电子测量技术基础_(张永瑞_著)_西安电子科技大学出版社 课后答案

第一章 緒 论 1.8答:分辨率=V mV μ119999

20=

1．９答:偏移的数4.250

120=格

1．10答:①理论值:V U 5.2530

3030

0=?+=

②R V =１30K Ω,V U 2.25120

//3030120//300=?+=

R V ＝１0M Ω,V U 5510//303010//307

7

0≈?+=

第二章 测量误差和处理

２．1答：真值：一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值。

实际值:在实际测量中,不可能都直接与国家基准相比较，一般是逐级比较传递到日常工作仪器，而用日常工作仪器测量的值称实际值。 标称值：测量器具上标定的数值。 示值:由测量器具指示的被测量量值。 测量误差:测量值与被测量真值之差。 修正值：测量误差的反号值。

2.２答：等精度测量:在保持测量条件不变的情况下对同一被测量进行多次测量过程称为等精度测量。

非等精度测量:在对同一被测量进行多次测量过程中,不是所有的测量条件都维持不变,这种测

量称为非等精度测量。

2．3 答：绝对误差和相对误差。

2．4说明系统误差、随机误差和粗大误差的特点?

答:（１）系统误差:在多次等精度测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变,或当条件改变时按某种规律变化的误差。产生的原因有仪器设计原理和制作的缺陷；测量时环境的影响；近似方法和近似公式的影响；测量人员的读数估计偏差等。

（2)随机误差的特点: ①小误差出现的机率比大误差多；

②正负相等的误差出现的机率相等；

③在一定的条件下,其随机误差的绝对值不会超过一定界限; ④随机误差可用平均值加以消除； ⑤随机误差服从正态分布。

（3）粗大误差：在一定条件下,测的值明显的偏离实际值所形成的误差称为粗大误差。

２.5答：对Ｃ1来说，%2%1002000

40

±=?±

，所以Ｃ1电容误差小。 2．6答：dB U U i

1.20lg 2001-= ? mV U 8.9801=

dB U U i

9.19lg

2002-= ? mV U 2.10102=

2．7答:V V 18.060.542.5-=-=? ,%32.342

.518

.0-=-=

k γ ，%21.360

.518.0-=-=

A

γ

2．８答:Ω→=?+→?-=K R 6.124.11%51212%51212 2.９答：%4.24850

11005.2=??=γ，合格。

2.１0答：②%0.1101.0==

k

γ,%0.19

.91

.0==A γ ③仪表精度等级为最大相对误差%4.0100

4

.0==

γ ,由与没有0．4这一级,则取它相邻较低一级。

④灵敏度为１mv 。

２.11答:∵允许误差=±１%(读数值）±0．01%（满量程值)

读数值为1PF 时，绝对误差：PF C 021.01100001.0101.0=?+?=? 相对误差:%1.21

021.0==γ

读数值为１0PF 时,绝对误差:PF C 111.01100001.01001.0=?+?=?

相对误差：%11.110

111.0==γ

读数值为10０PF 时，绝对误差：PF C 011.11100001.010001.0=?+?=?

相对误差：%011.1100

011.1==γ

２.1２答:①V U A 6.91220

520

=?+=

②V U A 81220

//20520

//20=?+=

， V U 6.16.98-=-=?,%208

6

.1-=-=

γ

③V U A 5999.9129996.1959996.191210//20510//206

6

=?+=?+=

V U 00001.06.95999.9-=-=?,%0001.05999

.900001.0-=-=γ

2.1３答:绝对误差不随测量值改变:A x I m m m μγ1100%1=?==? 相对误差随测量值改变：%25.1%10080

1

%1008080

=?=??=

x I m γ

%5.2%10040

1%1004040=?=??=x I m γ

2.14答：

①绝对误差:V V U μ3.1001010319999

2

10012.0%025.047±=±?±=?±?±=?--

示值相对误差:%3.8%1000012.03.100±=?±=

V

V

μγ

②绝对误差：V V U 4441061010519999

2

19888.1%025.0---?±=±?±=?

±?±=?

示值相对误差:%03.0%1009888

.10006.0±=?±=γ

2．１５答:无电压表和电流表是输出电压为E ，

①图a 输出电压:E

R R R R R R R R E R R R R R U V

S V A S A V

S

V S A V

S

a

++=+=//// 绝对误差：E R R R R R R R R R R E E R R R R R U V

S V A S A V A S A V S A V S a

+++-=-+=

?)

(////

示值相对误差：%100?+-=?=

V

S V

A S A a a R R R R R R U U γ 图b 输出电压:E

R R R R R R R E R R R U S

V A V S V A V S A a +++=

+=//)( 绝对误差:E

R R R R R R R R R R E E R R R R R R R U S

V A S V A V S V A S V A V S V A a

++---+=-+++=

?

示值相对误差： %100?+---+=

V

S V A S

V A V S V A R R R R R R R R R R R γ

2.16答:①10V

档，绝对误差:V U 15.010100

5.1=?=?

示值相对误差： %87.18

15

.08==

?=U γ ②50V

档，绝对误差:V

U 5.050100

0.1=?=?

示值相对误差: %25.68

5.08

==?=U γ, 可见10V 档精度高。

2.17答:9Ｖ电压表的绝对误差：V U 009.09%1.0=?±=?

取0∽1V 电压档,有方程：%5.01

1009.01

1±≤?+±=?+?s s U ，解出4.0=s ，取相近较高精度,2.0=s

2．18答:当指针指在最大位置时，测量电阻误差最小。 2.19答:总电阻Ω±=±+?±=8.01204.0100%22020R 相对误差: %67.0120

8.0120

=±=?=U γ

2．20答:①V U 075.05%5.1=?=?，%76.126

.4075.0==a γ，%78.119

.4075.0==b γ

②U ab 的绝对误差：V 15.02=??U ， 相对误差:

%6.213136.2065.1071.10178.019

.426.419

.40176.019.426.426.4==+=-+-=

γ

２．21答:∵231/R R R R x =， ∴%1.01000

11001.01001.0231±=±-±±=-+=γγγγ

２.2２答:%0.3%5.0%5.1%22±=±-±±=-+=R t U γγγγ

2.２3答:对半径ｄ要求准确度高。 2.2４答：多测几次，取平均值。

2.２5答：因为此题压是求和运算,相对误差不积累,所以电压表的准确度为2级。 2．26答:]1.01.0[1.01.0?++?+-?-+?-=B

A B B

A A B

A B B

A A γ

2.28答:８6.３，8．91,

3.17,0.０0３16,59500 第三章 信号发生器

3.１按频段分:超低频、低频、视频、高频、甚高频和超高频信号发生器。 按信号波形分：正弦波和非正弦波，

非正弦波又可分:矩形波、锯齿波、阶梯波、钟形波、三角波和数字脉冲波等。

3.2答:正弦波发生器的指标:频率范围,频率准确度,频率稳定度,失真度,输出阻抗,调制特性和有温度、电源、负栽引起的频率变化。

3．３答:利用放大、稳幅、正反馈和选频几部分组成，将一个噪声信号经放大、选频产生成一个正弦信号。

3.4答：热敏电阻3R 、4R 应为负温度系数。

3．5答:由可变频率振荡器产生频率1f 和固定频率振荡器产生频率2f ,进行混频生成21f f f -=,在通过低通滤波器滤掉高频成分,再经放大输出。

缺点:电路较复杂，准确度和稳定度都较差,波形失真大。

优点:易做到在整个低频段内频率连续可调而不用更换波段，输出电平较均匀。

3.６答：∵dB V V X

??=lg 20,∴2010?

??=指示值V V X

,最后通过放大输出。产生锯齿波，只要将二极管并接在可变电阻R 上，以改变积分的充放电时间常数即可。

3.8答:4RP 调节积分器的输入量,2RP 调节输出信号幅度大小。

3.10答:调谐信号发生器通常为ＬC 振荡器,根据反馈方式又分为变压器反馈式、电感反馈式和电容反馈

式。振荡频率LC

f π21

0=,一般粗调调电感，细调调电容。

３.11答:2f 与1f 成倍数关系。

频率变化范围KHz MHz f f 10100

110

101min 2==?=

MHz MHz f f 100110010101max 2=?=?=

3．12答：频率合成：是把一个或几个高稳定度频率源f 经过加、减、乘、除及组合运算，以产生在一定范围内,按一定的频率间隔的一系列离散频率的信号发生器。

相干式频率合成:只用一个石英晶体产生基准频率,然后通过分频、倍频等使加入混频器的频率之间是相关的，称为相干式频率合成。

非相干式频率合成:若用多个石英晶体产生基准频率，产生的两个基准频率之间相互独立，就叫非相干式频率合成。

3.13答:点频法：被厕网络接入正弦输入信号，从低频到高频不断改变输入信号的频率,信号不超过被厕网络的线性区,用测量仪器测出各频率点的输入输出信号的振幅之比和相位之比,以频率为横坐标，振幅之比为従作标，得出频率特性曲线。

扫频法:将振幅不变频率在一定范围内连续作周期性重复变化的正弦输入信号加入被厕网络的输入端,由于调谐放大器的增益随频率而变,故U 0的振幅也随频率变化,Ｕ0的包络就反映该网络的频率特性。 扫频法的优点:①可实现网络的自动和半自动测量,特别是电路测试,人们在调节元件参数的同时可观网络的测频率特性。

②由于扫频信号是连续变化,测量得到的频率特性曲线也是连续变化的，不会出现漏掉频率点情况。 ③点频法是人工逐点改变输入信号频率，速度慢，得到的是网络稳态时的测频率特性曲线,扫频法是得到网络动态时的测频率特性曲线，后者更接近实际情况。

３.14答:扫频仪中的扫频信号产生方法很多,教中图3.5—4，利用锯齿波电压改变线圈中电流来改变高频磁芯M ，从而改变振荡器中的电感量,达到改变振荡频率，完成扫频信号的产生。将被测网络输出的电压经检波放大,送入示波器的垂直偏转板，达到显示的目的。 ３．1５答:见P ９４页说明。

３.17答：XD —11型的原理是先产生正弦波,然后通过不同的波形变换得到各类波形。XC —14的原理与ＸD —11型大致相同，但它增加了前、后沿调节、脉冲宽度调节等功能。 ３．18答:

3.19答：白噪声特点是在所有频率下具有等功率密度的噪声，真正的白噪声具有无限的带宽,和无限的功率，实际中带宽总是有限的。

产生白噪声主要有：电阻器噪声源、保和二极管噪声源、气体放电管噪声源和固态噪声源等。

第四章 电子示波器

4.１答:示波器的特点：①能显示波形，可测量瞬时值，具有直观性； ②输入阻抗高，对被测信号影响小。

③工作频带宽，速度快便于观测高频信号的细节。

④在示波器的屏幕上可描绘任意两个电压或电流的函数关系。

4.2答：电子枪由灯丝、阴极、栅极、前加速极、第一阳极、第二阳极、Y 偏转板、X 偏转板和荧光屏组成。

用途：灯丝为加热；

阴极为发射电子;

栅极是控制电子发射量；

前加速极、第一阳极、第二阳极坐为电子聚焦； Y 偏转板加被测信号电压； X 偏转板加扫描信号； 荧光屏显示波形。

4.３答:辉度调节：是调节栅极的电压来控制电子的发射数量,达到波形明暗的效果。

聚焦调节：是调节第一阳极、第二阳极的电压来控制电子聚焦，使电子聚焦恰好落在荧光屏上。

4．4答:屏幕上波形稳的条件是扫描信号的周期T X 与被测信号周期T Y 的关系为 Y X mT T = ,m 为正数。

４．5答:余辉分为：长余辉(1０0ｍs ∽１ｓ），中余辉(1ｍs ∽100ｍｓ),短余辉（10μS ∽1０ms ） 普通示波器用中余辉，慢扫描示波器用长余辉。

4．６答：示波器由Y 通道、X 通道、Ｚ通道、示波管、幅度校正器、扫描时间校正器和电源组成。 Y 通道:为被测信号通路； X 通道：为扫描信号通路;

Z 通道：起回扫描时消隐作用; 示波管:显示波形图像；

幅度校正器：校正示波器显示副值的准确性;

扫描时间校正器：校正基轴时间,使测信号的周期准确。 电源:为各部分提供工作电压。 4．7答:

①频率响应(频带宽度）; ②偏转灵敏度(S); ③扫描频率; ④输入阻抗；

⑤示波器的瞬态响应; ⑥扫描方式。

各自作用意义见P １0９到111页内容。

4．8答：∵h r f t 350

=

∴①S t r

μ35000103510

1035066=?=?=

- ②S t r

μ1166710667.1110

3035066=?=?=

- ③S t

r

μ2333310333.2310

15350

66

=?=?=

- 从仪表指针偏转角度大精度高的原理，可选用SB Ｍ1０普通示波器。 ４.９答:内同步：同步信号来自于被测信号； 外同步：：同步信号来自于仪器外部信号。

4．１０答:各示波器的阻容式无源探头不能之间混用，原因是补偿调节有差异,若混用后会出现测量波形失真变形。

４.11答:延迟线：延迟线的作用是使扫描信号与被测信号起始时间一致,避免被测信号前半部分丢失。所以内触发信号只能从延迟线电路之前引入。

4.12答：X 通道即接入放大器又接入衰减器，原因是被测信号可能很大或很小,则用放大器和衰减器可将被测信号的幅度适当的程度,以便观测和分析研究。

4．13答：连续扫描：是扫描信号为连续周期性重复变化,用于连续信号的测量。

触发扫描：平时处于等待状态,被测信号到达时扫描信号才开始扫描,用于脉冲信号的测量。 4.１４答：时基产生器:由时基闸门、扫描电压发生器、电压比较器和释抑电路组成。 其作用：时基闸门是一个施密特触发器,来一个扫描脉冲,它产生一个方波;

扫描电压发生器:产生锯齿波,作为扫描信号;

电压比较器：将输出电压与参考电压比较,控制扫描电压是否结束。 释抑电路:保证每次扫描的起始点都在同一位置处。

4．15答：示波器内设置了一标准的幅值和固定的频率信号,幅度校正和时间校正是将标准信号输入到示波器中，观察示波器显示的信号幅值和周期，若幅值与标准值有差异可调节微调衰减器使显示达到标准值,若信号周期显示与标准值有差异可调节时间微调旋扭使显示达到标准值。

4．１6答:双踪示波器是两个Ｙ通道共用中间放大器、延时线、末级放大和Ｙ偏转板； 双线示波器是两个Y 通道到Y 偏转板均是独立的。 4.1７答:

(1）①V U 4.02.02=?=， s T μ623=?=

②V U 0.12.05=?=, s T μ422=?= ③V U 6.02.0=?=， s T μ1025=?=

(2）①V U 25.005.05=?=, s T μ300506=?=

②V U 20.005.04=?=, s T μ200504=?= ③V U 10.005.02=?=, s T μ250505=?= （3)①V U 40202=?=, s T 25.05.05.0=?=

②V U 20201=?=， s T 5.05.01=?= ③V U 10205.0=?=， s T 15.02=?=

４.1８答：信号在屏幕上显示6div,则各相位差??为

①003036065.0=?=??②0

1203606

2=?=??

③0

60360

6

1=?=??④0

90360

6

5.1=?=??

⑤00723606

2.1=?=??⑥00

1083606

8.1=?=??

４.19答：取样示波器实施不等间隔取样,其间隔规律是 第一次取样点假设在作标原点处,

第二次取样点在t T ?+处，即取样间隔为t T ?+； 第三次取样点在t T ?+32处,即取样间隔为t T ?+2；

第四次取样间隔为t T ?+3；等等。当取样到一定次数,取样间隔又重复进行。

可见每次取样都在信号周期内的不同位置处,因为信号为周期性，则可将高频信号变成低频信号显示。

但取样示波器不能测量单次高频信号,因为单次高频信号没有重复性，无法周期性非实时取样。 4.２0答:记忆示波管是在荧光屏前安装一个具有记忆功能的栅网，栅网的绝缘性能好，可使电子较长时间的停留在上面，以实现电信号。

记忆示波器也可测量单次高频信号。

４．２1答：存储器示波器，在示波器中设置有存储器,在测量过程中根据需要可将被测信号存储起来,可进行反复显示。

第五章 频率时间测量

5．２答： 标准的时频是用本地比较法和发送标准电磁波提供给用户。 5.３答：时频测量与其它物理量的测量有下列特点: ①测量精度高 ②测量范围广

③频率信息的传输和处理都较容易。

5．４答：用将晶振频率分频后作为脉冲的主控门,被测信号经整形变成脉冲信号通过主控门,计单位时间内通过的脉冲数为被测信号的频率。

测频方法有量化误差和闸门时间误差。对一台频率计来说计数个数不能超过一定界限，所控制闸门时间不能无限加长，否则频率计要益出。若量化间隔过小,闸门时间就不能选大， 虽量化误差减小，但闸门时间误差增大。 ５.５答：有公式T

f N

N x 1±=?

①7

6

102110511-?=??±=±

=?T f N

N

x ②661021.010511-?=??±=±=?T f N N x ③5

3

610210

1010511--?=???±=±

=?T f N

N

x ５．6答：①5400

11

±

=±=?N

N

N ②10800015454001±

=??±=?N N ５．7答:)1(c

c x x

x f f T

f f f ?+±=?

(1）8

86

1015)10510

101(

--?±=?+?±=?x

x

f f

（2)%01.010*******)10510

101

(

4883

=±≈?±=?+?±=?---x

x

f f 5.8答：

%

1.0)10105()10101

10101001105()(38668≈+?±=????+?±=+?±=?----x c c c x x T T f f T T 5.9答：Hz T f f c 55601016.310101

10000

1010?=?=??==

5．10答:①%5.0105.01

2001

12±=?±=?±=±

=?-T f N N x ②%500000105.010

1.02001

156

=?=??±=±

=?-x c T f N N

第六章 相位差测量

6.１答：主要是研究两个同频率信号的初相角差值。 ６.２答：相位差的测量方法主要有： ①用示波器测量；

②把相位差转换为时间间隔,先测量出时间间隔再换算出相位差; ③把相位差转换电压,先测量出电压再换算出相位差; ④零示法，即与标准的移相器进行比较。

第一种测量直观，但精度低,后三种精度高而要用专门的仪表。 6．3答:?sin 0m Y y =

008.416

4

arcsin arcsin ===m

Y y ?

6.4答:因为相位差测量均在固定的频率上测量的。

6.5答：06.4310

4

22===arctg

A B arctg ? 第七章 电压测量

7.１答：因为电压是表征电信号的三大基本参数之一,所以电压测量就显得十分重要。 电压测量的特点:

①频率范围宽;②测量范围宽；

③对不同波形电压，测量方法及对测量精度的影响有差异; ④被测电路的输出阻抗不同对测量精度有影响；

⑤测量精度，测量直流电压精度较高，交流电压精度较低； ⑥测量易受外界因素干扰。 ７.3答：见P191－192页例1

７．4答：图7．2—3，左边衰减器，起换量程作用；FET 跟随器,降低测量仪表对被测电路的影

响;放大器，对被测信号进行放大；最右边为表头显示。

7.5答:调制式直流放大器，是将直流信号斩波使信号变成交流信号，再进行放大，对放大后的信

号再进行解调为直流信号。由于是用交流放大，所以直流零漂就被隔断。

7.6答:图７．3—3检波—放大式电压表:原理是先检波后放大,它适用于高频交流电压测量； 图7.3—4放大—检波式电压表:原理是先放大后检波,它适用于低频交流电压测量。 7.８答:电容Ｃ是消除低频对表头产生的抖动。 7．9答：(1）峰值电压表读数为电压的峰值， （２）三种波的峰值电压均为5Ｖ。

正弦波的平均值V U 18.35

2=?=π，有效值V U 53.32

5==

三角波的平均值V U 5.22

5

==，有效值V U 89.235==

方波的平均值V U 5=，有效值V U 5=

7.12答：用直流电压表测量:在一个周期内取平均值U=２Ｖ;

用交流电压表测量：将直流成份扣除,有效值U=2V ；

７.14答:为div 210

11.02=?

7.15答:

div X

31.03

=?,所以X=1０V ／ｄi ｖ上。 7.17答:(a ）S

S S S R R R

U I R I R R U )1()1(1

20

1

2

0+=

∴+

= (b)S

x x S R U I I R U

00

,-

=∴-=

7.18答：S

S

X S S X R U U R U R R U

00

)(=∴--

= ７．1９答：V U U

S 01.012828

.127

min

0===

V U 82.101.0)22222(124570=?++++=

7.2０答:V U U S 0033.03

01.0128

28.13

127

min 0===?=

V U 61.03

01

.0)122222(124570=?

+++++= 7．21答:333210101101)21212021(375.1?????+?+?+?=---- 所以K2未闭合,其余开关均闭合。

7.23答：（１）20000800006

5

.112

=?==

N U U N

S x

(2）S N T T C 08.08000010

1611=?==

S T U U T S x 02.008.06

5

.112=?==

7．24答:（1）甲:4位电压表,乙:2

1

4位电压表

（2)乙表在２00ｍv 档的分辨率: mV U mV 01.019999

200

200==

(3)在２V 档上：

V U 000412.0)0001.0000312.0()19999

2

56.1%02.0(±=+±=+?±=?

%26.056

.1000412

.02±=±

=r

在20V 档上：

V U 001312.0)001.0000312.0()19999

20

56.1%02.0(±=+±=+

?±=? %4.856

.1001312

.020±=±

=r

7．2５答：dB dB U x 15312)(=+=

V U x 25.4)20

15

(

lg 755.01=?=-

dB dB U x 25328)(-=+-=

V U x 04.0)20

25

(

lg 755.01=-?=-

注意:对第八、九和第十章为非重点,你们能作多少是多少,此不做标准答案。