电子测量技术基础

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1

《电子测量技术基础》期末复习（必考）

一．填空题

1、在选择仪器进行测量时，应尽可能小的减小示值误差，一般应使示值指示在仪表满刻度值的_2/3以上

区域。

2、随机误差的大小，可以用测量值的__标准偏差______来衡量,其值越小，测量值越集中，测量的__精密

度______越高。

3、设信号源预调输出频率为1MHz，在15分钟内测得频率最大值为1。005MHz，最小值为998KHz，

则该信号源的短期频率稳定度为__0。7％____。

4、信号发生器的核心部分是振荡器.

5、函数信号发生器中正弦波形成电路用于将三角波变换成正弦波。

6、取样示波器采用非实时取样技术扩展带宽，但它只能观测重复信号。

7、当观测两个频率较低的信号时,为避免闪烁可采用双踪显示的____断续____方式。

8、BT-3型频率特性测试仪中,频率标记是用一定形式的标记来对图形的频率轴进行定量,常用的频标有_针

形频标_______和___菱形频标______。

9、逻辑分析仪按其工作特点可分逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪。

10、指针偏转式电压表和数码显示式电压表测量电压的方法分别属于_模拟_____测量和__数字____测量。

11、测量误差是测量结果与被真值的差异。通常可以分为绝对误差和相对误差.

12、在测量数据为正态分布时，如果测量次数足够多，习惯上取3σ作为判别异常数据的界限,这称为莱

特准则。

13、交流电压的波峰因数

P

K定义为峰值与有效值之比，波形因数

F

K定义为有效值与平均值之

比.

14、正弦信号源的频率特性指标主要包括频率范围、频率准确度和频率稳定度.

15、频谱分析仪按信号处理方式不同可分为模拟式、数字式和模拟数字混合式.

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2

16、逻辑笔用于测试单路信号，逻辑夹则用于多路信号.

17、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。

18、在示波器上要获得同步图形,待测信号周期

y

T与扫描信号周期

x

T之比要符合

yx

nTT。

19、按照误差的基本性质和特点，可把误差分为系统误差随机误差粗大误差.

20、按检波器在放大器之前或之后，电子电压表有两种组成形式，即放大-检波式

和检波-放大式。

21、在双踪示波器的面板上，当“微调”增益控制旋钮顺时针方向转至__校准____位置时，才能使显示波

形的偏转幅度对应于偏转因数选择开关所指示的位置。

22、在没有信号输入时,仍有水平扫描线,这时示波器工作在连续扫描状态；若工作在触发扫描

状态，则无信号输入时就没有扫描线。

23、BT—3型频率特性测试仪中,频率标记是用一定形式的标记来对图形的频率轴进行定量，常用的频标有

__针形频标______和__菱形频标_______。

24、逻辑笔用于测试单路信号，逻辑夹则用于多路信号。

25、评价正弦信号发生器的技术指标归纳为三大指标,即频率特性输出特性调制特性

二．判断题

1、数字式万用表测量的过程是先将被测量转换成直流电压信号。（对）

2、当被测频率大于中界频率时,宜选用测周的方法；当被测频率小于中界频率时，宜选用测频的方法.(错）

3、用计数器直接测周的误差主要有三项：即量化误差、触发误差以及标准频率误差。(对）

4、能够输出多种信号波形的信号发生器是脉冲信号发生器。（错）

5、电子示波器是时域分析的最典型仪器.（对）

6、频谱分析仪主要用于分析信号的频谱分布。（对)

7、虚拟仪器充分体现了“软件就是仪器"的思想,在虚拟仪器中可以取消硬件。（错）

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3

8、逻辑状态分析仪主要用于数字系统的硬件测试。（错）

9、差频式信号发生器的特点是频率覆盖范围宽，但频率准确度差.（对)

10、低频信号发生器的指示电压表的示数就是它输出电压的实际值。（错）

11、数字式万用表测量的过程是先将被测量转换成直流电压信号.(对）

12、在测量周期时，为减少被测信号受到干扰造成的转换误差,电子计数器应采用多周期测量法。（对）

13、当计数器进行自校时，从理论上来说不存在±1个字的量化误差.（对）

14、间接合成法又称为锁相合成法，通过锁相环来完成频率的加、减、乘、除.（对）

15、用示波器观察任意两种波形的

yx

合成图形都可以认为是李沙育图形(错）

16、频谱特性测试仪主要用于电路频率特性的测试.（对)

17、虚拟仪器充分体现了“软件就是仪器”的思想，在虚拟仪器中可以取消硬件。（错）

18、数据域的测试一般分三个阶段进行:测试生成、测试评价和测试实施。(对）

19、低频信号发生器的指示电压表的示数就是它输出电压的实际值。（错)

20、在所有场合下，扫频测试法均优于点频测试法.(错）

21、数字式万用表测量的过程是先将被测量转换成直流电压信号.（对)

22、当被测频率大于中界频率时，宜选用测周的方法；当被测频率小于中界频率时，宜选用测频的方法.

（错)

23、当计数器进行自校时，从理论上来说不存在±1个字的量化误差。（对）

24、锁相式频率合成技术是一种直接式的频率合成技术。（错)

25、用示波法测量信号的时间、时间差、相位和频率都是以测量扫描距离为基础的。(对）

26、频谱特性测试仪主要用于电路频率特性的测试。（对）

27、虚拟仪器充分体现了“软件就是仪器”的思想，在虚拟仪器中可以取消硬件。(错)

28、数据域的测试一般分三个阶段进行：测试生成、测试评价和测试实施。（对）

29、频率稳定度又分为短期频率稳定度和长期频率稳定度,其中长期频率稳定度是指在任意30小时内信号频

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率发生的最大变化。（错)

31、混频式锁相环可以实现频率的加减运算。(对）

三．简答题、计算题

1、试述测量和电子测量的定义。

答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程.在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测量与标

准的同类单位量进行比较,从而确定被测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表示测量结果。

从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测

量有关电的量值的测量。

2、比较触发扫描和连续扫描的特点。

答:连续扫描和触发扫描示波器扫描的两种方式。为了更好地观测各种信号，示波器应该既能连续扫描又能触

发扫描，扫描方式的选择可通过开关进行。在连续扫描时,没有触发脉冲信号，扫描闸门也不受触发脉冲的控

制，仍会产生门控信号,并启动扫描发生器工作;在触发扫描时,只有在触发脉冲作用下才产生门控信号。对于

单次脉冲或者脉冲周期长的信号采用触发扫描方式更能清晰观测。

3、锁相环有哪几个基本组成部分，各起什么作用?

答:如图所示,基本锁相环是由基准频率源、鉴相器（PD）、环路滤波器(LPF)和压控振荡器（VCO）组成的一

个闭环反馈系统。

鉴相器是相位比较器，它将两个输入信号Ui和UO之间的相位进行比较，取出这两个信号的相位差，

以电压Ud的形式输出给低通滤波器（LPF）。当环路锁定后,鉴相器的输出电压是一个直流量。

环路低通滤波器用于滤除误差电压中的高频分量和噪声，以保证环路所要求的性能，并提高系统的稳定

性。

f

0

U

d

f

0

f

r

U

i

U

o

鉴相器

压控振荡器

低通滤波器

基准频率源

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压控振荡器是受电压控制的振荡器，它可根据输入电压的大小改变振荡的频率。

4、测量上限为500V的电压表，在示值450V处的实际值为445V，求该示值的:

(1）绝对误差(2）相对误差（3）修正值(本题10分）

解：（1）绝对误差

VVVAxx5445450

（2）相对误差

%11.1%100

450

5

%100





x

x

x



（3）修正值

Vxc5

5、欲用电子计数器测量一个

x

f=400Hz的信号频率，采用测频(选闸门时间为1s）和测周（选时标为0。

1μs）两种方法，试比较这两种方法由±1误差所引起的测量误差。

解①测频时，量化误差为

3105.2

1400

11







•





sx

TfN

N

②测周时,量化误差为

5

7

104

10

4001



•





c

x

cx

f

f

fTN

N

从计算结果可以看出，采用测周方法的误差小些。

6、由函数信号发生器分别产生正弦波、方波和三角波,调节其幅度使有效值读数的电压表读数都为0.7Ｖ，

问这三种信号的峰值分别为多少？

解：利用有效值电压表可直接从电表上读出被测电压的有效值而无须换算

根据波峰因数

U

U

KP

P



得

PP

UKU

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6

对于正弦波，0.9899VV20.7

正PP

UKU

对于方波，0.7V1V0.7

方P

P

UKU

对于三角波，1.212VV30.7

三PP

UKU

7、有一正弦信号,使用垂直偏转因数为100mV/div的示波器进行测量，测量时信号经过10:1的衰减探头加

到示波器，测得荧光屏上波形的高度为7.07div，问该信号的峰值、有效值各为多少？

解:示波器测量的是峰-峰值。

yypp

kDhV



VmVV

pp

07.71001007.7



正弦信号的峰值VmV

V

Vpp

p

535.3

2

07.7

2



正弦信号的有效值

VV

VV

Vppp5.2

22

07.7

222



8、试说明触发电平、触发极性调节的意义。

答：在电路中设置触发电平和触发极性调节两种控制方式,通过这两种方式可任意选择被显示信号的起始点，

便于对波形的观测和比较。触发极性是指触发点位于触发源信号的上升沿还是下降沿.触发点位于触发源信号

的上升沿为“+”极性；触发点位于触发源信号的下降沿则为“－"极性;触发电平是指触发脉冲到来时所对

应的触发放大器输出电压的瞬时值，触发极性和触发电平决定触发脉冲产生的时刻,并决定扫描的起点。

9、画出文氏电桥RC振荡器的基本构成框图,并说明其振荡条件.

答：下图为文氏电桥振荡器的原理框图。R1、C1、R2、C2组成RC选频网络,可改变振荡器的频率；R3、

R4组成负反馈臂，可自动稳幅。

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7

在

RC

ff

2

1

0

时，输入信号经RC选频网络传输到运算放大器。同相端的电压与运算放大器的反馈

网络形成的电压同相,即有0

f

和

n

fa

2

。这样，放大器和RC选频网络组成的电路刚好组成正反

馈系统，满足振荡的相位条件，因而有可能振荡。此时，反馈系数F=1/3，因此只要后接的二级放大器的电

压放大倍数为A3

V

，那么就满足了振荡器起振的幅值条件AVF≥1，可以维持频率

RC

ff

2

1

0

时的等

幅正弦振荡。

10、有一个100V的被测电压，若用0.5级、量程为0～300V和1.0级、量程为0～100V的两只电压表测

量，问哪只电压表测得更准些？为什么？

要判断哪块电压表测得更准确,即判断哪块表的测量准确度更高.

（1）对量程为0～300V、±0.5级电压表，根据公式有

%100

%

%100

1



•







x

sx

x

x

m

x



%5.1%100

100

%5.0300







（2)对量程为0～100V、±1.0级电压表，同样根据公式有

%100

%

%100

2



•







x

sx

x

x

m

x



%0.1%100

100

%0.1100







从计算结果可以看出，用量程为0～100V、±1.0级电压表测量所产生的示值相对误差小，所以选用量程为

0～100V、±1.0级电压表测量更准确.

文氏电桥振荡器的原理框图

fo

R

2

C

2

R

4

+

-

A

C

1

R

1

R

3

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8

11、用某计数式频率计测频率，已知晶振频率

c

f的相对误差为

8105

cc

ff

，门控时间

sT1

，

求：

（1）测量10

x

fMHz时的相对误差;

（2）测量10

x

fKHz时的相对误差；

并提出减小测量误差的方法。

解：根据电子计数器测量频率的最大相对误差计算公式为





























c

c

sxx

x

ff

f

Tff

f

1



（1）测量10

x

fMHz时的相对误差

78

6

105.1105

11010

11













































c

c

sx

ff

f

Tf



（2）测量10

x

fKHz时的相对误差

48

3

10105

11010

11













































c

c

sx

ff

f

Tf



当被测信号频率一定时，主门开启时间越长，量化的相对误差就越小;当主门开启时间一定时，提高被测信号

的频率，也可减小量化误差的影响。

12、在示波器上分别观察到正弦波、方波的峰值为1V，分别用都是正弦有效值刻度的、三种不同的检波方

式的电压表,试求读数分别为多少？

解：（1）用峰值检波方式电压表测量,读数都是0.707V，与波形无关。

（2）用有效值检波正弦有效值刻度的电压表测量

①正弦波

V

K

U

U

P

P707.0

414.1

1



正弦波

正弦波

正弦波

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9

②方波

V

K

U

U

P

P1

1

1



方波

方波

方波

（3)用均值检波正弦有效值刻度的电压表测量

①正弦波

V

K

U

U

P

P707.0

414.1

1



正弦波

正弦波

正弦波

②方波波形因数和波峰因数均为1，所以其平均值为1V,相应此平均值的正弦有效值即为读数值.

VUKU

F

11.1111.1

正弦波正弦波正弦波

13、用双踪示波器观测两个同频率正弦波a，b，若扫描速度为20

s

/cm，而荧光屏显示两个周期的水平距

离是8cm，问：

（1）两个正弦波的频率是多少？

（2)若正弦波a比b相位超前1。5cm，那么两个正弦波相差为多少？用弧度表示。

解：(1)根据被测交流信号的周期为

x

xDT则

KHz

sT

f5.12

204

11









（2）根据两信号的相位差为360

T

x

x

则

4

3

360

4

5.1



14。有一信号在荧光屏一周期的水平长度为7cm，扫描速度开关置于“10ms/cm”位置，扫描扩展置“拉

出×10”位置，求被测信号的周期。

解:根据

xx

kxDT可得测交流信号的周期为

msmskxDT

xx

7

10

107







15、测量电阻

R

消耗的功率时,可间接测量电阻值

R

，电阻上的压降

U

，流过电阻的电流

I

.设电阻、电压、

电流的相对误差分别为%2

R

、%2

U

、%3

I

，试确定测量的最佳方案。

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10

解：间接测量电阻

R

消耗的功率有三种方案，即

UIP

、

R

U

P

2

、

RIP2

，根据误差合成公式可分别算

出每种方案的测量误差。

（1)

UIP

方案

lnln

(2%3%)

5%

P

PP

UI

UI

UI

UI

















(2)2U

P

R

方案

lnln

2

[2(2%)2%]

6%

P

PP

UR

UR

UR

UR

















(3)2PIR

方案

lnln

2

[2(3%)2%]

8%

P

PP

IR

IR

IR

IR

















可见,在给定的各分项误差的条件下,选择第一种方案

UIP

的合成误差最小。

16、利用频率倍增方法，可提高测量准确度,设被测频率源的标称频率为

0

f=1MHz,闸门时间置于1s,欲把±1

误差产生的测频误差减少到1×10—11，试问倍增系数应为多少？

解：倍增前量化误差为

6

6

101

1101

11







•





sx

TfN

N

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11

倍增系数为5

11

6

10

101

101













M

17、下图是简化了的频率合成器框图，

1

f为基准频率,

2

f为输出频率，试确定两者之间的关系。若

1

f=1MHz，

分频器÷n和÷m中可以从1变到10，步长为1,试确定的频率范围.

解：基准频率

1

f通过分频器÷n得到频率为nf

1

的信号，输出频率

2

f通过分频器÷m得到频率为mf

2

的信

号。这两个信号再通过鉴相器，取出这两个信号的相位差,以电压的形式通过低通滤波器加到压控振荡器以控

制基准频率,直至环路进入“锁定状态“。

12

f

n

m

f

若

1

f=1MHz

HzMHzf

n

m

f7

1

min

max

max2

101

1

10



HzMHzf

n

m

f5

1

max

min

min2

101

10

1



所以确定的频率的范围为105Hz~107Hz。

18、甲、乙两台DVM,甲的显示器显示的最大值为9999，乙为19999,问：

（1)它们各是几位的DVM,是否有超量程能力？

（2）若乙的固有误差为)%02.0%05.0(

mx

UUU,分别用2V和20V档测量VU

x

56.1电压时，绝对

误差和相对误差各为多少？

解：（1）超量程能力是DVM的一个重要的性能指标.1/2位和基本量程结合起来，可说明DVM是否具有超

鉴相器低通滤波器压控振荡器÷n

÷m

1

f

2

f

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12

量程能力。甲是4位DVM，无超量程能力;乙为4位半DVM,可能具有超量程能力。

（3)用2V挡测量

绝对误差

)%02.0%05.0(

mx

UUU

V00118.0)2%02.056.1%05.0(

相对误差

%076.0%100

56.1

00118.0

%100





U

U

x



用20V挡测量

绝对误差

)%02.0%05.0(

mx

UUU

V00478.0)20%02.056.1%05.0(

相对误差

%31.0%100

56.1

00478.0

%100





U

U

x

