吉林大学电子测量期末考试复习资料.docx
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吉林大学电子测量原理复习资料
吉林大学电子测量原理历年期末考试复习资料
汇总:
吉林大学新四军前沿工作室
一、填空题
1. 计量性能由准确度、__________、__________三个要素构成。
2. 相对误差定义为__________与__________的比值,通常用百分数表示。
3. 测量误差按来源不同可分为仪器误差、__________、人身误差、影响误差和__________。
4. 为保证在测量80V电压时,误差≤±1%,应选用等于或优于__________级的100V量程的电压表。
5. 扫描发生器环由__________、扫描门和__________组成。
6. 采用示波器直接测量法测量电压,测量的准确度主要取决于示波管的__________、输入__________的分压比和Y放大器增益是否稳定等。
7. 示波器为保证输入信号波形不失真,在Y轴输入衰减器中采用__________电路。
8. 在测量周期时,通用计数器采用较小的__________,可以减小±1误差的影响。
9. 通用计数器测量周期时,被测信号周期越大,±1误差对测周精确度的影响越 。
10. 通用计数器可以利用外接__________来进一步提高测量准确度。
11. 采用频率计数器测量频率,闸门时间T的准确度主要取决于__________的准确度。
12. 逐次逼近比较式DVM中逐次逼近寄存器由__________寄存器和__________寄存器以及一些门电路组成。
13. 交流电压的测量准确度比直流电压的测量准确度低得多的两个主要原因:
一是交流电压的频率和电压大小对必须的交流/直流__________电路的特性有影响,二是高频测量时__________参数的影响很难估计和避免。
二、选择题
1. 在实际工作中进行最佳测量方案选择时,( )。
A. 遵循总误差最小的原则
B. 在总误差基本相同情况下,还应兼顾测量的经济、简便
C. 遵循等作用分配原则
D. 抓住主要误差项进行分配
2. 示波器扫描速度微调一般采用调节( )来实现。
A. 积分电阻R B. 积分电容C
C. 释抑电容Ch D. 积分电源电压
3. 当示波器所观测的输入信号幅度变小,导致触发扫描所显示的波形消失时,应设法调整( ),以便波形重现。
A. 触发方式 B. 稳定度
C. 频率微调 D. 触发电平
4. 在通用计数器测量低频信号的频率时,采用倒数计数器是为了( )。
A. 测量低频周期 B. 克服转换误差
C. 测量低频失真 D. 减小测频时的量化误差影响
5. 双斜积分式DVM中引入自动校零是为了克服DVM的( )误差。
A. 满度 B. 积分元件
C. 积分电路非线性 D. 基准电压漂移
三、计算题
1. 现检定一只2.5级、量程为100V的电压表,在50V刻度上标准电压表读数为48V,问在这一点上该电压表是否合格?
2. 电流通过电阻发热,发热量Q=0.24I2Rt。
已知测量电流I的相对误差为±1.5%,测量电阻R的相对误差为±2.5%,测量时间t的相对误差为±2%,试问测量发热量Q的相对误差γQ为多大?
3. 为检验220V、300W电熨斗的额定功率,要求误差≤±5%,交流电压表选300V量程,而电流表选3A量程,按等作用分配,电压表、电流表分别应选什么准确度等级?
4. 用SBM-10示波器测量正弦信号电压幅度,“倍率”置“×5”档,“偏转灵敏度粗调”,开关置“0.5V/cm”档,“偏转灵敏度微调”置“校正”位置,用衰减量为10倍的探头引入,荧光屏上信号峰—峰值高度为5cm,求被测信号电压幅值Vm和有效值V。
5. 某计数器核准频率误差|Δfc/fc|=1×10-9,利用该计数器将一个10MHz的晶体振荡器校准到10-7,则计数器闸门时间应为多少?
能否利用该计数器将晶体校准到10-9,为什么?
6. 甲、乙两台DVM,显示器最大显示值为甲:
9999,乙:
19999,问:
(1)它们各是几位DVM?
(2)若乙的最小量程为300mV,其分辨率是多少?
(3)若乙的工作误差为±0.01%(读数)±1个字,分别用2V档和20V档测量Vx=1.78V电压时,绝对误差和相对误差各是多少?
(9分)
四、简答题
1. 举例说明为什么在许多情况下,仪器的准确程度要用误差的绝对形式和相对形式共同表示?
2. 请说明在测量实践中获得真值或实际值的两种方法?
3. 简述延迟线在示波器中的作用。
4. 简述逐次逼近法DVM有哪些性能特点?
一、填空题
1.电子测量的内容包括 、 、 、 和 五个方面。
2.相对误差定义为 与 的比值,通常用百分数表示。
3.电子测量按测量的方法分类为 、 和 三种。
4.为保证在测量80V电压时,误差≤±1%,应选用等于或优于________级的100V量程的电压表。
5.用四位半的DVM测量15V的稳压电源电压为15.125V,取四位有效数字时,其值为________。
6.示波器为保证输入信号波形不失真,在Y轴输入衰减器中采用_______ 电路。
7.电子示波器的心脏是阴极射线示波管,它主要由 、 和 三部分组成。
8.示波器的“聚焦”旋钮具有调节示波器中________极与________极之间电压的作用。
9.没有信号输入时,仍有水平扫描线,这时示波器工作在________状态,若工作在______状态,则无信号输入时就没有扫描线。
10.电压表的基本组成形式为________式。
11.电子计数器的测周原理与测频相反,即由 信号控制主门开通,而用 脉冲进行计数。
12.数字电压表的最大计数容量为19999,通常称该表为________位数字电压表;若其最小量程为0.2V,则其分辨力为________。
1.电能量的测量、电子元器件参数的测量、电信号的特性和质量的测量、电路性能的测量、特性曲线的测量;
2.绝对误差 真值;
3.直接测量、间接测量、组合测量;
4.±0.5;
5.15.13V;
6.RC分压电路;
7.电子枪、偏转系统、荧光屏;
8.第一阳(或A1) 第二阳(或A2,或G2);
9.连续扫描 触发扫描;
10.检波—放大;
11.被测输入信号 晶体震荡器信号;
12.4 (或四位半) 10μV;
二、选择题
1、修正值是与绝对误差的绝对值__A__的值。
A、相等但符号相反;B、不相等且符号相反;C、相等且符号相同;D、不相等但符号相同。
2、交流电压的波峰因素Kp定义为__C__。
A、峰值/平均值 B、有效值/平均值 C、峰值/有效值 D、平均值/峰值
3、下述方法中,能减小系统误差的有_B_。
A、统计平均;B、交换法;C、加权平均;D、格拉布斯准则加以修正。
4、数字电压表显示位数越多,则____D___。
A、测量范围越大B、测量误差越小C、过载能力越强D、测量分辨力越高
5、示波器中扫描发生器产生的是__A__。
A、锯齿波信号B、正弦波信号C、矩形波信号D、触发脉冲
6惯性式位移传感器作为滤波器来说具有
(2)特性。
(1)低通
(2)高通(3)带通(4)带阻
7传感器的滞后是表示标定曲线(3)的程度。
(1)接近真值
(2)偏离其拟合直线
(3)正反行程不重合(4)在多次测量时的重复
8信号中最高频率fc为1000Hz,采样频率fs至少应为
(1)Hz。
(1)2000
(2)2560(3)1000(4)500
9下列
(1)为不正确叙述。
(1)低通滤波器带宽越窄,表示它对阶跃响应的建立时间越短
(2)截止频率为幅频特性值为所对应的频率
(3)截止频率为对数幅频特性衰减3dB所对应的频率
(4)滤波器带宽为上、下截止频率之间的频率范围
10、线性度是表示标定曲线
(2)的程度。
(1)接近真值
(2)偏离其拟合直线
(3)正反行程不重合(4)在多次测量时的重复
三、简答题
1.差频式振荡器作低频信号发生器振荡源的原理和优点是什么?
答:
差频式振荡器的可变频率振荡器和固定频率振荡器分别产生可变频率的高频振荡f1和固定频率的高频振荡f2,经过混频器M产生两者差频信号f=f1–f2。
缺点:
电路复杂,频率准确度、稳定度较差,波形失真较大;优点:
容易做到在整个低频段内频率可连续调节而不用更换波段,输出电平也较均匀,所以常用在扫频振荡器中。
2.高频信号发生器各单元的主要作用?
答:
振荡器产生高频等幅振荡信号,调频器产生高频调频信号,内调制信号振荡器产生低频等幅振荡信号,缓冲放大器放大高频等幅振荡信号或高频调频信号,同时还起缓冲隔离作用,调制度计显示调制度计的大小,电子电压表显示缓冲放大器输出电压的大小,步进衰减输出级衰减缓冲放大器输出电压使之满足输入电路对输入电压大小的要求,电源的作用是为高频信号发生器各单元电路提供合适的工作电压和电流。
3.说明函数信号发生器的工作原理和过程,欲产生正向锯齿波,图中二极管应如何联接?
答:
原理:
积分电路和触发电路产生三角波和方波,通过函数转换器将三角波整形成正弦波过程:
正向锯齿波充电电压增大的时间长,放电电压减少的时间短,在R两端并联的二极管左端为正,右端为负。
t1>t2为正向锯齿波。
4.时基发生器由几部分组成?
各部分电路起什么作用?
为什么线性时基信号能展开波形?
答:
时基发生器由闸门电路、扫描发生器和释抑电路组成。
作用:
时基闸门电路:
控制扫描电压发生器的工作,它是一个双稳态触发电路,当触发脉冲到来时,电路翻转,输出高电平,使扫描电压发生器开始工作。
扫描发生器:
产生高线性度的锯齿波电压。
释抑电路:
保证每次扫描都开始在同样的起始电平上。
在水平偏转板上加一线性锯齿波扫描电压ux,该扫描电压将Y方向所加信号电压uy作用的电子束在屏幕上按时间沿水平方向展开。
5.说明点频法和扫频法测量网络频率特性的原理和各自特点?
答:
1点频法原理:
逐点测量幅频特性或相频特性.特点:
原理简单,需要的设备也不复杂.但由于要逐点测量,操作繁琐费时,并且由于频率离散而不连续,非常容易遗漏掉某些特性突变点,而这常常是我们在测试和分析电路性能时非常关注的问题.另外当我们试图改变电路的结构或元件参数时,任何改变都必然导致重新逐点测量.2扫频法原理:
在测试过程中,使信号源输出信号的频率按特定规律自动连续并且周期性重复,利用检波器将输出包络检出送到示波器上显示,就得到了被测电路的幅频特性曲线.特点:
①可实现网络频率特性的自动或半自动测量②不会出现由于点频法中的频率点离散而遗漏掉细节的问题③得到的是被测电路的动态频率特性,更符合被测电路的应用实际。
6.测量相位差的方法主要有哪些?
简述它们各自的优缺点。
答:
主要有:
用示波器测量;把相位差转换为时间间隔,先测量出时间间隔再换算为相位差;把相位差转换为电压,先测量出电压再换算为相位差;零示法测量等。
示波器测量相位差:
优点:
用一部示波器即可解决问题,不需要其他的专用设备。
缺点是测量误差较大,测量操作也不方便。
相位差转换为时间间隔测量:
模拟式相位计的优点是电路间单,操作方便,缺点是不能测出两个信号的瞬时相位差,误差也比较大,约为±(1~3)%。
数字式相位计的优点是可以测出两个信号的瞬时相位差,测量迅速,读数直观清晰。
缺点是当被测信号的频率改变时,必需改变晶振标准频率,fc可调时准确度难以做高,只能用于测量低频信号的相位差,而且要求测量的精确度越高,能测量的频率越低。
相位差转换为电压测量:
优点是电路间单,可以直读。
缺点是只适用于高频范围,指示电表刻度是非线性的,读数误差较大,误差约为±(1~3°)。
零示法测量:
优点是电路间单,操作方便,缺点是由于高精度的可调移相器难于制作,且刻度与频率有关,因此,测量的精确度不高,且仅适用与中频频率范围。
7.电子示波器由哪几个部分组成?
各部分的作用是什么?
答:
电子示波器由Y通道、X通道、Z通道、示波管、幅度校正器、扫描时间校正器、电源几部分组成。
作用:
Y通道:
检测被观察的信号,并将它无失真或失真很小地传输到示波管的垂直偏转极板上。
X通道:
产生一个与时间呈线性关系的电压,并加到示波管的x偏转板上去,使电子射线沿水平方向线性地偏移,形成时间基线。
Z通道:
在时基发生器输出的正程时间内产生加亮信号加到示波管控制栅极上,使得示波管在扫描正程加亮光迹,在扫描回程使光迹消隐。
示波管:
将电信号转换成光信号,显示被测信号的波形。
幅度校正器:
用于校正Y通道灵敏度。
扫描时间校正器:
用于校正x轴时间标度,或用来检验扫描因数是否正确。
电源:
为示波器的各单元电路提供合适的工作电压和电流。
(高压,低压整流器)
8.双踪与双线示波器的区别是什么?
优缺点?
答:
双踪双线示波器可以在同一个荧光屏上同时显示两个波形,以便于对波形进行观测和比较。
双踪示波器的示波管与普通示波器的示波管一样,只有一对XY偏转板,双踪示波器是在两个Y通道信号间加电子开关,对两个波形显示进行分时控制。
而双线示波器的示波管内有两对XY偏转板,分别显示两个被测波形。
优点:
双踪示波器比普通示波器增加的部件不多,可以达到较高的指标。
缺点:
工作于交替方式时需两次扫描才能显示两个波形,因而无法观察两个快速的单次信号或短时间的非周期信号。
双线示波器的两个通道完全独立,可以弥补上述不足,并且两个偏转系统可以用不同的时基发生器,使仪器更为灵活,但由于示波管性能的限制,双线示波器的技术指标较低。
9.简述电桥法,谐振法,f-v转换测频率的原理,它们各适用于什么频率范围?
这三种测频方法的测频误差分别决定于什么?
答:
1.电桥法:
利用电桥的平衡条件和被测信号频率有关这一特性来测频;仅适用于10khz以下的音频范围;精度取决于电桥中各元件的精确度,判断电桥平衡的准确度和被测信号的频谱纯度.2.谐振法:
利用电感,电容,电阻串并联谐振回路的谐振特性来实现测频.一般被测频率为最低谐振频率或几个谐振指示点中电表指示的最大频率.误差决定于频率计算,谐振点,各元件的精度,读数的误差.3.频率电压转换测量频率:
先把频率转换为电压或电流,然后用表盘刻度有频率的电压表或电流表指示来测频率.其最高测量频率为几兆赫.测量误差主要决定于um,t的稳定度以及电压表的误差.
10.简述两类模拟交流电压表的工作过程?
答:
检波-放大式:
采用超高频检波二极管,对高频信号ux检波,经过分压器分压得到直流信号,在经过放大测量,适用于高频交流电压测量。
放大-检波:
被测电压过低时,先将其放大再检波和推动直流电压表显示,适用于低频交流电压测量。
11.调制式直流放大器的工作过程及其抑制直流漂移的原理?
答:
过程:
调制器将微弱的电压信号用开关控制,经电容C滤波得到交流信号,再经交流放大器进行放大,解调器中将放大的交流信号用C隔掉直流成分,再经滤波器得到放大后的直流信号。
原理:
因为解调器中的C隔直流作用,使放大器的零点漂移被阻断,不会传输到后面的直流电压表表头。
12.解释下列术语:
频率合成,相干式频率合成,非相干式频率合成。
答:
频率合成是把一个(或少数几个)高稳定度频率源fs经过加、减、乘、除及其组合运算,以产生在一定频率范围内,按一定的频率间隔(或称频率跳步)的一系列离散频率的信号。
相干式频率合成器:
只用一个石英晶体产生基准频率,然后通过分频、倍频等,加入混频器的频率之间是相关的。
非相干式直接合成器:
用多个石英晶体产生基准频率,产生混频的两个基准频率之间相互独立。
13.说明电子枪的结构由几部分组成,各部分的主要用途是什么?
答:
电子枪由灯丝(h)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。
灯丝h用于对阴极K加热,加热后的阴极发射电子。
栅极G1电位比阴极K低,对电子形成排斥力,使电子朝轴向运动,形成交叉点F1,调节栅极G1的电位可控制射向荧光屏的电子流密度,从而改变荧光屏亮点的辉度。
G2、A1、A2构成一个对电子束的控制系统。
这三个极板上都加有较高的正电位,并且G2与A2相连。
穿过栅极交叉点F1的电子束,由于电子间的相互排斥作用又散开。
进入G2、A1、A2构成的静电场后,一方面受到阳极正电压的作用加速向荧光屏运动,另一方面由于A1与G2、A1与A2形成的电子透镜的作用向轴线聚拢,形成很细的电子束。
14.为什么瞬时式数字相位差计只适用测量固定频率的相位差?
如何扩展测量的频率范围?
答:
因为用“瞬时”式数字相位差计测量两信号的相位差时,晶振标准频率,所以,“瞬时”式数字相位差计只适用于测量固定频率的相位差。
可以采用外差法把被测信号转换为某一固定的低频信号,然后再进行测量。
15.取样示波器的非实时取样过程为什么能将高频信号变为低频信号?
取样示波器能否观测单次性高频信号?
答:
非实时取样过程对于输入信号进行跨周期采样,通过若干周期对波形的不同点的采样,经过保持延长后就将高频信号变成了低频信号。
取样示波器不能观测单次性高频信号,因为不能对其进行跨周期采样。
取样示波器是一种非实时取样过程,它只能观测重复信号,对非重复的高频信号或单次信号,只能用高速示波器进行测量.
16.如果要达到稳定现实重复波形的目的,扫描锯齿波与被测信号间应具有怎样的时间和时序关系?
答:
扫描锯齿波的周期应是被测信号周期的整数n时,才能达到稳定显示重复波形的目的.
四、计算题
一、填空题
1、目前在电子测量技术中,(D)的测量精确度最高。
A、电压B、时间C、电流D、频率
2、为直接测得各种波形电压的有效值,应选用(B)。
A、平均值检波电压表B、有效值检波电压表
C、峰值检波电压表D、直流电压表
3取样示波器采用非实时取样技术,适合测量(B)的信号。
A高频单次信号B高频重复信号C低频单次信号D低频重复信号
4将6.0005保留四位有效数字是(C)
A6.0B6.00C6.000D6.001
5采样信号是指(A)
A幅值连续,时间离散B幅值离散,时间连续
C幅值连续,时间连续D幅值离散,时间离散
6若两组测量的系统误差相同,则两组测量的(C)相同。
A精密度B正确度C准确度D分散度
7扫频仪可用来测量和图示( A )
A.被测网络的幅频特性 B.被测信号源的频谱特性
C.被测信号源的相频特性 D.被测信号的波形
8.正确度是表示测量结果中_______误差大小的程度。
( C )
A.绝对 B.相对
C.系统 D.随机
9、低频信号发生器的工作频率一般为( A )
A、1Hz~1MHz B、0.001Hz~1kHz
C、200kHz~30MHz D、300MHz以上
10、直流双臂电桥的显著优点是:
(C)
A、可以测量电容的损耗因数
B、可以测量电感的品质因数
C、测量小电阻较为准确,能较好消除接触电阻和接线电阻的影响
E、可以测量大电阻和小电阻
二、填空题
1、波器测量随时间变化的信号时,示波管的水平偏转板上应加上扫描电压,示波管的垂直偏转板上应加上Uy信号。
2、基准一般分为_国家_____基准、__副____基准和__工作___基准。
3、测量误差性质和特点,误差分为以下三种:
随机误差、系统误差、疏失误差
4、示波器的“聚焦”旋钮具有调节示波器中__第一阳______极与__第二阳______极之间电压的作用。
5、某数字电压表的最大计数容量为19999,通常称该表为___4又1/2_____位数字电压表;若其最小量程为0.2V,则其分辨力为___10uV_____。
6、电子示波器的心脏是阴极射线示波管,它主要由__电子枪______、__偏转系统__和___荧光屏__三部分组成。
7、当示波器两个偏转板上都加__正弦信号___时,显示的图形叫李沙育图形,这种图形在_相位____和频率测量中常会用到。
8、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,则屏幕上峰与峰之间的距离是__5cm______。
9.均值电压表的工作频率范围主要受__宽带放大器带宽_____的限制,而灵敏度受放大器__内部噪声_____的限制。
10.误差的基本表示方法有__绝对误差_____、__相对误差____和最大引用误差三种,在工程上凡是要求计算测量结果的误差时,一般都要用___相对误差___。
三、简答题
1、不使用其他仪器,如何检查示波器是否基本正常?
答:
在使用示波器测量前,应先检查示波器的主要功能是否正常。
检查的方法是吧探头连接到示波器面版上的校准信号CAL测试点上,适当设置垂直、水平和触发系统的旋钮,如果双通道所显示的波形的频率、幅度值与校准信号一致,则示波器水平和垂直系统功能正常。
2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?
(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。
3.简述用示波器和频谱仪来观测同一信号时的异同之处。
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