电子测量期末复习课.

《电子测量》期末复习课电能量测量、电信号特性测量、电路元件参数测量、电子设备的性能测量。非电量的测量。2.什么是电子测量？电子测量的特点有哪些？1.电子测量的主要内容有：•直接测量•间接测量•组合测量偏差式测量法（直读法）零位式测量法（比较测量法）微差式测量法时域测量频域测量数据域测量随机测量③按测量性质分：①按测量过程分：②按测量方式分：下列不属于测量误差来源的是。A、仪器误差和（环境）影响误差B、满度误差和分贝误差C、人身误差和测量对象变化误差D、理论误差和方法误差B3.相对误差定义为与真值的比值，通常用百分数表示。绝对误差4.随机误差的大小，可以用测量值的来衡量，其值越小，测量值越集中，测量的越高精密度标准偏差精密度一、相对误差相对误差用来说明测量精度的高低，又可分为：(1)实际相对误差实际相对误差定义为%100AxA(2)示值相对误差示值相对误差也叫标称相对误差，定义为%100xxx例：被测电压真值为100v，用电压表测试时，指示值为80v，则相对误差为。A+25%B-25%C+20%D-20%D引用误差依约定值不同，相对误差可表示为实际相对误差示值相对误差满度相对误差二、随机误差随机误差又称偶然误差，是指对同一量值进行多次等精度测量时，其绝对值和符号均以不可预定的方式无规则变化的误差。在相同条件下多次测量同一量时，随机误差的变化特点-分贝误差是用形式表示的误差。对数相对测量值的数学期望E(X)，就是当测量次数n趋近无穷大时，它的各次测量值的。算术平均值多余数字的舍入规则对测量结果中的多余有效数字，应按下面的舍入规则进行：简单概括为“小于5舍，大于5入，等于5时采取偶数法则”。例：将下列数字保留到小数点后一位：l2．34，l2．36，l2．35，l2．45。解：12．34l2．3(45，舍去)12．36l2．4(65，进一)l2．35l2．4(3是奇数，5入)12．4512．4(4是偶数，5舍)某待测电压约为100V，现有1.0级量程为200V和1.5级量程为150V的两个电压表，问用哪一块电压表测量较好？%2%0.1)(100200%1sxxmx用1.5级量程为150V的电压表测100V时，%.%.)(%252511001502sxxmx因为,2%2.25%所以选用1.0级量程为200V的电压表更好。测量最大相对误差测量最大相对误差例：分析：测量效果好,主要看哪块表的示值相对误差小解：用1.0级量程为200V的电压表测100V时，在低频(或超低频)信号发生器的家族中，还有一种被称为函数信号发生器，简称函数发生器，它在输出正弦波的同时，还能输出同频率的三角波、方波、锯齿波等波形，以满足不同的测试需求。函数发生器的基本工作原理是先由积分电路和触发电路产生三角波和方波，然后通过函数转换器(例如二极管整形网络)将三角波整形成正弦波。函数信号发生器能够输出多种信号波形的信号发生器是。函数信号发生器主要由电压控制振荡器(简称VCO，其振荡频率可由偏置电压改变。比如改变变容二极管两端直流电压，就可改变其等效电容，从而改变由它构成的振荡器的频率)、鉴相器(简称PD，其输出端直流电压随其两个输入信号的相位差改变)、低通滤波器(简称PLF，在这里的作用是滤除高频成分，留下随相位差变化的直流电压)及晶体振荡器等部分构成。该锁相环的基本工作原理如下：当压控振荡器输出：频率f2由于某种原因变化时，相应相位也产生变化，相应相位也产生变化，该相位变化在鉴相器中与基准晶振频率f1的稳定相位相比较，使鉴相器输出一个与相位差成比例的电压ud(t)，经过低通滤波器，检出其直流分量uc(t)，用uc(t)控制压控振荡器中压控元件数值(如变容二极管电容)，从而调整VCO的输出频率f2，使其不但频率和基准晶振一致，相位也同步，这时称为相位锁定，因此最终VCO的频率输出稳定度就由晶振频率f1所决定。锁相环路的基本组成和工作原理。•图中压控振荡器输出频率经分频后得到频率的信号送往鉴相器，与采自晶振输出经n2次分频的频率f0/n2的信号进行相位比较，由前面的锁相环路的介绍可知，当201//nfnf021fnnf间接合成法即锁相环路法•即ZrZrMHfkHf40,10021ZoMHf)1.101~73(ZkHf100已知用于组成混频倍频环，其，步进频率环路形式如下图所示，求（1）M取“+”，N=？（2）M取“—”N=？输出频率混频器(M)鉴相器f0=(73~101.1)MHZ带通滤波器fr1=100kHZ频率源1压控振荡器低通滤波器频率源2fr2=40MHZ△f=100kHZ分频器（÷N）f1rNfforfff2ZZZorMHMHMHfff)1.141~113()1.101~73(4021411~11301.01.141~1131rffN解：根据锁相原理，我们不难看出而（1）若M取“+”，则则ZZZroMHMHMHfff)1.61~33(40)1.101~73(2611~3301.01.61~331rffN（2）若M取“-”，则则1.频率输出范围：2maxmin/42/2nocnocffMff024ccnfff3.频率分辨率：2cnff2.输出频率的个数：DDS的几个结论：示波管由电子枪、偏转系统和荧光荧三部分组成。用峰值电压表测量某一电压，若读数为1V，则该电压的峰值为1.41伏。示波器荧光屏上，光点在锯齿波电压作用下扫动的过程称为扫描。当示波器两个偏转板上都加信号时，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。下图是电子示波器组成框图，说明各部分的作用是什么?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。在示波器垂直通道中设置电子开关的目的是。A:实现双踪显示；B:实现双时基扫描C:实现触发扫描；D:实现同步A为了在示波器荧光屏上得到清晰而稳定的波形，应保证信号的扫描电压同步，即扫描电压的周期应等于被测信号周期的倍。计算下列波形的幅度和频率(经探头10:1接入)：V／div位于0.2档，t／div位于2μs档。①H＝2div，D＝3div②H＝5div，D＝2div③H＝3div，D＝5div解:diVs321①Uy=0.2V×2div×10=4V=167KHz计算题Tf1②Uy=0.2V×5div×10=10VdiVs221=250KHz③Uy=0.2V×3div×10=6VdiVs521=100KHzTf1Tf1已知示波器的偏转因数Dy＝0.2V/cm，荧光屏的水平方向长度为10cm。①若时基因数为0.05ms/cm，所观测的波形如题2.25图所示，求被测信号的峰-峰值及频率。8cm8cmV6.182.0hDUyppms2.02805.0xDTtkHz51Tfu1和u2为同频率的正弦信号，用双踪示波器测量相位差，显示图形如图所示，测得x1＝1.5div，x＝8div，求相位差。5673608513601..xDxDttu2u1x1xTNfx•电子计数法测频原理若某一信号在T秒时间内重复变化了N次，则根据频率的定义，可知该信号的频率fx为电子计数器测量时间间隔的误差与测周期时类似，它主要由量化误差、触发误差和标准频率误差三部分构成。用一个6位电子计数器测量频率为2000Hz的信号频率，试计算当闸门时间T分别为1s、0.1s和10ms时，由±1误差产生的测频误差。TfNNx1%05.01200011TfNNx%5.01.0200011TfNNx当T为1s时，当T为0.1s时，当T为10ms时，%501.0200011TfNNx能够得出什么启示测量一个频率为200Hz的信号频率，采用测频法（闸门时间T＝1s）和测周法（时标信号周期Ts＝0.1s）两种方法，分别计算由1误差引起的测量误差。%002.0200101.06xsxsfTTTNN%5.0120011TfNNx采用测频法采用测周法电压测量的重要性电压测量是电测量与非电测量的基础；（1）电测量中，许多电量的测量可以转化为电压测量：（2）非电测量中，物理量——〉电压信号，再进行测量如：温度、压力、振动、（加）速度电压测量的主要特征(1)应有足够宽的频率范围；(2)应有足够宽的电压测量范围；(3)应用足够高的测量准确度；(4)应有足够高的输入阻抗；(5)应具有高的抗干扰能力。波形因数、波峰因数交流电压的有效值、平均值和峰值间有一定的关系，可分别用波形因数(或称波形系数)及波峰因数(或称波峰系数)表示。波形因数KF，定义为该电压的有效值与平均值之比波峰因数，定义为该电压的峰值与有效值之比测量交流电压的方法很多，依据的原理也不同。其中最主要的是利用交流／直流(AC／DC)转换电路将交流电压转换成直流电压，然后再接到直流电压表上进行测量。根据AC／DC转换器的类型，可分成检波法和热电转换法。根据检波特性的不同，检波法又可分成平均值检波、峰值检波、有效值检波等。交流电压测量的基本原理均值电压表由于均值检波器检波灵敏度的非线性特性及输入阻抗过低，所以以均值检波器为AC／DC变换器的均值电压表一般都设计成放大—检波式。放大器的主要作用是放大被测电压，提高测量灵敏度，使检波器工作在线性区域，同时它的高输入阻抗可以大大减小负载效应。波形换算前已叙述，电压表度盘是以正弦波的有效值定度的，而均值检波器的输出，(即流过电流表的电流)与被测信号电压的平均值成线性关系，为此有UKUaa[例]用全波整流均值电压表分别测量正弦波，三角波和方波，若电压表示值均为10V，问被测电压的有效值各为多少?VUUa10解：对于正弦波，由于电压表本来就是按其有效值定度，即电压表的示值就是正弦波的有效值，所以正弦波的有效值对于三角波，查表，其波形系数，所以有效值15.1FKVUKUaF35.101015.19.09.0对于方波，查表，其波形系数KF＝1，所以有效值VUKUaF91019.09.0峰值检波器波形换算当被测电压为非正弦波时，应进行波形换算才能得到被测电压的有效值。波形换算的原理是：示值Ua相等则峰值Up也相等。apUU2再由表给出的波峰因数得到有效值UUkpp/apUKU2上式仅适用于单峰值电压表。[例]用峰值电压表分别测量正弦波、三角波和方波，电压表均指在l0V位置，问三种波形被测信号的峰值和有效值各为多少?解：按着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VUUap1.141022因为电压表就是以正弦波有效值定度的，因此正弦波的有效值就是电压表表针指示值，即正弦波的有效值U＝10V。对于三角波，有效值VUKUap17.873.11044.12对于方波，波峰系数Kp=1，因此有效值VUUp1.14利用单峰值电压表测量题图中正弦、方波和三角波的电压，电压表读数均为5V，问：(1)对每种波形来说，读数各代表什么意义?(2)三种波形的峰值、平均值、有效值各为多少?解：（1）对于单峰值电压表按示值相等峰值也相等的原理,对每种波形来说，读数各代表三种波形的峰值为VUUap07.7522VUUp07.7即正弦波的有效值U＝5V对于方波，波峰系数Kp=1，因此有效值VUKUap07.715414.12对于三角波波峰系数Kp=1.73，有效值VUKUap09.473.15414.12（2）因为电压表就是以正弦波有效值定度的，因此正弦波的有效值就是电压表表针指示值平均值KF=1平均值KF=1.15VU07.7VU56.315.109.4VUUap1.141022VUKUap17.873.11044.12VUUp10用峰值电压表分别