电子测量仪器设计

按误差的性质，测量误差可分为：系统误差、随机误差、粗大误差系统误差减小的方法:改进测量方法或使用标准表进行校准绝对误差（AX）：被测量的给出值X与其真值X0的差值八乂=乂一X0绝对误差可以用来说明测量值偏离实际值的程度，但不能说明测量的准确程度相对误差（实际值相对误差、示值相对误差、满度相对误差）实际值相对误差：测量绝对误差AX与被测量实际值（真值）X0之比的百分数示值相对误差：绝对误差AX与仪器的示值（测量值）X之比的百分数满度相对误差：又称引用误差，是在仪器整个量程范围内的最大绝对误差AXm与仪器量程满度值Xm之间的百分比值有效数字是指从左边第一个非零的数字开始，直到最右边一个数字（可为零）为止的所有数字。有效数字是由准确数字和欠准确数字两部分组成，缺一不可。准确数字可以是多位，但规定欠准确数字一般为一位（且是末位数字）。信号发生器（简称信号源）主要用途：激励源、标准信号源、信号仿真低频信号发生器频率范围：1Hz〜〜1MHz 高频信号发生器频率范围200KHz〜〜30MHz通用电子计数器测量误差主要有：计数误差（量化误差）、标准频率误差、触发误差减小量化误差的方法：尽量使计数值N大，以使计数误差AN/N的值尽量小。Eg：测频时，尽量选用大的闸门时间；测周时，尽量选用小的时标信号，必要时使用周期乘乘开关，进行多周期测量。倒数计数器可用来测量频率值。其原理是：采用多周期同步测量技术，先产生一个与输入信号同步的闸门时间信号，然后用两个计数器在同一个闸门时间分别对输入信号的周期数（整数个）和标准频率计数，得到输入信号的周期值（多个周期），最后进行倒数运算而求得输入信号的频率值。CRT属于电真空器件，主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。1、 用正弦有效值刻度的均值电压表测量正弦波、方波和三角波电压，读数均为18V，求三种波形电压的均值、有效值和峰值。解：（1）三种波形电压的均值相同：V=匕=匕=成/k^=18/1.11=16.2V。（2） 三种波形电压的有效值：V=a=18V，V。=化巾匕=1.0x16.2=16.2V，匕=kFV=1.15x162=18.63V（3） 三种波形电压的峰值：匕〜=七V〜=1.414x18=25.45V，Vn=knV=1.0x16.2=16.2V，V^=k匕=1.732x18.63=32.27V。2、 用量程是10mA的电流表测量实际值为8mA的电流，若读数是8.15mA。试求测量的绝对误差△【、实际相对误差YA、示值相对误差yy和引用相对误差ym分别为多少？解：△I=8.15mA-8mA=0.15mAYA=（AI/A）x100%=（0.15mA/8mA）x100%=1.875%Yy=（AI/X）x100%=（0.15mA/8.15mA）x100%=1.841%ym=（AI/Xm）x100%=（0.15mA/10mA）x100%=1.5%2、有一个10V标准电压，用100V档、0.5级和15V档、2.5级的两块万用表测量，问哪块表测量误差小？（10分）第一块表测量：最大绝对允许误差△X1=±0.5%X100V=±0.50V第二块表测量：最大绝对允许误差△X2=±2.5%X15V=±0.375V比较两块表的绝对误差可以看出：第一块表准确度比第二块高，但是用第一块表测量所产生的误差却比第二块表测量所产生的误差大。1、 用计数式频率计测量频率，闸门时间为0.1s时，计数器读数为1540，这时测出的频率是多少，量化误差为多大?如将闸门时间扩大到5倍，此时测出的频率和量化误差为多大？解：计数值Nx=1540，闸门时间Ts=0.1s测出频率f=Nx/Ts=1540/0.1s=15400Hz 量化误差1/Nx=1/1540=6.5*10-4如果将闸门时间扩大到5倍，此时计数值和闸门时间都扩大到原来的5倍，测出的频率不变量化误差为1/N=1/（5*1540）=1.3*10-42、 用计数式频率计测量信号的周期，晶振频率为10MHz，其相对误差旧fc|/fc=2*10-8，周期倍乘开关置X100，求测量被测信号周期Tx=10us时的测量误差.解：晶振所给时标信号t0=1/10MHz=1X10-7s 被测信号周期为1X10-5s周期倍乘开关置X100,100周期为1X10-3s计数值N=（1X10-3s）/（1X10-7s）=104测量误差=1/N+|Afc|/fc^1X10-43、 用计数式频率计测量fx=2kHz的信号频率，采用测频率（选闸门时间为0.1s）和测周期（选晶振周期Tc=0.1us）两种测量方法。试比较这两种方法由于“±1误差”所引起的相对误差。解：fx=2kHz，Tx=5*10-4s, 闸门时间Ts=0.1s,时标t0=tc=0.1us测频率计数值为fx*Ts=200 测频率±1误差=1/200=5*10-3测周期计数值为Tx/t0=5*10-4s/0.1us=5000测周期±1误差=1/5000=2*10-44、 某计数式频率计，测频率时闸门时间为0.1s，测周期时倍乘为X1000，晶振最高频率为10MHz，求中界频率。解：设被测频率为fx，则其周期为Tx=1/fx而闸门时间Ts=0.1s,时标t0=1/10MHz=1*10-7s测频fx=N1/Ts 测周Tx=N2Xt0/1000 中界频率时，N1=N2，fx*Ts=Tx*1000/t0 fx2=1000/Ts/t0=1*103/10-8=1*1011 fx=3.16*105Hz简答题：双踪示波器的“交替”转换方式是如何工作的？答：将A、B两通道信号轮流加于Y偏转板，荧光屏上显示两个通道的信号波形。具体实现时，以时基发生器的回扫脉冲控制电子开关的触发电路，每次扫描后，改变所接通道，使得每两次扫描分别显示一次A通道波形和一次B通道波形。说明通用计数器测量周期的工作原理。答：周期为Tx的被测信号由B端输入，经B通道放大整形后再经门控双稳输出作为朱门启闭的控制信号，是主门仅在被测周期Tx时间内开启，同时，晶振输出的信号经倍频和分频得到一系列时标信号，通过时标选择开关，所选时标即可经A通道送往主门，在主门的开启时间Tx内，时标进入计数器计数。若所选时标为T0，计数器计数值为N，则被测信号的周期就为Tx=NXT0通用计数器测量频率的工作原理答：频