电子测量

4．3 电流表的基本量程和扩大量程，哪一个量程的测量准确度高？为什么？

答：电流表的基本量程是指不增加测量线路直接测量电流的量程。如磁电式仪表可以直接测量直流，但由于被测电流要通过游丝和可动线圈，被测电流的最大值只能限制在几十μA到几十mA之间，要测量大电流，就需要另外加接分流器。因此扩大量程是通过并联不同的分流电阻实现，这种电流表的内阻随量程的大小而不同，量程越大，测量机构流过的电流越大，分流电阻越小，电流表对外显示的总内阻也越小，而电流表测量电流是串联在电路中的，内阻越小对电路的影响越小，因而测量准确越高。 4．4 有两只量程相同的电流表，但内阻不一样，问哪只电流表的性能好？为什么？

答：电流表测量电流是将表串联在电路中的，内阻越小对电路的影响越小，因而测量准确越高。 4．5 高频电流表的量程扩大可采用什么方法？

答：高频电流表一般在测量强电流时采用分流器或变流器来减小流过热电式电流表的电流，从而扩大量程。 ①分流法。从原理讲可分为电阻、电容、电感三种分流法。电阻分流法的功耗大，故不在高频电流表中使用；电感分流法功耗虽小，但易受外界多变磁场的影响，使用的场合较小；电容分流法用的较多。电容分流法的方法是将热电式电流表的输入端并联一只电容，将高频电流分流掉一部分，达到扩大量程的目的。利用电阻、电感分流器的电流表，其压降较大。这个压降还与被测电流的频率有关，因此对被测电路有一定的影响。

②变流法是利用变流器的变压比来实现电流分流。

4．6 热电式电流表是如何测量电流的？

答：热电式电流表的基本原理利用热电偶组成闭合回路，将热电偶的工作端与流过电流的金属导线焊接在一起，当金属导线中流过电流时，热电偶工作端温度发生变化，而热电偶是由二个不同金属元素构成，在热电偶的另两端有电动势出现，其大小正比于两焊接点的温度差，且与组成热电偶的材料有关，这样就反映出被测高频电流的量值。 4．7 电流的测量方案有哪些？

答：电流测量的方法可分为直接测量法和间接测量法。直流电流的测量可采用磁电式电流表、数字电压万用表等仪表，通过直接测量法和间接测量法进行测量；交流电流的测量可采用电磁式电流表、热电式电流表和数字电压万用表等仪表，通过直接测量法和间接测量法进行测量。

5．4 欲测量失真的正弦波，若手头无有效值电压表，只有峰值电压表和均值电压表可选用，问选哪种表更合适些？为什么？

答：利用峰值电压表测失真的正弦波时可能产生非常大的误差。因为峰值检波器对波形响应十分敏感，读数刻度不均匀，它是在小信号时进行检波的，波形误差可达30％左右。若用均值电压表测量波形误差相对不大，它是对大信号进行检波，读数刻度均匀。所以，选用均值电压表更合适。 5．6 模拟电压表和数字电压表的分辨率各自与什么因数有关？

答：模拟电压表的分辨率是指能够响应的信号的最小值，一般用输入信号的最小幅度表示。

数字电压表的分辨率是指DVM能够显示的被测电压的最小变化值，即显示器末位跳动一个数字所需的电压值。它们的分辨率主要由工作原理、测试方法、电路参数等决定，数字电压表的分辨率受A/D转换器的影响。

5.12 答：（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。

（2）乙的分辨率指其末位跳动±1所需的输入电压，所以其分辨率为0.1mV。 （3）用2V挡测量 绝对误差 ?U相对误差 ?xV ??(0.05%Ux?0.02%Um)??(0.05%?1.56?0.02%?2)?0.118?U0.118?100%??100%?5.9% U2?用20V挡测量 绝对误差 ?U??(0.05%Ux?0.02%Um)

?相对误差 ?x?(0.05%?1.56?0.02%?20)?0.478V?U0.478?100%??100%?2.4% U20

?6．4 测量周期误差由哪几部分组成？什么叫触发误差？测量周期时，如何减小触发误差的影响？ 答：电子计数器测量周期也是采用间接测量方式进行的，与测频误差的分析类似，测周误差也由两项组成，一是量化误差，二是时标信号相对误差。测周时输入信号受到噪声干扰，也会产生噪声干扰误差，这是一种随机误差，也称为触发误差。触发误差是指在测量周期时，由于输入信号中的干扰噪声影响，使输入信号经触发器整形后，所形成的门控脉冲时间间隔与信号的周期产生了差异而产生的误差，触发误差与被测信号的信噪比有关，信噪比越高，触发误差就越小，测量越准确。 6．5 使用电子计数器测量频率时，如何选择闸门时间？

答：电子计数器测量频率时，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。所以在不使计数器产生溢出的前提，扩大主门的开启时间Ts，可以减少量化误差的影响。但主门时间越长测量时间就越长，所以两者应该兼顾。

6．6 使用电子计数器测量周期时，如何选择周期倍乘？

答：电子计数器测量周期时，“周期倍乘”后再进行周期测量，其测量精确度大为提高。需要注意的是所乘倍数k要受到仪器显示位数等的限制。

6．8 使用电子计数器测量相位差、脉冲宽度时，如何选择触发极性？

答：电子计数器测量相位差、脉冲宽度时时通常是测量两个正弦波上两个相应点之间的时间间隔，触发极性可以取“+”，也可以取“-”，根据测量方便进行选择。为了减小测量误差，可利用两个通道的触发源选择开关，第一次设置为“+”，信号由负到正通过零点，测得T1；第二次设置为“-”，信号由正到负通过零点，测得T2；两次测量结果取平均值。

6．9 欲测量一个=1MHZ的石英振荡器，要求测量准确度优于±1×10，在下列几种方案中，哪种是正确的，为什么？ （1） （2） （3）

选用E312型通用计数器（≤±1×10），闸门时间置于1s。 选用E323型通用计数器（≤±1×10），闸门时间置于1s。 通用计数器型号同上，闸门时间置于10s。

-6

-7-6

-6

答：要看哪个方案正确，就是要比较哪种方案的测量准确度符合要求。 （1）选用E312型通用计数器（≤±1×10），闸门时间置于1s。

?f??1?fx?fc?????f?Tfxfcs?x?1?6?6???( ?1?10)??2?106?1?10?1?-7

（2）选用E323型通用计数器（≤±1×10），闸门时间置于1s。

（3）通用计数器型号同上，闸门时间置于10s。

?f??1?fx?fc?????f?Tfxfcs?x?1?7?7???( ?1?10)??2?106?1?10?10?从计算结果可以看出第3种方法是正确的，它符合测量准确度的要求。

6．11 利用下述哪种测量方案的测量误差最小？

（1） 测频，闸门时间1s。 （2） 测周，时标100μs。 （3） 周期倍乘，N=1000。

答：对于一确定频率f，可以根据中界频率进行判断。

fc?11??4?104Hz ?6T100?10中界频率

f0?fc?Ts4?104?200Hz 1若题目中给定的被测频率低于中界频率，则采用测周法比测频法误差小，若先经过“周期倍乘”，再进行周期测量则误差最小。

7．1 低频信号源中的主振器常用哪些电路？为什么不用LC正弦振荡器直接产生低频正弦振荡？ 答：低频信号源中的主振器一般由RC振荡电路或差频式振荡电路组成。相对来说采用RC振荡电路或差频式振荡电路比LC振荡电路简单，调节方便。 7．9 对测量信号源的基本要求是什么？

答：对测试信号源的基本要求是：能满足被测信号对频率、幅度、波形种类、准确度和稳定度失真度等指标要求，能进行测试功能选择。

7．10 如何对低频放大器的电压放大倍数、功率放大倍数进行测量？

答：在低频电子电路中，对放大倍数的测量，实质上是对电压和电流的测量。测试电路如图7.6所示。 信号源输出放大器中频段的某一频率，加到被测放大器的输入端，输入幅度由毫伏

表监测，被测放大器的输出同时用毫伏表和示波器测试，保证在输出基本不失真、无振荡、无严重干扰的情况下进行定量测试。用毫伏表分别测出被测放大器输入、输出信号电压的有效值，即可求出放大器的电压放大倍数。

AV?VO ViP?0，式中Pi放大电路功率放大倍数测量的连线图与电压放大倍数测量的连线图一样。 根据功率放大倍数的计算公式，KPV02；po是负载电阻RL上测得的输出功率，其值为RLVi2，其中Vi是输入的信号电压，Ri是被测放大器的输入电阻。因此，只要测得，Pi是输入功率，其值为Ri并已知时VO、Vi、Ri，便可计算出功率放大倍数。

KP8．4 怎样控制扫描电压的幅度？

VPV2?0?(0)/(i) PiRLRi2

答：在示波器电路中比较和释抑电路可用于控制扫描电压的幅度。比较电路利用比较、识别电平的功能来控制锯齿波的幅度，在比较电路中，输入电压与预置的参考电平进行比较，当输入电压等于预置的参考电平时，输出端电位产生跳变，并把它作为控制信号输出。它决定扫描的终止时刻，从而确定锯齿波的幅度，使电路产生等幅扫描。

8．5 对电子示波器的扫描电压有什么要求？

答：由于扫描电压与被测信号同步是信号稳定显示的基础，首先扫描电压的时基应准确；其次扫描发生器产生的锯齿波，是信号在X轴展开的条件，要使波形完美再现，扫描电压的线性应良好。

8．6 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。

8．7 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。

8．10 延迟线的作用是什么？延迟线为什么要放置在内触发信号之后引出？ 答：延迟线是一种传输线，起延迟时间的作用。

在前面讨论触发扫描时已经介绍，触发扫描发生器只有当被观察的信号到来时才工作，也就扫描的开始时间总是滞后于被观测脉冲一段时间，这样，脉冲的上升过程就无法被完整地显示出来，因为有一段时间扫描尚未开始。延迟线的作用就是把加到垂直偏转板的脉冲信号延迟一段时间，使信号出现的时间滞后于扫描开始时间，这样就能够保证在屏幕上可以扫出包括上升时间在内的脉冲全过程。 8．12 什么是“交替”显示？什么是“断续”显示？对频率有何要求？

答：交替和断续显示都是示波器采用单电子枪显示多波形的方法。交替显示采取的方法是第一次扫描时接通Y1通道，第二次扫描时接通Y2通道，交替地显示Y1、Y2通道输入的信号，。显然，电子开关的切换频率是扫描频率的一半。由于扫描频率分档可调，就要求开关切换频率跟随扫描频率变化。而一旦扫描频率低于50Hz时，开关切换频就会低于25Hz而产生闪烁，所以交替方式适于观测高频。

断续方式是在一个扫描周期内，高速地轮流接通两个输入信号，被测波形是由许多线段时断时续地显示出来，电子开关工作于自激状态，开关频率一般为几百KHz ，它不受扫描频率的控制，处于非同步工作方式。只有当转换频率远远高于被测信号频率时，人眼看到的波形好象是连续的，否则波形断续现象明显。因此，断续方式适用于被测信号频率较低的情况。

8．13 根据李沙育图形法测量相位的原理，试用作图法画出相位差为0和180时的图形。说明图形为什么是一条直线？

解：（1）同幅度、相位差为0、频率比为1：1、周期为T的正弦信号分别送入示波器的Y通道和X通道。

Uyy

1 ??? t t 1 t tt2 0 3 4 t

2

t0 t1 t2 图8.4 X、Y偏转板加同频、同相信号时 光点的轨迹图 t3 t4 ux

t