古天祥电子测量原理课后答案.docx

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1、古天祥电子测量原理课后答案【篇一：电子测量原理（古天祥）知识点总结】电子测量原理知识点总结0902202班第一章、测量总述1.1测量的基本概念1.1.1测量的基本概念狭义：为确定被测对象量值进行的实验，借助专门设备，直接或间接与同类已知单位量比较，用数值+单位表示结果广义：为获取被测对象信息进行的实践，借助专门设备，通过感知和识别取得被测对象的属性和量值信息，以便于利用的形式表示结果测量的基本要素五大基本要素：测量对象、测量仪器、测量人员、测量技术、测量环境。测量五大基本要素之间的关系测量的分类测量可以分为三类：定量测量、定性测量和定级测量。定量测量：追求的是精准，通常要对测量结果进行误差分析

2、，并给出不确定度。定性测量：是判断被测对象属性的一种定性测量，对量值的精确度要求不高，是一种粗略的测量，一般不要求进行误差分析，即不要求给出误差数值。定级测量：是以技术标准，规范或者检定规程为依据，分辨出被测量所属某一范围带，以此来判断被测量是否合格（符合某种级别）的一种定级测量。测试和检验测试：是测量和试验的总称。试验一为了察看某事结果或某物性能所从事的实践活动。检测：是检验和测量的总称。检验一检查被测量量值是否处于某范围内，验证被测量是否合格或某现象是否存在。1J.2电子测量的基本概念电子测量：以电子技术理论为依据，以电子测量仪器设备为手段，以电量和非电量为测量对象。电子测量的特点：（1）

3、测量频率范围宽（2）量程范围宽（3）测量准确度高（4）测量速度快（5）易于实现遥测（6）易于实现测量自动化和智能化12计量的基本概念1.1.1 计量的定义、特征、分类计量：是实现单位统一、量值准确可靠的活动。是利用技术和法制手段实施的一种特殊形式的测量。计量的三个主要特征是：法制性、统一性和准确性。测量与计量的比较联系：计量是一种特殊的测量计量是测量的基础和依据区别：比较对象不同，测量误差不同，误差来源不同，目的不同，内容不同，对象不同，存在范围不同1.1.2 比对、检定和校准对比:在规定条件下，对相同准确度等级的同种测量标准或者测量器具之间的量值进行比较，其目的是考核量值的一致性。检定：由法

4、定计量机构确定并证实计量器具是否完全满足要求而做的全部工作。校准：在规定条件下，为确定测量仪器、实物量具、标准物质所表量值，与对应测量标准所复现量值之间关系的一组操作。检定与校准的区别1.1.3 基准和标准基准：定义、实现、保存、复现某基本测量单位的量值、只用于检定其他量具的精度、不直接参加测量。基准分为：主基准、副基准和工作基准。主基准最高水平精度副基准精度由主基准确定工作基准精度由副基准确定标准：根据工作基准复现的、不同等级的、便于经常使用的标准量具。1.2.4测量标准的传递量值传递：自上而下的检定计量标准。量值溯源：自下而上追踪计量标准的过程。1.3 测量误差1.3.1 测量误差及其表示

5、方法绝对误差：测量值一真值（或约定真值）相对误差：绝对误差与被测量真值之比。实际相对误差:绝对误差与被测量的约定值之比。示值相对误差：绝对误差与示值误差之比。满度相对误差：绝对误差与量程满度值之比。1.3.2测量误差分类测量误差可以分为：随机误差、系统误差和粗大误差。随机误差：在同一测量条件下，多次重复测量同一量值时，每次测量误差的绝对值和符号都以不可预知的方式变化的误差。特点：测量结果以平均值为中心呈现随机离散性，但服从统计规律由无规律、不相关的因素造成只能减小、无法消除多次测量求平均-一随机误差的“抵偿性”系统误差：在同一测量条件下，多次测量，误差大小、符号保持不变，或测量条件改变时按规律

6、变化。特点：误差呈现规律性亩固定不变的或按确定规律变化的因素造成不但可以减小、还可以消除消除误差来源、补偿法、引入修正值？粗大误差：一种明显与实际值不同的误差。精确度：包括精密度与准确度。精密度：测量值重复一致的程度，反映测量受随即误差的影响。准确度：测量值与真值的接近程度，反映测量受系统误差的影响。1.4 测量方法1.4.1 直接测量和间接测量1.4.2有源量测量和无源量测量有源量一能携带和传递能量无源量一不能主动提供能量有源量测量一信号测量无源量测量一系统测量或参数测量第二章、时域测量2.1 概述时间和频率测量的特点：测量精度高，应用范围广，自动化程度高，测量速度快。频率的定义：信号在秒内

7、重复变化n次，则信号的频率,计数器严格按照频率定义实现频率测量。频率测量的方法分类2.2 电子计数法测量频率2.2.1测频原理计数法测频电路主要包括：时基电路、输入电路、闸门电路、计数显示电路和控制电路时基电路：产生电路用来产生所使用的标准频率或时间间隔。2.2.2误差分析测频的误差：包括量化误差和标准频率误差量化误差（误差）：标准频率误差：计数器直接测频的总误差ts越长、fx越高、标频精度越高，误差越小减小直接测频的误差的方法：ts越长、fx越高，测量误差越小。标准频率误差越小，测量误差越小。2.3电子计数法测量时间2.3.1 测量周期原理2.3.2 计数器直接测周的误差测周的误差主要包括：

8、量化误差、标准频率误差和触发误差。量化误差（误差）：【篇二：电子测量原理古天祥版-考试必备-本人通读全书,吐血整理】b一、测量p3测量是为获取被测对象量值而进行的实验过程。意义：人们通过对客观事物大量的观察和测量，形成定性和定量的认识，归纳、建立起各种定理和定律，而后又要通过测量来验证这些认识、定理和定律是否符合实际情况，经过如此反复实践，逐步认识事物的客观规律，并用以解释和改造世界。二、电子测量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相互结合的产物。包括以下几个含义：1、被测对象为电量、电参数；2、更多的借助电子测量仪器进行；3、测量原理、方案基于电子技术原理。电

9、子测量的内容p595.利用各种敏感元件和传感装置将非电量如位移、速度、温度、压力、流量、物面高度、物质成分等变换成电信号，再利用电子测量设备进行测量。电子测量的特点p587.影响因素众多，误差处理复杂电子测量的一般方法p68一、按测量手续分类1.直接测量2.间接测量3.组合测量二、按测量方式分类p34I.偏差式测量法：2.零位式测量法：又称零示法或平衡式测量法。3 .微差式测量法三、按被测量的性质分类p721.时域测量：2.频域测量：3.数据域测量4.随机测量：又叫统计测量，主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析四、测量方法的选择原则基本原则：1、不损害被测量；2、不损害测量仪器设备；3、

10、满足测量要求。具体原则：1、被测量本身的特性；2、所要求的测量准确度；3、测量环境；4、现有测量设备等。电子测量仪器概述测量仪器是将被测量转换成可供直接观察的指示值或等效信息的器具，包括各类指示仪器、比较仪器、记录仪器、传感器和变送器等。利用电子技术对各种待测量进行测量的设备，统称为电子测量仪器。1.变换功能2.传输功能二、测量仪表的主要性能指标1.精度：(1)精密度(2)准确度(3)精确度批2.稳定性3.输入阻抗4.灵敏度5.线性度6.动态特性三、电子测量仪器的分类1.电平测量仪器：各种模拟式电压表，毫伏表，数字式电压表，电压标准等。2.电路参数测量仪器：各类电桥，q表，八I、C测试仪，晶体

11、管或集成电路参数测试仪，图示仪等。3.频率、时间、相位测量仪器：电子计数式频率计，石英钟，数字式相位计，波长计等。4.波形测量仪器：各类示波器，如通用示波器，多踪示波器，多扫描示波器，取样示波器，以及记忆和数字存储示波器等。5.信号分析仪器：失真度仪，谐波分析仪，频谱分析仪等。6.模拟电路特性测试仪器：扫频仪，噪声系数测试仪，网络特性分析仪等。7.数字电路特性测试仪器：逻辑分析仪误差的表示方法1.绝对误差p19,应注意下面几个特点：(1)绝对误差是有单位的量，其单位与测得值和实际值相同；(2)绝对误差是有符号的量,其符号表示出测量值与实际值的大小关系，若测得值较实际值大，则绝对误差为正值，反之

12、为负值；(3)测得值与被测量实际值间的偏离程度和方向通过绝对误差来体现。2.相对误差p20(1)实际相对误差(2)示值相对误差(3)满度相对误差(4)分贝误建为了减小!l量中的示值误差，在进行量程选择时应尽可能使示值能接近满度值，一般以示值不小于满度值的2/3为宜。测量误差的来源p18、仪器误差二、使用误差三、人身误差四、影响误差五、方法误差误差的分类p105一、系统误差二、随机误差三、粗大误差误差的处理总则：(1)含有粗差的数据应当从结果中剔除；(2)系统误差远大于随机误差的影响，忽略随机误差，应采取措施降低系差或对测量值予以修正；(3)系差极小或已得到修正，此时基本上可按纯粹随机误差处理，

13、取其算术平均值代替真值；(4)系差和随机误差相差不远，应分别按不同的办法来处理，然后估计其最终的综合影响。随机误差分析系统误差分析p116-系统误差的特性结论：(1)测量次数足够多时各次测量绝对误差的算术平均值等于系差；(2)多次测量取平均值无法消弱或降低系差的影响；(3)仔细分析系差产生的原因,根据所研究问题的特殊规律，依赖测量者的学识、经验，采取不同的处理方法。系统误差的判断1.理论分析法2,校准和比对法3.改变测量条件法4.剩余误差观察法消弱系统误差的典型测量技术1.零示法2.替代法：3.补偿法：4 .对照法：5.微差法：“时间”在一般概念中有两种含义：一是指“时刻”，二是指“间隔p14

14、9频率是单位时间内周期性过程重复、循环或振动的次数，记为f电子计数器电子计数法测频原理电压测量的特点p1811.频率范围宽；2.测量范围大；3.信号波形复杂；4.被测电路的输出阻抗影响大；5 .测量精度差异大；6.存在干扰影响。波形换算1 .定义电压表示值ua与峰值检波器输出up间满足ua?kaupuu1式中ka称为定度系数。由于电压表以正弦波有效值定度，所以ka?a?rms?2.波形换算UPUP2当被测电压为非正弦波时，波形换算的原理是：示值Ua相等则峰值UP也相等：？2uupa再由波峰因数kp?up/u得到有效值2u?UakP上式仅适用于单峰值电压表。例2用峰值电压表分别测量正弦波、三角波

15、和方波，电压表均指在IoV位置，问三种波形被测信号的峰值和有效值各为多少？解：示值相等峰值也相等的原理可知三种波形的电压峰值up都是up?2ua?2?10?14.1v正弦波：u=10vo对于三角波:u?2u?1.44?10?8.17vakp1.73对于方波：波峰系数kp=1,因此有效值u?up?IOV交流电压的测量方法p1891.交流电压测量的基本原理根据ac/de转换器的类型可分成：(1)检波法(a)平均值检波(b)峰值检波(C)有效值检波等。（2）热电转换法:和波形无关,真有效值检波.三种检波方式的比较p189峰值检波器：输入阻抗高；波形误差大；均值检波器：输入阻抗低;波形误差不大；有效值

16、检波器：输入阻抗高；无波形误差；受环境温度影响较大，结构复杂，价格较贵。模拟式交流电压表一五种p194逐次逼近型adc逐次逼近比较过程表示了该类a/d转换器的基本工作原理。它类似天平称重的过程，Vr的各分项相当于提供的有限“电子祛码力而VX是被称量的电压量。逐步地添加或移去电子祛码的过程完全类同于称重中的加减法码的过程，而称重结果的精度取决于所用的最小硅码。结论:逐次逼近比较式数字电压表存在量化误差。其测量精度由标准电阻和基准电压源的精度、d/a变换器的位数、比较器的漂移所决定。1、电路结构p201双积分式数字电压表基本原理：通过两次积分过程（“对被测电压的定时积分和对参考电压的定值积分”）的

17、比较，得到被测电压值。电路组成：积分器；过零比较器；计数器；逻辑控制电路；双积分式数字电压表电路组成框图p204双积分式adc特点：基于vt变换的比较测量原理。参考电压Vr的精度和稳定性对a/d转换结果有影响，一般需采用精密基准电压源。积分器的r、C元件对a/d转换结果不会产生影响，因而对元件参数的精度和稳定性要求不高。测量速度较低，常用于高精度慢速测量的场合。电子电压表的放大器特点：输入阻抗高；频带宽；线性好；组成：前置级：高输入阻抗射级跟随器；差动放大器；中间级：线性好、高的电压增益；输出级：低输出阻抗及零输出特性；互补对称推挽放大电路串模干扰的抑制措施：设置滤波器；采用积分式的数字电压表

18、；双踪示波器y通道示意图p269rc文氏桥主振器原理通用低频信号发生器的组成框图如图所示特点：仅有电压输出，负载能力弱特点：除电压输出外，另有功率输出【篇三：机械工业出版社电子测量原理答案1】txt第一章1-11.放大器电压的绝对误差为：？u?UOr2?6000*3%?18OmV放大倍数的绝对误差为：?a?ar2?150mv相对误差为：rx?a?3%a分贝误差为：rdb?20lg(rx?1)?0.26db第三章3-1.(1)组精密度较高；(2)组准确度较高；(3)组正确度较高。注：用红色表示该题错误率较高。3-2.测量值的平均值为：x?20.49mh实验偏差为：s(x)?0.02mh?9标准偏

19、差为：S(X)?0.0058mh?9再求置信因子k,当p=95%时，查t分布表(课本p115面)可得k=2.23则测量结果为：x?x?ks(x)?20.49?0.01mh,置信概率为p=95%3-3.用残差观察法判断系统是否存在线性变化的系统误差(有线性误差)；用马利可夫判据判断有无累进性系统误差(有累进性系统误差)；用赫梅特判据来判断有无周期性系统误差(有周期性系统误差)；3-4.判断测量数据中有无异常数据有两种方法：1.莱特检验法：vi73s2.格拉布斯检验法：IVmaX|?gs其中g是由测量次数n及置信概率决定。3-5.V?w1v1?w2v2?w3v3?1.2vw1?w2?w33-6.见

20、课本131面,例3.9相对合成不确定度为1.03%合成不确定度的自由度为1937.均值为x?7.52v；a类不确定度为：?a?s(x)?9970.014v?b?b类不确定度为：k97.52*0.5%k的取值在课本127面，k则合成不确定度为：？c?0.026v扩展不确定度为：？k?c?3*0.026?0.078v包含因子k取值一般为3x?7.5270.078v包含因子k为3有效自由度为6则该电压的测量结果为：第四章4-4.ts?IS时，?fx1?1?10?33fx1?10?fx1?2?1?103fxO.1?1?1Ots?OjS时，?所以在ts?IS时？1误差引起的误差要小。4-5.测频时的？1

21、误差为：?11?1?10?6所以ts?10s?6tsfxfx?1?10?4当被测频率为fx?1khz时，则？1误差为？10故不能满足要求。4-6.闸门时间为ts?11?910o当晶振校准到时，?1st?100ssfx?10?7fs?10?9故不能将晶振校准到10?94-7.测频时？1误差引起的测量误差为：？11?1?10?33tsfx17101?fxt0?1?10?5txf测周时？1误差引起的测量误差为：?故测频时？1误差引起的测量误差要大于测周时？1误差引起的测量误差。4-8.中界频率为：fx?39?103hz当fx?IOhZ时，宜采用测周。第五章5-15.采用正弦有效值刻度的均值电压表测量

22、波形时，其读数即为正弦波的有效值，贝Uu正弦？IV,u方波？kf?0.9?0.9vu三角波？kf?0.95?1.3v71.035vU方波？1.41v4kpkp65-17.测量的方波角频率为：?x?2?fx?2?10hz5-16.与上题相似:u正弦?1v,U三角波？电压表带宽为：?0?2?f0?2?107hz则当傅立叶级数表示方波电压时，其展开式只能到n?为奇数则n=9；所以实际测量的有效值为：u实？098up?0又因为n?10,?x则波形误差为：r?up?u实?2%up5-18.时钟频率为f0?25OkhZ门控时间为：t?37.024ms累计脉冲个数为：n?9256Vl字519.uom?3vn

23、1?2000t2715msn271500e?0.00(6)参考电压为2v最大能显示的数为1999,所以该a/d能构成3位dvm.n2tf5-20.ux?2ur?0ur?8.4vt1t15-22.nmr?20lgunucmr?20lcmucnunmax?4该题要求的是串模干扰引起的最大输出误差即为Unmax?2.2?IOV5-23.(1)甲是4位，乙为4位半(2)分辨力为0.01mv(3)2V量程时1字=0.0001V;20v时1字=0.001v(默认为乙表测量)贝()2v时,?u?0.02%?1.570.0001?4?10?4r?u70.267%ux?320V时，?u?0.02%?1.570.

24、001?1.3?1Or?u70.087%ux5-25.(1)r?(2)e?u?(0.01%?0.5?0.01%?1)?0.03%ux.510?0.1mv/字510(3)由于该dvm为5位的，所以当量程为OJv时，最大能显示到0.09999,所以分辨力为e?10?5v/字5-26.r总?r固？r附rsirsr附？(rri+ri)=?1?10-4riuxr固？?u2个字?(0.05%?)uxux该题要求的是误差的最大值，有上面的式子分析可知，当分辨力e为最大时，总的测量误差达到最大。又因为题目要测量100mV,所以当且仅当e=100mv时，误差为最大。第六章6-2.rx?50?(根据图画得不同，还

25、有多解；建议做题时将图画出)O6-3.a,c正确,b,d错误64.rx?c3r2lx7r2r4c3c46-6.此题有多解。第七章7-9.扫描速度：V?10cm750cmus2t7-10.峰峰值为：vp?p?h?dy?衰减倍数?71OmV1峰值为：vp?vp?p?355mv2有效值：V?v?251.1mv7-11.(1)频率为50OhZ的方波在示波器上显示时，其水平方向在一个周期内应100020?2cm在垂直方向上应该为？2cm该占据50010(2)频率为100OhZ的正弦波在示波器上显示时，其水平方向在一个周期100040?1cm在垂直方向上应该为？4cm10001047-12.设连续扫描电压

26、周期为t,则有扫描正程周期t应为Mh根据题义可知，5显示4个周期频率为20OOhZ的正弦波时，要满足：470.002st0?4tx?2000内应该占据所以有连续扫描电压频率为f?1?400hzt7-14.波形图在水平方向上正程时间应该有3个周期，反程时间应该为1ms(即一个周期)7-18.屏上观测的上升时间trx和示波器的上升时间tr。以及信号的上升时间tr,这三者有如下关系：tr?所以有，方波的实际上升时间为tr?10.4283ns726.(1)峰峰值为：vp?p?h?dy?6?0.2?1.2v11?4khzt570.05ms(2)如要在水平方向上显示10个周期，则信号每个周期应该占据1cm此信号的周期t?0.25mst?0.25ms/cm所以时基因素应取ICm频率为：f?7-30.示波器的带宽为：f3db?30mhz则上升时间为：tr?0.350.35?0.0177usbwmhz30170.05usf又因为方波的周期为：t?则上升时间占据了周期的0.0017us?23.4%0.05us所以显示的波形会有明显的失真。7-31.屏上观测的上升时间trx和示波器的上升时间tro以及信号的上升时间甘，这三者有如下关系：tr?所以从上升时间的角度考虑屏上显示的信号的上升时间和实际的信号的上升时间的差别，我们选择(4)号示波器更好。第八章