電子測量技術(shù)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案2-8章張永瑞(第二版)

錄

習(xí)題一...............................1

習(xí)題二...............................6

習(xí)題三................................16

習(xí)題四...............................24

習(xí)題五...............................30

習(xí)題六...............................35

習(xí)題七...............................37

習(xí)題八...............................46

習(xí)題一

1.1解釋名詞：①測量；②電子測量。

答：測量是為確定被測對象的量值而進行的實驗過程。在這個過程中，人們借助專門的

設(shè)備，把被測量與標準的同類單位量進行比較，從而確定被測量與單位量之間的數(shù)值關(guān)系，

最后用數(shù)值和單位共同表示測量結(jié)果。從廣義上說，凡是利用電子技術(shù)進行的測量都可以說

是電子測量；從狹義上說，電子測量是指在電子學(xué)中測量有關(guān)電的量值的測量。

1.2敘述直接測量、間接測量、組合測量的特點，并各舉一兩個測量實例。

答：直接測量：它是指直接從測量儀表的讀數(shù)獲取被測量量值的方法。如：用電壓表測

量電阻兩端的電壓，用電流表測量電阻中的電流。

間接測量：利用直接測量的量與被測量之間的函數(shù)關(guān)系，間接得到被測量量值的測量方

法。如：用伏安法測量電阻消耗的直流功率尸，可以通過直接測量電壓U,電流/,而后根

據(jù)函數(shù)關(guān)系P=U/,經(jīng)過計算，間接獲得電阻消耗的功耗P;用伏安法測量電阻。

組合測量：當(dāng)某項測量結(jié)果需用多個參數(shù)表達時，可通過改變測試條件進行多次測量，

根據(jù)測量量與參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系列出方程組并求解，進而得到未知量，這種測量方法稱為組

合測量。例如，電阻器電阻溫度系數(shù)的測量。

1.3解釋偏差式、零位式和微差式測量法的含義，并列舉測量實例。

答：偏差式測量法：在測量過程中，用儀器儀表指針的位移（偏差）表示被測量大小的測

量方法，稱為偏差式測量法。例如使用萬用表測量電壓、電流等。

零位式測量法：測量時用被測量與標準量相比較，用零示器指示被測量與標準量相等（平

衡），從而獲得被測量從而獲得被測量。如利用惠斯登電橋測量電阻。

微差式測量法：通過測量待測量與基準量之差來得到待測量量值。如用微差法測量直流

穩(wěn)壓源的穩(wěn)定度。

1.4敘述電子測量的主要內(nèi)容。

答：電子測量內(nèi)容包括：（1）電能量的測量如：電壓，電流電功率等；（2）電信號的特

性的測量如：信號的波形和失真度，頻率，相位，調(diào)制度等；（3）元件和電路參數(shù)的測量如：

電阻，電容，電感，阻抗，品質(zhì)因數(shù)，電子器件的參數(shù)等：（4）電子電路性能的測量如：放

大倍數(shù)，衰減量，靈敏度，噪聲指數(shù)，幅頻特性，相頻特性曲線等。

1.5列舉電子測量的主要特點

答：（1）測量頻率范圍寬；（2）測試動態(tài)范圍廣；（3）測量的準確度高；（4）測量速度

快（5）易于實現(xiàn)遙測和長期不間斷的測量；（6）易于實現(xiàn)測量過程的自動化和測量儀器的

智能化；（7）影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜。

1.6選擇測量方法時主要考慮的因素有哪些？

答：在選擇測量方法時，要綜合考慮下列主要因素：①被測量本身的特性；②所要求

的測量準確度；③測量環(huán)境；④現(xiàn)有測量設(shè)備等。

1.7設(shè)某待測量的真值為±0.00,用不同的方法和儀器得到下列三組測量數(shù)據(jù)。試用

精密度、正確度和準確度說明三組測量結(jié)果的特點：

①10.10,10.07,10.⑵10.06,10.07,10.12,10.11,10.08,10.09,10.11；

②9.59,9.7L10.68,10.42,10.33,9.60,9.80,10.21.,9.98,10.38；

③10.05,10.04,9.98,9.99,10.00,10.02,10.01,999,9.97,9.99?

答：①精密欠正確；②準確度低：③準確度高。

1.8SX1842數(shù)字電壓表數(shù)碼顯示最大數(shù)為19999,最小一檔量程為20mV,問該電壓

表的最高分辨率是多少？

解：20mV/19999=0.001mV=luV

1.9SR46示波器垂直系統(tǒng)最高靈敏度為50uV/div,若輸入電壓為120uV,則示波器

熒光屏上光點偏移原位多少格？

解：120/50=2.4格

1.10某待測電路如題1.10圖所示。

（1）計算負載照上電壓U。的值（理論值）。

（2）如分別用輸入電阻R、.為120kO.和10MQ的晶體管萬用表和數(shù)字電壓表測量端電

壓U。，忽略其他誤差，示值U。各為多少?

（3）比較兩個電壓表測量結(jié)果的示值相

_

_電

對誤差r*[r*=(U°-Ux)/UxX100%]_壓

V

_表

_

_

30_

解(1)U——x52.5V_

°30+30U

(2)R*i=30〃120=24KQ

24

U=-x52.22V題1.10圖

"30+24

R^2=30//10000=29.91KQ

_29.91

x52.496V

"-30+29.91

(3)r.—-0x100%■即~^-^-xlOO%12.6%

V1

Ux2.22

片”1。。％^=^xl00%.16%

1.11已知某熱敏電阻隨溫度變化的規(guī)律為RT=,其中A、R,分別為

熱力學(xué)溫度為To=300K和71時的阻值,8為材料系數(shù)。已測得①A=290K,R|=14.12kC,

②T2=320K,/?2=5.35kg。求心和瓦

解：14.12=%e290300（1）

B(------------)

5.35=R0e3203oo

聯(lián)立（1）、（2）解得:

B=3003R()=10.05KQ

1.12試設(shè)計一個測量方案，測量某放大器的直流輸出電阻（阻值估計在30g左右）。

解：設(shè)計如右圖所示，為減少測量誤差采用

I------------------

數(shù)字電壓表測量，且Ri、R,都在30KQ左右，出

r\K

可忽略電壓表接入對輸出電壓的影響，則有：］工廠丫1

1.13選擇測量儀器時，通常要根據(jù)被測量的大致大小選擇合適的測量量程。例如仍采

用題1.10所示的測量電路，現(xiàn)分別用MF-20晶體管電壓表的6V檔和30V檔測量負載/?,.

上電阻U。,已知電壓表的電壓靈敏度為20kQ/V（由此司算出各檔量程電壓表輸入電阻Kv

=電壓靈敏度x量程），準確度等級為2.5級（準確度等級s表示儀表的滿度相對誤差不超過

s%,即最大絕對誤差為Ax,“=±s%“,“試分別計算兩個量程下的絕對誤差和相對誤差。

解：6V檔時：

Rvj=120KQR外i=30//120=24KQ

△x〃=Ux|-A=2.222-2.5=-0.278VAx”=±2.5%X6=±0.15V

苗=出用|AX12|0.482V

y=M%c=100%^^x

1A2.5

30V檔時:

RV2=30X20=600KQR“卜2=30〃6(X)=28.57KQ

no57

。產(chǎn)=—x52.244V

a230+28.57

Ax2/==2.244-2.5=-0.06VAx22=±2.5%X30=±0.75V

△X2=0.81V

必&冬32.4%

22.5

1.14比較測量和計量的類同和區(qū)別。

答：測量是把被測量與標準的同類單位量進行比較，從而確定被測量與單位量之間的數(shù)

值關(guān)系，最后用數(shù)值和單位共同表示測量結(jié)果。

計量是利用技術(shù)?陽法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。

計量可看作測量的特殊形式，在計量過程中，認為所使用的量具和儀器是標準的，用它

們來校準、檢定受檢量具和儀器設(shè)備，以衡量和保證使用受檢量具儀器進行測量時所獲得測

量結(jié)果的可靠性。I大I此，計量又是測量的基礎(chǔ)和依據(jù)。

1.15解釋名詞：①計量基準：②主基準：③副基準：④工作基準。

答：①用當(dāng)代最先進的科學(xué)技術(shù)和工藝水平，以最高的準確度和穩(wěn)定性建立起來的專

門用以規(guī)定、保持和復(fù)現(xiàn)物理量計量單位的特殊量具或儀器裝置等。

②主基準也稱作原始基準，是用來復(fù)現(xiàn)和保存計量單位，具有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所能達到

的最高準確度的計量器具，經(jīng)國家鑒定批準，作為統(tǒng)一全國計量單位量值的最高依據(jù)。因此,

主基準也叫國家基準。

③副基準：通過直接或間接與國家基準比對，確定其量值并經(jīng)國家鑒定批準的計量器

具。其地位僅次于國家基準，平時用來代替國家基準使用或驗證國家基準的變化。

④工作基準：經(jīng)與主基準或副基準校準或比對，并經(jīng)國家鑒定批準，實際用以檢定下

屬計量標準的計量器具。

1.16說明檢定、比對、校準的含義。各類測量儀器為什么要定期進行檢定和比對。

答：檢定：是用高一等級準確度的計量器具對低一等級的計量器具進行比較，以達到全

面評定被檢計量器具的計量性能是否合格的目的。

比對：在規(guī)定條件下，對相同準確度等級的同類基準、標準或工作計量器具之間的量值

進行比較，其目的是考核量值的一致性。

校準：校準是指被校的計量器具與高一等級的計量標準相比較，以確定被校計量器具的

示值誤差的全部工作。一般而言，檢定要比校準包括更廣泛的內(nèi)容。

通過對各級基準、標準及計量器檢定、比對和校準以保證日常工作中所使用的測量儀器、

量具的量值統(tǒng)一。

習(xí)題二

2.1解釋下列名詞術(shù)語的含義：真值、實際值、標稱值、示值、測量誤差、修正值。

答：真值：一個物理量在一定條件下所呈現(xiàn)的客觀大小或真實數(shù)值。

指定值：由國家設(shè)立盡可能維持不變的實物標準(或基準)，以法令的形式指定其所體現(xiàn)

的量值作為計量單位的指定值。

實際值：實際測量時，在每一級的比較中，都以上一級標準所體現(xiàn)的值當(dāng)作準確無誤的

值，通常稱為實際值，也叫作相對真值。

標稱值：測量器具上標定的數(shù)值。

示值：測量器具指示的被測量量值稱為測量器具的示值。

測量誤差：測量儀器儀表的測得值與被測量真值之間的差異。

修正值：與絕對誤差絕對值相等但符號相反的值。

2.2什么是等精度測量？什么是不等精度測量？

答：在保持測量條件不變的情況下對同?被測量進行的多次測量過程稱作等精度測量。

如果在同一被測量的多次重復(fù)測量中，不是所有測量條件都維持不變，這樣的測量稱為

非等精度測量或不等精度測量。

2.3按照表示方法的不同，測量誤差分成哪幾類？

答：1、絕對誤差：定義為：Ax=x-Ao

2、相對誤差

Ar

(1)實際相對誤差：r=—xlOO%

AA

Ar

(2)示值相對誤差：r=—xl00%

x

Ar

(3)滿度相對誤差：&=yxl00%

(4)分貝誤差:G*=201gA“(dB)

2.4說明系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗差的主要特點。

答：系統(tǒng)誤差的主要特點是：只要測量條件不變，誤差即為確切的數(shù)值，用多次測量取

平均值的辦法不能改變或消除系差，而當(dāng)條件改變時，誤差也隨之遵循某種確定的規(guī)律而變

化，具有可重復(fù)性。

隨機誤差的特點是：①有界性；②對稱性：③抵償性。

粗差的主要特點是：測得值明顯地偏離實際。

2.5有兩個電容器，其中C|=2000±40pF,C2=470pF±5%,問哪個電容器的誤差大些？

為什么？

解：q=H±40xl00%±2%因為r4r2,所以C2的誤差大些。

1200

2.6某電阻衰減器，衰減量為20±0.M8,若輸入端電壓為1000mV,輸出端電壓等于

多少？

解：由：Gr=2Qlg幺20得：u()=Ui/10=100mV

?o

rx=rob/8.69=±0.1/8.69=±1.2%Au。=rxxuo=±1.2%x100=±1.2mV

輸出端電壓為：100mV±1.2mV

2.7用電壓表測量電壓，測得值為5.42V,改用標準電壓表測量示值為5.60V,求前一

只電壓測量的絕對誤差/U,示值相對誤差r,和實際相對誤差以。

解：AU=5.42—5.60=-0.18V

rx=-0.18/5.42=-3.32%=-0.18/5.60=-3.21%

2.8標稱值為1.2kQ,容許誤差±5%的電阻，其實際值范圍是多少？

解：Ax=r*xx=±5%xl20=±60C實際值范圍是：1200±60C

2.9現(xiàn)檢定一只2.5級量程IOOV電壓表，在50V刻度上標準電壓表讀數(shù)為48V,問在

這點上電壓表是否合格？

解：Axm=+2.5%x100=±2.5VAx=50-48=2V<2.5V電壓表合格。

2.10現(xiàn)校準一個量程為100mV,表盤為100等分刻度的毫伏表，測得數(shù)據(jù)如下:

儀表刻度值(mV)0102030405060708090100

標準儀表示值(mV)0.09.920.230.439.850.260.470.380.089.7100.0

絕對誤差(mV)0.00.1-0.2-0.40.2-0.2-0.4-0.30.00.30.0

修1E值c(mV)0.0-0.10.20.4-0.20.20.40.30.0-0.30.0

求：①將各校準點的絕對誤差/U和修正值c填在表格中；

②10mV刻度點上的示值相對誤差心和實際相對誤差以；

③確定儀表的準確度等級；

④確定儀表的靈敏度。

解：②rx=0.1/10xl00%=l%rA=0.1/9.9xl00%=1.01%

③因為：Ax?,=-0.4mVrm=-0.4/100=-0.4%

所以：s=0.5

(4)100/100=1mV

2.11WQ—1型電橋在/=1kHz時測O.lpF?UOpF電容時，允許誤差為±1.0%x(讀

數(shù)值)±0.01%x(滿量程值)，求該電橋測得值分別為IpF、10pF、lOOpF時的絕對誤差、相對

誤差。

解：Ax,n=±0.01%xl10=±0.011pFAx)=±1.0%xl±0.011=±0.021pF

AX2=±1.0%X10±0.011=±0.111pFAx3=±1.0%xl00±0.011=±1.011pF

21

r=fr0-0xl00%±2.1%=42dlixlOO%±1.11%

XI]10

1011

r=frxl00%±1.011%

“3100

2.12如題2.12圖所示，用內(nèi)阻為Rv的電壓表測量A、B兩點間電壓，忽略電源E、

電阻RI、R2的誤差，求:

①不接電壓表時，A、B間實際電壓UA；

②若R、,=20M,由它引入的示值相對誤差和實際相對誤差各為多少?

③若Rv=lMD,由它引入的示值相對誤差和實際相對誤差又各為多少？

解：①UA————-xl29.6V

45+20

②Un=3-xl2V

*25+10

rv2=^^<100%%

8

%=紅為歐）％%

429.6

③R^=20//1000=19.6KQ題2..12圖

U：==&弟61Hl2

t35+19.3

;=^rf&xl00%

%-書即。。%%

2.13用準確度s=1.0級,滿度值IOORA的電流表測電流,求示值分別為80|iA和4（〃A

時的絕對誤差和相對誤差。

解：Axi=Ax2=Axm=+1%X100=+IgA

ra=Axi/X|=±1/80=±1.25%rx2=^X2lx2—±1/40=±2.5%

2.14某4工位（最大顯示數(shù)字為19999）數(shù)字電壓表測電壓，該表2V檔的工作誤差為土

2

0.025%（示值）±1個字，現(xiàn)測得值分別為0.0012V和1.9888V,問兩種情況下的絕對誤差和

示值相對誤差各為多少？

+00252

解：Ax,^~x0.0012±1x±0.1/nV

110019999

r吆12—x100%±8.36%

”0.0012

2

Ax產(chǎn)竺竺xl.9888±lx±0.6mV

10019999

±5.972xl0~4

xlOO%±0.03%

1.9888

2.15伏一安法測電阻的兩種電路示于題2.15圖(a)、(b),圖中合為電流表，內(nèi)阻RA,

動為電壓表，內(nèi)阻Rv,求：

①兩種測量電路中，由于RA、Rv的影響，只。的絕對誤差和相對誤差各為多少？

②比較兩種測量結(jié)果，指出兩種電路各自適用的范圍。

題2.15圖

解

&十9R,十R,，

應(yīng)-1

F1+&/&測得值偏小，Rv>>Rr時，％很小。

(b)Rrb=Rr+RA△R,vb=RA^=口人/氐

rb>0測得值偏大,RA〈<RX時，4很小。

2.16被測電壓8V左右，現(xiàn)有兩只電壓表，一只量程。?10V,準確度si=1.5,另一種

量程0?50V,準確度s2=1.0級，問選用哪一只電壓表測量結(jié)果較為準確？

解：Axi=Axmi=rm|Xxmi=±1.5%x10=±0.15V

ri=Axi/xi=±0.15/8=±1.88%

Ax2=AXm2=rm2XXm2=±1.0%x50=±0.5V

r2=AX2/X2=±0.5/8=±6.25%

r1<r2,選用準確度si=1.5電壓表測量結(jié)果較為準確。

2.17利用微差法測量一個10V電源，使用9V標稱相對誤差±0.1%的穩(wěn)壓源和一只準

確度為s的電壓表，如題2.17圖所示。要求測量誤差/。/比±0.5%,問s=?

解：=型普卜色g

--10.1%|)

◎

1O待V

a9V

--10.1%|)測

電壓表穩(wěn)

電壓

源源

F*)%

依題意得：±（—+4^）%

±0.5%題2.17圖

1010

所以：sW4.1選用2.5級的電壓表。

2.18題2.18圖為普通萬用表電阻檔示意圖,Ri稱為中值電阻，Rx為待測電阻，E為

表內(nèi)電壓源（干電池）。試分析，當(dāng)指針在什么位置時，測量電阻的誤差最小？

解：因為：/=」E一

&+R

表頭

E

則：R==R,

Rx的絕對誤差為：AR1冬X與A7

diI1

的相對對誤差為：也

Rx—M題2.18圖

RI-R-IE

d(\R)二&陽E)E

令:XM0

（/2代一店）

di7

得f3

即指針在中央位置時，測量電阻的誤差最小。

2.19兩只電阻分別為R/=20C±2%,&=（10吐0.4）。，求：兩電阻串聯(lián)及并聯(lián)兩種接

法時的總電阻和相對誤差。

解：串聯(lián)時：相對誤差:

-/?,~-凡1R*2'

，/cI2。cs1000.4,E

=±(2+r-(k6%-------X——±%

20+HX)20100100

AR.|i=120x0.66%=0.8Q總電阻：120±0.8。

%(Rig)&&

并聯(lián)…A/?

22

(R,R2)

=+"「；?公RA

(&+此)2(R、5

的￡R2%

K+生%

符號有正有負時:

R2

G并="

=±1.77%

R并=20〃100=16.7。AR=±16.7x1.77%=±0.3Q

并聯(lián)時的總電阻為：16.7C±0.3C

2.20用一只量程為5V,準確度s=1.5級電壓表測量題2.20圖中a、b點電位分別為

和U?=4.26V,%=4.19V,忽略電壓表的負載效應(yīng)，求:

①U,、5,絕對誤差、相對誤差各為多少？

②利用Uab=Ua—Ub公式計算，則電壓Uab的絕對誤差和相對誤差各為多少?

解：AUa=AUb=AUm=±S%-Um

=+1.5%x5=0.075V

Uab=4.26-4.19=0.07V

%二t（Ob七匕.79%）

ab0.070.07

=+214.26%

AUab=rabxUab=+214.26%x0.07=±0.15V題2.20圖

2.21用電橋法測電阻時，利用公式RX=R「R3/R2,已知RI=100。，AR)=±0.1Q,R3

=100Q,AR3=±0.1Q,R2=1000Q,AR2=±0.1Q?求：測得值Rx的相對誤差。

解：rRi=±0.1/100=±0.1%rR3=±0.1%rR2=±l/1000=±0.1%

“=坦用|||叫|^21)=±(0.1%+0.1%+0.1%)=±0.3%

2.22電阻上消耗的電能W=LJ2/R,t,已知卬=±1%,0=±0.5%，r產(chǎn)土1.5%,求川。

解：刖=1(徑出)|司職|書機琳+創(chuàng)5%)=±4%

2.23金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率可用。=4L/7td2R公式計算，式中L(cm)、d(cm)、R(C)分別為

導(dǎo)線的長度、直徑和電阻值，試分析在什么條件下◎的誤差最小，對哪個參數(shù)的測量準確度

要求最高。

解：△<7——(L-，d抬)—A—AR

71d2Rd3Rd2R2

ACTAL_Ad_A/?

——==-rr

bLdRLdR

當(dāng)11=2口+0時，△%=（）最小。導(dǎo)體的直徑參數(shù)d的測量準確度要求最高。

2.24電橋測一個50mH左右的電感，由于隨機誤差的影響，使電感的測量值在Lo±0.8mH

的范圍內(nèi)變化。若希望測量值的不確定度范圍減小到0.3mH以內(nèi)，仍使用該電橋，問可采

用什么辦法。

解：采用對照法進行測量，第一次測量電橋平衡時有：

加&限=/（%的貝IJ：LO=LSRRJR3。|=火峪|匕|卜&31）

若％4H右#XI|4|則：父1=±3同

第二次測量時，交換口與L的位置，電橋平衡時有：

JcoL0R4=jcoLs2R3則：L0=LMR4比較兩個%的表達式有：

L（i=yJLs/貝I」：勺"2=蟲；//g但/）

若冬I|4|則：。,2=±|4|

所以：々,“2=1^1±°-27

2.25題2.25圖中，用50V量程交流電壓表通過測量5、S獲得U值現(xiàn)。產(chǎn)5=

40V,若允許U的誤差±2%,問電壓表的準確度應(yīng)為幾級？

解：△U|=AU2=±s%xUm=±s%x50=0.5s

==

rUirU2±0.5s/40=±l.25s%

,Iz40II40Ik

r=±i——-——％--------\rU2\)=±1.25s%

40+401叫4山01U2'

依題意得:±1.25s%=±2%

解得：s=1.6所以，選用1.5級的電壓表。題2.25圖

A—R

2.26用示波器測量題2.26圖所示調(diào)幅波的調(diào)幅系數(shù)M=—^xlOO%,已知A、B

A+B

測量誤差±10%,問調(diào)幅系數(shù)誤差為多少？

2A

解：AM=

(A+B)2(A+B)

2AB2AB

S產(chǎn)灌A/萬B

一4AB,?

當(dāng)A、B有正有負時：rM=±^—^\rA\題2.26圖

2.27用數(shù)字電壓表測得一組電壓值如下表:

nXinXinXi

120.42620.431120.42

220.43720.391220.41

320.40820.301320.39

420.43920.401420.39

520.421020.431520.40

判斷有無壞值，寫出測量報告值。

I"

解（1）用公式于=,匯壬求算術(shù)平均值。

n,

應(yīng)您用

32??…+20.40)=20.404

15(=|

(2)列出Vi和Vj2如表2.27—1

-4Y115

(3)n-12——Vv,20.0327

nM

表2.27—1

10.0160.00025660.0260.000676110.0160.000256

20.0260.0006767-0.0140.000196120.0060.000036

3-0.0040.0000168-0.1040.01081613-0.0140.000196

40.0260.0006769-0.0040.00001614-0.0140.000196

50.0160.000256100.0260.00067615-0.0140.000016

3G=0.098

從表2.27中可以看出，剩余殘差最大的第8個測量數(shù)據(jù)，其值為:

|v8|=|-§Fl?|30.100,2為壞值應(yīng)剔除。

（4）剔除胴后的算術(shù)平均值

又'=20.414

（5）重新歹（］出Vi和Vj2如表2.27—2

表2.27—2

Vi2Vi2Vi2

nVinVinVi

10.0060.00003660.0160.000256100.0060.000036

20.0160.0002567-0.0240.00057611-0.0040.000016

3-0.0140.00019612-0.0240.000576

40.0160.0002568-0.0140.00019613-0.0240.000576

50.0060.00003690.0160.00025614-0.0140.000196

（6）剔除為后的標準差的估計值

01633b心0.0489

（7）剔除肥后無壞值

O-V=(TAJ6T0163=O.XX艇63死0.01308

因此用數(shù)字電壓表測得結(jié)果為：20.414±0.013

2.28按照舍入法則，對下列數(shù)據(jù)處理，使其各保留三位有效數(shù)字：

86.3724,8.9145,3.1750,0.003125,59450

解：86.3724=86.48.9145=8.913.1750=3.18

0.003125=0.0031259450=594x10之

2.29按照有效數(shù)字的運算法則，計算下列各結(jié)果：

①1.0713x3.2=3.42②1.0713x3.20=3.43

⑧40.313x4.52=182.2051.4x3.7=190

⑤56.09+4.6532=60.74⑥70.4-0.453=70.0

2.30某電壓放大器，測得輸入端電壓Ui=1.0mV,輸出端電壓U°=1200mV,兩者相對

誤差均為±2%,求放大器增益的分貝誤差。

解：G=±(?4M2%+2%)=4%±

rdB=201g(1+4%)=±(20x0.017)=±0.34dB

習(xí)題三

3.1如何按信號頻段和信號波形對測量用信號源進行分類？

答：按信號頻段的劃分，如下表所示：

名稱頻率范圍主要應(yīng)用領(lǐng)域

超低頻信號發(fā)器30kHz以下電聲學(xué)、聲納

低頻信號發(fā)生器30kHz?300kHz電報通訊

視頻信號發(fā)生器300kHz?6MHz無線電廣播

高頻信號發(fā)生器6MHz?30MHz廣播、電報

甚高頻信號發(fā)生器30MHz?300MHz電視、調(diào)頻廣播、導(dǎo)航

超高頻信號發(fā)生器300MHz?3000MIIz雷達、導(dǎo)航、氣象

按輸出信號波形分類:

可分為正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器。非正弦信號發(fā)生器又可包括：脈沖信號發(fā)

生器、函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列信號發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信

號發(fā)生器等。

3.2正弦信號發(fā)生器的主要性能指標有哪些？各自具有什么含義？

答：正弦信號發(fā)生器的主要性能指標及各自具有的含義如下：

(1)頻率范圍

指信號發(fā)生器所產(chǎn)生的信號頻率范圍。

(2)頻率準確度

頻率準確度是指信號發(fā)生器度盤(或數(shù)字顯示)數(shù)值與實際輸出信號頻率間的偏差，通常

用相對誤差表示:

xl00%

式中%為度盤或數(shù)字顯示數(shù)值，也稱預(yù)調(diào)值，力是輸出正弦信號頻率的實際值。

（3）頻率穩(wěn)定度

其他外界條件恒定不變的情況下，在規(guī)定時間內(nèi)，信號發(fā)生器輸出頻率相對于預(yù)調(diào)值變

化的大小。按照國家標準，頻率穩(wěn)定度又分為頻率短期穩(wěn)定度和頻率長期穩(wěn)定度。頻率短期

穩(wěn)定度定義為信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時間后，信號頻率在任意15min內(nèi)所發(fā)生的最大

變化，表示為：

拉Jm那一/min「京。％

4

頻率長期穩(wěn)定度定義為信號發(fā)生器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時間后，信號頻率在任意3h內(nèi)所發(fā)

生的最大變化，表示為：

6

預(yù)調(diào)頻率的xX]0-+yHZ

式中x、y是由廠家確定的性能指標值。

（4）由溫度、電源、負載變化而引起的頻率變動量

由溫度、電源、負載變化等外界因素造成的頻率漂移（或變動）即為影響量。

①溫度引起的變動量

環(huán)境溫度每變化所產(chǎn)生的相對頻率變化，表示為：預(yù)調(diào)頻率的x70-6/6,即

△=絡(luò)工爐/

工⑷

式中為溫度變化值，％為預(yù)調(diào)值，力為溫度改變后的頻率值。

②電源引起的頻率變動量

供電電源變化±10%所產(chǎn)生的相對頻率變化，表示為：X-10-6,即

△=4Z亞%OF

/o

③負載變化引起的頻率變動量

負載電阻從開路變化到額定值時所引起的相對頻率變化，表示為：X10-6,即

6

^（/-/,）X10X10-6

式中力為空載時的輸出頻率，月為額定負載時的輸出頻率。

（5）非線性失真系數(shù)（失真度）

用信號頻譜純度來說明輸出信號波形接近正弦波的程度，并用非線性失真系數(shù)r表示:

式中U\為輸出信號基波有效值，5、5……U,,為各次諧波有效值。

Ju；+嶺?+~（F

G

由于。2、5……U"等較U1小得多，為了測量上的方便，也用下面公式定義r：

r=1-，"x100%

依+叱…+U；

（6）輸出阻抗

信號發(fā)生器的輸出阻抗視其類型不同而異。低頻信號發(fā)生器電壓輸出端的輸出阻抗一般

600Q（或IkQ）,功率輸出端依輸出匹配變壓器的設(shè)計而定，通常50Q、75Q、150Q、600

Q和5kQ等檔。高頻信號發(fā)生器一般僅有50Q或75Q檔。

（7）輸出電平

輸出電平指的是輸出信號幅度的有效范圍。

（8）調(diào)制特性

當(dāng)調(diào)制信號由信號發(fā)生器內(nèi)部產(chǎn)生時，稱為內(nèi)調(diào)制，當(dāng)調(diào)制信號由外部加到信號發(fā)生器

進行調(diào)制時，稱為外調(diào)制。

3.3文氏橋振蕩器的振蕩原理是什么？

答：是文氏橋振蕩器傳輸函數(shù)的幅頻特性和相頻特性分別為:

當(dāng)3=S0=1/RC,或/=%=1/2兀RC時，輸出信號與輸入信號同相，且此時傳輸函數(shù)

模NM)=MM…=1/3最大，如果輸出信號U。后接放大倍數(shù)KV=N(3O)=3的同相放大器,

那么就可以維持3=0)0或者f=為=1/2兀RC的正弦振蕩，而由于RC網(wǎng)絡(luò)的選頻特性，其

他頻率的信號將被抑制。

所

3.4某文氏橋只C振蕩器如題3.4圖

自

示，其中、&是熱敏電阻，試確定它們各

/?3_施

_出

_電

應(yīng)具有什么性質(zhì)的溫度系數(shù)。_壓

_

Hy

答：R3應(yīng)具有正性質(zhì)的溫度系數(shù),

R應(yīng)具有負性質(zhì)的溫度系數(shù)。

題3.4圖

3.5差頻式振蕩器作低頻信號發(fā)生器振蕩源的原理和優(yōu)點是什么？

答：差頻式振蕩器的可變頻率振蕩器和固定頻率振蕩器分別產(chǎn)生可變頻率的高頻振

蕩力和固定頻率的高頻振蕩力，經(jīng)過混頻器M產(chǎn)生兩者差頻信號/=力-方。這種方法

的主要缺點是電路復(fù)雜，頻率準確度、穩(wěn)定度較差，波形失真較大；最大的優(yōu)點是容易做到

在整個低頻段內(nèi)頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)而不用更換波段，輸出電平也較均勻，所以常用在掃頻振蕩

器中。

3.6XD-1型低頻信號發(fā)生器表頭指示分別為2V和5V,當(dāng)輸出衰減旋鈕分別指向下

列各位置時，實際輸出電壓值為多大?

、電平

(MB10dB20dB30dB40dB50dB60dB70dB80dB90dB

\頭指示\

倍數(shù)13.161031.62100316100031601043.16X104

2V20.630.20.0630.026.3x10-32x1O-36.3x10“2x1O-46.3x105

5V51.580.50.1580.050.01580.0050.001585xlO41.5810'4

3.7結(jié)合圖3.3-11,說明函數(shù)信號發(fā)生器的工作原理和過程。欲產(chǎn)生正向鋸齒波，圖

中二極管應(yīng)如何聯(lián)接？

答：正向鋸齒波充電電壓增大的時間長，放電電壓減少的時間短，在R兩端并聯(lián)的二

二極管左端為正，右端為負。

RCTT(R//RD)CTT

4=一萬4“，2=------,—U“,t,>t為正向鋸齒波。

aEaE2

3.8說明圖3.3-14所示XD8B框圖中RP4和RP2兩個電位器的功能。

答：RPa調(diào)頻率，RP?波形選擇。

3.9說明圖3.4-1高頻信號發(fā)生器各單元的主要作用。

答：振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩信號，調(diào)頻器產(chǎn)生高頻調(diào)頻信號，內(nèi)調(diào)制信號振蕩器產(chǎn)生

低頻等幅振蕩信號，緩沖放大器放大高頻等幅振蕩信號或高頻調(diào)頻信號，同時還起緩沖隔離

作用，調(diào)制度計顯示調(diào)制度計的大小，電子電壓表顯示緩沖放大器輸出電壓的大小，步進衰

減輸出級衰減緩沖放大器輸出電壓使之滿足輸入電路對輸入電壓大小的要求，電源的作用是

為高頻信號發(fā)生器各單元電路提供合適的工作電壓和電流。

3.10調(diào)諧式高頻振蕩器主要有哪三種類型？振蕩頻率如何確定和調(diào)節(jié)？

答：調(diào)諧信號發(fā)生器的振蕩器通常為LC振蕩器，根據(jù)反饋方式，又可分為變壓器反饋

式、電感反饋式（也稱電感三點式或哈特萊式）及電容反饋式（也稱電容三點式或考畢茲式）三

種振蕩器形式。

變壓器反饋式振蕩器的振蕩頻率：fn=一，

2兀底

電感反饋式振蕩器的振蕩頻率：九=—,1

1

電容反饋式振蕩器的振蕩頻率：fQ=—

2萬

c,+c2

通常用改變電感L來改變頻段，改變電容C進行頻段內(nèi)頻率細調(diào)。

3.11題3.11圖是簡化了的頻率合成器框圖，力為基準頻率，&為輸出頻率，試確定兩

者之間的關(guān)系。若力=lMHz,