电子测量技术(林占江第二版)答案

电子测量作业第一章1-1什么是电子测量，以下三种情况是否属于电子测量？（1）用红外测温仪测温度（是）（2）利用压力传感器将压力转换成电压，再通过电压表测量电压值以实现对压力的测量。（是）（3）通过频谱分析仪测量方波的频谱密度。（是）1-2简述电子测量的内容、特点及分类。（略）第二章2-1、某电压表的刻度为0～10V，在5V处的校准值为4.95V，求其绝对误差、修正值、实际相对误差及示值相对误差。若认为此处的绝对误差最大，问该电压表应定为几级？)(05.095.45VAxxVxC05.0%01.1%100*95.405.0%100*AxA%1%100*505.0%100*xxx%5.0%100*1005.0%100*||mmmxxS=0.52-2、若测量10V左右的电压，手头上有两块电压表，其中一块量程为150V，0.5级，另一块为15V，2.5级。选用哪一块测量更准确？用①时，∆Um=±S%*Um=0.75V，示值范围（100.75V）用②时，∆Um=±S%*Um=0.375V，示值范围（100.375V）所以，选择②表的测量误差要小2-3、题2-3图中电流表A1示值I1＝20mA，相对误差1＝2％；电流表A示值I＝30mA，相对误差＝2％，用I2＝I-I1的方法求I2，问最大可能的相对误差2m是多少？A1AII1R1R2I2题2-3图EI2＝I-I1mAImAI4.020*%26.030*%21%10||||112IIIIm2-4、用0.2级100mA的电流表与2.5级100mA的电流表串联起来测量电流。前者示值为80mA，后者示值为77.8mA。（1）若把前者作为标准表校验后者，则被校表的绝对误差是多少？应当引入的修正值是多少？测得值的实际相对误差是多少？（2）如果认为上述结果为最大误差，则被校表的准确度等级应定为多少？(1)∆x=77.8-80=-2.2mA;C=+2.2mA;-2.2/80*100%=-2.75%（2）2.2/100*100%=2.2,所以应为2.5级2-5、题2-5图是一电阻分压电路，UAB应为25V，但用一内阻RV＝25k的直流电压表测量时，其示值为多少？实际相对误差为多少？Ux=(R2//Rv)/(R1+R2//Rv)=20.83VU=(20.83-25)/25≈-16%VR1R2题2-5图E50V10k10kUx+-RVAB2-6、用MF－20型晶体管万用表的直流6V及30V档分别测量图2-6中电路的开路电压U（电压灵敏度及准确度等级分别为20k及2.5级）（1）接入仪表后，考虑仪表本身准确度及仪表内阻对被测电路的影响，用两个量程测量时的最大绝对误差分别是多少？哪个大？U=5VRin1=20*6=120kΩ,所以Ux1=5*120/(120+30)=4VRin2=20*30=600kΩ,所以Ux2=5*600/(600+30)=4.76V所以：∆Um1=((4-5)+(±2.5%*6))max=(-1±0.15)max=-1.15V∆Um2=((4.76-5)+(±2.5%*30))max=(-0.24±0.75)max=-0.99V即6V档大。30kΩ题2-6图5VMF-20DCVU+-（2）用两个量程进行测量时引起的相对误差分别是多少？哪个大？∆Um1/U=-1.15/5=-23%∆Um2/U=-0.99/5=-19.8%即6V档大。2-7、某单级放大器电压放大倍数的实际值为100，某次测量时测得值为95，求测量值的相对误差和分贝误差？∆A=Au-A=95-100=-5A=∆A/A=-5%dB=20lg(1+A)=-0.4dB2-8、用题2-8图所示电路中电压表及电流表测量Rx。设电压表的量程为100V，电压灵敏度为10k/V，示值为80V；电流表内阻为RA＝27，量程为1mA，示值为0.4mA。求（1）Rx的测量值（2）Rx的实际值（3）Rx的相对误差（1）Rx=80/0.4=200kΩ（2）RvRxA/(Rv+RxA)*I=U且Rv=10*100=1000kΩ所以：RxA=250kΩ（3）R=(200-250)/250=-20%ERARx题2-8图RVVA+-2-9、改用题2-9图重测Rx，电压表和电流表以及示值与2-8题相同，回答上述三个问题（1）Rx=80/0.4=200kΩ（2）(RA+RxA)*I=U所以：RxA=200-0.027=199.973kΩ（3）R=(200-199.973)/199.973=0.014%ERVRx题2-9图RAAV+-2-10、用电桥测量一批50mH左右的电感，由于随机误差的影响，每个电感的测量值均在L0±0.8mH的范围内变化，若希望测量值的不确定度范围减小到0.3mH以内，在没有更精密仪器的情况下，可采用什么方法？解：采样多次测量取平均的方法。测量次数n由以下方法确定。81383.0118.03.0ˆ118.0ˆ1ˆ18.08.011ˆ2max12maxnnnnnnnLLni而：所以平均值的不确定度niiLLn12011ˆ由贝塞尔公式知，每次测量的标准不确定度：2-11、用一台稳定度为0.1%的9V稳压电源做标准，采用微差法测量一个10V普通电源的输出电压Uo，要求测量误差Uo/Uo5，欲用1V量程的电压表测量微差电压，应选用几级的电压表？仪表示值相对误差：=S%*xm/x=S%*1/1=S%Uo/Uo=(0.1%+S%*1/9)=0.5%所以：S≤3.6(2.5级)2-12、测量频率f（Hz）1000.82,1000.79,1000.85,1000.84,1000.78,1000.91,1000.76,1000.82)(047.071ˆ)(82.10008281HzffHzffiii2-17、推导当测量值x=AmBn时的相对误差x的表达式。设A=±2.5%,B=±1.5%,m=2,n=3,求此时x的值∆x=mAm-1Bn∆A+nAmBn-1∆Bx=∆x/x=m∆A/A+n∆B/B=±(2*2.5%+3*1.5%)=±9.5%2-18、求电能W=U2t/R的测量误差。已知U=±1%,R=±0.5%,t=±1.5%,求W的值∆W=(2Ut/R)*∆U+(U2/R)*∆t-(U2t/R2)*∆RW=∆W/W=2∆U/U+∆t/t-∆R/R=±(2|U|+|t|+|R|)=±4.0%2-19、已测定两个电阻：R1＝(10.0)，R2＝1500.1%，试求两个电阻串联及并联时的总电阻及其相对误差。∆R2=±150*0.1%=0.15∆R1/R1=±0.1/10.0=±1.0%R串=R1+R2=160ΩR并=9.4Ω串=(∆R1+∆R2)/R串=±(0.1+0.15)/160=0.16%∆R并=(R22∆R1)+(R12∆R2)/(R1+R2)2所以：并=∆R并/R并=[1/(R1+R2)]*[(R2*∆R1/R1)+(R1*∆R2/R2)]==±(150*1.0%+10.0*0.1%)/160=0.94%2-20、现有两个1kΩ电阻，误差均为5%，问：（1）串联后的误差？（2）并联后的误差？∆R=±1*5%=0.05kR串=2R=2kΩ;∆R串=2∆RR并=R/2=0.5kΩ;∆R并=∆R/2串=∆R串/R串=∆R/R=5%并=∆R并/R并=∆R/R=5%2-21、题2-21图中，U1＝U2＝45V，用50V交流电压测量，允许总电压U的最大误差为±2%，请选择电压表的准确度等级（按系统误差相同原则分配）。220VU1U2+--+U题2-21图级即电压表应为5.1,8.1%8.1509.0%%9.08.1%)2(902112121212121SSSVVUUUUUUUUU第三章3.2用全波平均值表对题3.2图所示的三种波形交流电压进行测量，示值均为1V，问各种波形的峰值平均值及有效值分别是多少？对平均值电压表:u1ttu2tu3题3.2图UUUU9.011.11.04V0.9V1.79Vu30.9V0.9V0.9Vu21V0.9V1.41Vu1有效值平均值峰值UKUKUKUUFFF9.0UKKUKUKUUpFpppp9.03.3设题3.2图中三种波形电压的峰值相同，其数值均为10V，现用平均值表、单峰值表及有效值表分别对这三种电压进行测量，求各种情况下电压表的指示值。对峰值表：对有效值表，对平均值表，2pUU5.77V5.56V7.07Vu310V11.1V7.07Vu27.07V7.07V7.07Vu1有效值电压表平均值电压表峰值电压表u1ttu2tu3题3.2图ppKUUpFpFKKUKUUU11.111.111.13.5已知某电压表采用正弦波有效值刻度如何用实验的方法确定器检波方式？至少列出两种方法，并对其中一种进行分析。方法1：利用该表测量一个峰值Up已知的方波：若示值为Uα=1.11Up,则该表为平均值表。若示值为,则该表为峰值表。若示值为Uα=Up,则该表为有效值表。方法2：用该表和一个已知检波方式的电压表测量同一个非正弦波，通过对比二者的示值即可获知被测表的检波方式。2pUU3.6实验中，利用同一块峰值电压表测量幅度相同的正弦波、方波及三角波的电压，读数相同吗？为什么？相同。因为三者峰值相同。3.7简述用平均值表测量噪声电压的工作原理。（略）3.8简述用Q表测量Q值的工作原理。（略）3.10用某失真度仪分别在1kHz,50kHz,100kHz三个频率上测得某放大器输出信号的失真度分别为9.8%,19.8%和29.5%.如果不经换算，直接将测量值作为失真度定义值，计算由此引起的理论误差。所以理论误差分别为：-0.48%,-1.98%,-4.45%3.11用某失真度仪测量功放的输出信号失真，在频率为20Hz，400Hz及1kHz时失真度仪的示值分别为26.5%，22.5%和19.8%。求各信号的失真度为多少？各信号的失真度为:27.5%,23.1%,20.2%112T21第四章4.1数字电压表的主要技术指标是什么？它们是如何定义的？（略）4.2说明双积分型数字电压表的工作原理和特点。（略）4.3数字电压表同模拟电压表相比各有什么特点？（略）4.4下面给出四种数字电压表的最大计数容量：（1）9999（2）19999（3）5999（4）1999说明它们分别是几位的数字电压表？其中第（2）种的最小量程为0.2V,它的分辨力是多少？（1）4位（2）位（3）位（4）位0.2/20000=10-5（V）2146532134.5用一台4½位DVM的2V量程测量1.2V电压。已知该仪器的固有误差U＝(0.05%读数＋0.01%满度)，求由于固有误差产生的测量误差。它的满度误差相当于几个字？U＝(0.05%1.2＋0.01%2)=810-4（V）相对误差=U/U100%=810-4/1.2100%=0.067%N=0.01%2/分辨率=0.01%2/(2/19999)=2(字)4.6简述测量频率、周期、时间及相位等参数的工作原理，并绘出仪器的构成框图。（略）4.7用7位电子计数器测量fx＝5MHz的信号的频率，当闸门时间置于1s,0.1s,10ms时，分别计算由量化误差引起的测频误差。所以，三个闸门时间对应的测频误差为：210-7，210-6，210-5xxxTfNff11第四章作业（续）4.8用电子计数器测量fx＝2000Hz的频率，采用测频（闸门时间1s）和测周（100s时标）两种方法，计算由±1误差引起的测