轴偏转灵敏 度”开关“V/cm”应置哪一挡?解：设 Y轴偏转灵敏度开关置为xV/cm，则有峰峰值为 8 cm x 10 5 = 8 V，所以 8 x = ( 10 5 8 ) = 0 5 V/cm . 6、用示波器测量正弦信号的电压和频率，已知示波器偏转灵敏度 Dy=0.5V/cm（放“校正”位置） 宽度为10cm。 （1）若荧光屏上信号峰峰值高度为8cm，求被测正弦信号的有效值； （2）若荧光屏上刚好显示有2个周期的波形，求被测信号的频率； （3）若想在屏上显示5个周期该信号的波形，扫描速度应取多大?解： 1）峰峰值为 8 cm Dy 5 = 8 0 5 5 = 0 8 V， 所以正弦信号的有效值为 0 . = 0 2 2 V2 2 （2）若荧光屏上刚好显示有2个周期的波形，则有 2 T = 10 10 s / cm 10 = 10 s ， 1 T = 5 ms ，被测信号的频率 f = = 1 = 2 10 5 Hz- 6 T 5 10 （3）求得信号周期 T = 5 ms ，若想在屏上显示 5个周期该信号的波形，设扫描速度为 25 h s / cm ，意味着 5 T = 10 h s / cm 10 = 25 s ，所以 h = 1 7、已知示波器偏转灵敏度Dy=0.5V/cm，荧光屏有效宽度10cm， （1）若扫描速度为0.05ms/cm（放“校正”位置） 刚好显示有2个周期的波形，求被测信号的峰峰值及频率； （2）若想在屏上显示10个周期该信号的波形，扫描速度应取多大？ 解：与第6题类似 （1）峰峰值为 8 cm Dy = 8 0 5 = 4 V，所以正弦信号的有效值为 4 2 2 若荧光屏上刚好显示有2个周期的波形，则有 2 T = 10 0 05 / cm = 0 5 ， T = 0 . ms ， 1 被测信号的频率 f = = 1 = 4 10 3 Hz=4KHzT 0 25 10 - 3 （3）求得信号周期 T = 0 . ms ，若想在屏上显示10个周期该信号的波形，设扫描速度为 2 . hms/cm ，意味着 T = 10 hms / cm = 2 5 ，所以 h = cm . ms 10 10 = 0 25 / cm . ms 8、如果在示波器的X、Y两轴都加入同幅、反相、同频的正弦波，在荧光屏上会出现什么 样的图形？两者相差90度，又是什么图形？ 答：斜率为1的一条直线；是一个圆。 9、利用示波器测量信号的电压，应首先作什么？若此时，“倍率”置“5”档，Y轴灵敏度置 “1V/div”，信号经101探头引入，在屏幕上显示信号的高度为6个div ,请问该信号的峰峰值是多少？ 答：应首先对Y轴灵敏度进行校正；信号的峰峰值为 6 10 5 = 12 10、已知示波器的Y通道处于“校正”位置，灵敏度开关置于0.2Vcm，由Y输入端直接输 入信号，在荧光屏上显示的波形如图所示，求由4个脉冲组成的脉冲列中，幅度的最大差值 是多少？ 解：脉冲幅度的最大差值为脉冲及脉冲的差值，这两点在荧光屏上的距离h为1.6cm。 由 于 Y放 大 器 微 调 处 于“校 正”位 置 并 为 直 接 输 入 ， 因 此 可 得 到 幅 度 的 最 大 差 值 V - P = D y h = 1. cm 0 2 / cm = 0 32 v P 题10图 用直接法测电压 11、用双踪示波器观测两个同频率正弦波a，b，若扫描速度为20s/cm，而荧光屏显示两个 周期的水平距离是8cm，问： （1）两个正弦波的频率是多少？ （2）若正弦波a比b相位超前1.5cm，那么两个正弦波相差为多少？（用弧度表示） 1 解：频率： f = = 1 . KHz ，相差: = 12 5 1 . cm 5 3 2 = p pm 12、已知示波器偏转灵敏度Dy=0.2V/cm，荧光屏有效宽度10cm（1）若扫描速度为0.05ms/cm（放“校正”位置） 的峰峰值及频率； （2）若想在屏上显示10个周期该信号的波形，扫描速度应取多大? 12题图 13题图 解： 1）峰峰值为 6 cm Dy = 6 0 2 = 1 2 V，所以正弦信号的有效值为 . （. . 2 2 （2）荧光屏上刚好显示 2个周期的波形，则有 2 T = 10 0 05 / cm = 0 5 ， 1 T = 0 . ms 被测信号的频率 f = = 25 1 = 4 10 3 Hz- 4 T 2 5 10 （3）求得信号周期 T = 0 . ms ，若想在屏上显示10个周期该信号的波形，设扫描速度为 2 . h ms /cm ，意味着 10 T = 10 h ms / cm = 2 5 ，所以 h = x10 13、用示波器观察正弦波，荧光屏要得到的波形如图所示。试指出示波器的触发极性和触发 电平（定性确定触发电平大于、等于、小于零） T 的周期T X之比 Y =？ T X 1 答：触发极性为负，触发电平大于0； Y = T X 2 14、有一正弦信号，使用垂直偏转因数为10mV/div的示波器进行测量，测量时信号经 过10：1的衰减探头加到示波器，测得荧光屏上波形的高度为7.07div，问该信号的峰值、 有效值各为多少？ 解：示波器测量的是峰峰值 V p - p = h D y k y ， V p - p = 7 . 10 10 V p - p 707 正弦信号的峰值 V p = = 2 2 V p V p - p mV = 353 5 . mV 707 正弦信号的有效值 = 2 2 2 2 2 15、 个周期（幅度适当） 1 解：正弦信号频率为 10MHz，T T = = 1 = 1 10 - 7 s ，要在屏幕上显示两 6 f 10 10 10 个周期，则显示的时间为 t = 2T = 2 10 7 s ，扫描速度为 = 50 10 6 cm/ s - 2 10 16、用示波器观测周期为 8ms，宽度为 1ms，上升时间为 0.5ms的矩形正脉冲。如果 用该示波器分别测量该脉冲的周期、 波器时间因数为 0.05s0.5s，按125顺序控制） 解： 在示波器屏幕上尽量显示一个完整周期，而水平方向为10cm，所以 测量周期时，8ms/10cm0.8ms/cm，时基开关应在1ms位置， 测量脉宽时，1ms/10cm0.1ms/sm，时基开关应在100s位置， 测量上升时间时，0.5ms/10cm50s/cm时基开关应在50s位置 17、观察上升时间 t为50ns的脉冲波形，现有下列四种技术指标的示波器，试问选择 r 哪一种示波器最好？为什么？ （1）BW10MHz，tr40ns（3）BW15MHz，tr24ns（2）BW30MHz，tr12ns（4）BW100MHz，tr3.5ns解：由 BW = 0 . / t ，可知 BW = 0 35 /( 10 - 9 ) = 7 上升时间应大于35 t R（示波器上升时间） 满足，而（4）的上升时间最小，观察效果最好，但价格贵。 第4章 一、选择题 1 2 3 4 B C C C 11 12 13 14 D B A C 二、填空题参考答案 时间与频率的测量 5 6 7 8 9 10 B C D C D D 15 16 17 18 19 20 A A B C D1、定时计数（或是根据频率的定义来实现测频 f x = N ） T 2、中界频率 3、将相移转换为时间间隔或与标准移相器比较（或 零示法） 4、被测信号、标准频率脉冲信号 三、判断题参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 四、综合题 1、欲用通用计数器测量 f x = 200Hz 的信号，选用闸门时间为1s，时标为0.1s，试计算:（1）采用测频方法时的计数误差； （2）采用测周方法时的计数误差； （3）此时中界频率为多少？ 解： DN 1 （1）采用测频方法时：计数误差为 = = = = 0 5 . % N （2）采用测周方法时：计数误差为 D N 1 1 N T f x 1 200 s = f x T = 200 0 1 10 - 6 = 0 002 0 N N T T x0 1 （3）此时中界频率为： f m = f c / T = 0 1 10 - 6 . . Hz = 3162 3 2、用计数式频率计测量频率，闸门时间（门控时间）为l s时，计数器读数为5000， 这时的量化误差为多大？如将被测信号倍频4倍， 差为多大?DN 解： 1）量化误差 N 5000 f xT D （2）量化误差 = = 4 f x 5 = = = 0 001 . % N f x T T 20 f x T 20 3、用一个7位电子计数器测量一个 f x = 5 MHz的信号频率，试分别计算当“闸门时间”置于1s、0.1s和10ms时，由1误差产生的测频误差。 DN 1 = 2 10 - 7 N f xT 5 MHz 1 DN 1 = 2 10 - 6 N f xT 5 MHz 0 1 . DN 1 = 2 10 - 5 N 第5章 f xT 5 MHz 0 01 . 电压测量 一、选择题 1 D 11 A 21 B 2 C 12 D 22 C 3 C 13 C 23 D 4 B 14 B 24 C 5 A 15 C 25 C 6 C 16 D 26 C7 B 17 D 27 8 B 18 C 28 9 D 19 D 29 10 B 20 A 30 二、填空题参考答案 1、示波器 2、A/D（模拟/数字） 1 3、 82 位（8位半） 4、15.12V 5、读数误差、满度误差 6、检波放大 7、+26dBm 1 8、4 （四位半） 10V 29、正弦波、有效 10、0.25 11、1.41 12、峰值 3.53V三、判断题参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 四、综合题 个字 ，现测量两个电压值分 别为0.0014V和1.9666V，问两种情况下的绝对误差和相对误差各为多少？ 2 解：测0.0014V时，绝对误差： D x1 = 0 . % 0 0014 02 . 1 = 1 0 10 - 4 V . 19999 1 0 10 -4 D x 1 相对误差： g x 1 = 100 = % x 1 . 100 = 7 14 % . % 0 0014 . 2 1 = 4 9 10 - 4 V 2 19999 4 9 10 -4 D x 2 相对误差： g x 2 = 100 = % x 2 . 100 = 0 025 % . % 1 9666 . 2、交流电压表都是以什么值来标定刻度读数的？ 答：交流电压表都是以正弦波有效值为刻度的， 3、全波平均值电子电压表分别测量正弦波、方波、三角波的交流电压，假设电压表的 读数都是1V，问： （1）对每种波形，电压表的读数各代表什么意义？ （2）三种波形的峰值、平均值及有效值分别为多少？ 解： 1）对正弦波，读数为有效值，对其他波形，读数仅能间接反应被测量的大小。 a （2）因为 a = U = K F U ，所以 = U = K F 1 = 0 901 V. 1 11 . 因为 = K F U ， U = U P / K P 即 U P = K P U = K P K F U 所以正弦波有效值为1V，峰值为 P = 1 . 方波有效值为 U = K F P U = 1 0 901 = 0 901 V，峰值为 U P = 1 0 901 = 0 901 V， 均值为0.901V。 三角波有效值为 = K F D U = 1 . 0 901 = 1 036 V，峰值为 U P = 1 . 1 036 = 1 792 V，均值为0.901V。 4、若在示波器上分别观察峰值相等的正弦波、方波、三角波，得Up10V；现在分别 采用三种不同检波方式并以正弦波有效值为刻度的电压表进行测量，试求其读数分别为多 少？ 解：已知各波形Up10VV p 均值表： 正弦波 a = 1 11 = 1 11 . V . = 1 11 . k f k P V p 10 7 08 . V 1 11 2 . 10 方波 三角波 a = 1 . V = 1 11 11 . = 1 11 . 11 1 . V k f P i k P P i 1 1 V p 10 a = 1 . V = 1 11 11 . = 1 11 . 5 58 . V k f D k P D 1 15 1 75 . . V P 峰值表：因为各波形峰值相同，所以三种波形的读数均为： a = 2 7 08 . V V p 10 有效值表： 正弦波：a = V = 7 08 ；方波： a = V = = . V k P 2 V p 10 三角波： a = V = = 5 78 . V k P D 3 V p 10 = = 10 V k P Pi 1 5、 试问： （1）各是几位的 DVM； 个字 个字 ，分别用2V档和20V档测 量 U x = 1 . V电压时，问误差各是多少？ 解： 1）计数容量为19999的DVM为4位半，计数容量为9999的DVM为4位； （2）第台DVM的最小量程为200mV，所以DVM显示数据应为199.99mV，即最小 分辨力为0.01mV； （3）当用 2V档测量时：为 1.9999V，所以一个字误差为：0.0001V，测量误差为： 0.02%1.560.0001V0.000412V0.41mV当用20V档测量时： 19.999V， 0.001V0.001312V1.3mV 6、用均值电压