古天祥电子测量原理古天祥版各章习题附详细答案

第一章测量的基本原理一、填空题1．某测试人员在一项对航空发动机页片稳态转速试验中，测得其平均值为20000转/分钟（假定测试次数足够多）。其中某次测量结果为20002转/分钟，则此次测量的绝对误差△x＝______，实际相对误差＝______。答案：2转/分钟，0.01％。2．在测量中进行量值比较采用的两种基本方法是________和________。答案：间接比较法，直接比较法。3．计量的三个主要特征是________、________和________。答案：统一性，准确性，法律性。4．________是比较同一级别、同一类型测量标准的一致性而进行的量值传递活动。答案：比对。5．计算分贝误差的表达式为，其中称为______。答案：相对误差6．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______测量和______测量。答案：模拟，数字7．为了提高测量准确度，在比较中常采用减小测量误差的方法，如___法、____法、___法。答案：微差、替代、交换二、判断题：1．狭义的测量是指为了确定被测对象的个数而进行的实验过程（错）2．基准用来复现某一基本测量单位的量值，只用于鉴定各种量具的精度，不直接参加测量。（对）3．绝对误差就是误差的绝对值（错）4．通常使用的频率变换方式中，检波是把直流电压变成交流电压（错）5．某待测电流约为100mA。现有两个电流表，分别是甲表：0.5级、量程为0~400mA；乙表1.5级，量程为0~100mA。则用甲表测量误差较小。（错）6．在电子测量中，变频是对两个信号的频率进行乘或除的运算。（错）三、选择题：1．下列各项中不属于测量基本要素的是__C__。A、被测对象B、测量仪器系统C、测量误差D、测量人员2．下列各项中不属于国际单位制基本单位的是__D__。A坎德拉（cd）B开尔文（K）C摩尔（mol）D千米（km）3．下列不属于测量误差来源的是___B___。A仪器误差和（环境）影响误差B满度误差和分贝误差C人身误差和测量对象变化误差D理论误差和方法误差4．___B___是同时考虑了事物运动状态及其变化方式的外在形式、内在含义和效用价值的主体认识论层次信息。A语法信息B全信息C实在信息D先验信息5．主体认识论层次的信息比客体认识论层次信息具有丰富得多的内涵。并不是因为：__A__A认识的主体具有想象力B认识的主体具有感觉能力C认识的主体具有理解能力D认识的主体具有目的性6．分频是对信号频率进行____D___运算。A、加法B、减法C、乘法D、除法四、简答题1．试述测量的定义。答：关于测量的科学定义，有狭义和广义①狭义测量是指为了确定被测对象的量值而进行的实验过程②广义测量是指为了获取被测对象的信息而进行的实验过程。2．测量两个电压得到它的测量值，它们的实际值分别为，求测量的绝对误差和相对误差。4．什么是计量？它有何特点？计量与测量的关系如何？①计量是为了保证量值的统一和准确一致的一种测量，它是利用技术和法制手段实施的一种特殊形式的测量，即把被测量与国家计量部门作为基准或标准的同类单位量进行比较，以确定合格与否，并给出具有法律效力的《检定证书》。②计量的三个主要特征是统一性、准确性和法制性。③由于测量发展的客观需要出现了计量，测量数据的准确可靠，需要计量予以保证，计量是测量的基础和依据，没有计量，也谈不上测量。测量又是计量联系实际应用的重要途径，可以说没有测量，计量也将失去价值。计量和测量相互配合，相辅相成。5．比较有哪些类型？它们各自的特点是什么？测量中使用比较器可进行五种不同层次的比较：6．电子测量中典型的比较方法有哪些？7.电子测量中常用了哪些参量的比较技术？电压比较、阻抗比较、频率（时间）比较、相位比较、数字比较等。8．试举例说明运算与处理功能在电压测量中的应用。第二章测量方法与测量系统一、填空题1．电子测量的特点有：测量频率范围宽、_____________、______________、___________、____________、易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化。答案：量程范围宽；测量准确度高、测量速度快、易于实现遥测。2．从基本的测量对象来看，电子测量是对______和______的测量。答案：电信号；电系统3．有源量测量系统与无源量测量系统在功能结构上最显著的区别是有无______。答案：测试激励信号源。4．测量系统的理想静态特性为______。答案：y=k﹒x5．常用的可靠性指标有______、______、______、______。答案：平均无故障时间；可信任概率；故障率或失效率；有效度或可用度。6．描述系统动态特性的数学模型有：时域中的______和______，复频域中的______，频域中的______。答案：微分方程；脉冲响应函数；传递函数；频率响应函数。7．一阶系统的频率特性中，当时，答案：0.707；；8.二阶系统的频率特性中，当阻尼比____，在信号频率等于谐振频率时，系统会发生共振；当阻尼比___时，系统无谐振。答案：0.707；0.707二、判断题：1．从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术为手段而进行的测量，即以电子科学技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。（对）2.信号是用变化着的物理量来表示信息的一种函数，信号是信息的载体，具有能量。所以信号就是信息。（错）3.周期性信号是确定性信号，非周期信号（如瞬变冲激信号）是随机信号。（错）4.给线性系统输入一个正弦信号，系统的输出是一个与输入同频率的正弦信号（对）5.频域测量中最典型的测试信号是脉冲信号。（错）6.测试装置的灵敏度越高，其测量范围越大。（错）7.从系统的阶跃响应有无振荡，一定可以区分出一阶系统和二阶系统。（错）三、选择题：1.电子信息技术应用在电子测量中的优点有（A、B、C、D、E）。A.速度极快B.分辨力高C.范围宽D.利于信息传递E.变换技术灵活2.采样信号是指（A）。A.幅值连续、时间离散B.幅值离散、时间连续C.幅值连续、时间连续D.幅值离散、时间离散3.下列参量中有源量有（BD）。A.反射系数B.功率C.导磁率D.信号频率4.仪器通常工作在（C），可满足规定的性能。A.基准条件B.极限工作条件C.额定工作条件D.储存与运输条件5.已知系统输入量的拉氏变换为X(S)，输出量的拉氏变换为Y(S)，则测量系统的传递函数为（D）。四、简答题1．某压力传感器具有线性静态特性，其压力测量范围为100～600kPa，对应输出直流电压0.0～50.0mV，求该传感器的量程和灵敏度。量程＝测量范围上限－测量范围下限＝600－100＝500(kPa)2.如何获得一个实际测量系统的静态特性？测试系统的静态特性是通过静态标定或静态校准的过程获得的。静态标定就是在一定的标准条件下，利用一定等级的标定设备对测试系统进行多次往复测试的过程，3.简述线性系统的频率特性的测量方法。4.某一阶测量系统，在时，输出为10mV；在时，输出为100mV；在时，输出为50mV，试求该测量系统的时间常数。初始值不为零的一阶测量系统，其阶跃响应的微分方程的解为：由已知条件得：化解得：故：该测量系统的时间常数为8.506秒。第四章时间与频率的测量一、填空题1:电子计数器的测频误差包括____误差和____误差。答案：±1量化、标准频率2:频率计除测频、测周外，扩展功能有____、_____、_____、____。答案：测频率比、测时间间隔、测相位差、自检3:在测量周期时的主要误差有：____和____。通用计数器采用较小的____可以减小±1误差的影响。答案：量化误差、标准频率误差、频标4: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____测量法。答案：多周期5:采用电子计数器测频时，当被计数频率一定时，____可以减小±1误差对测频误差的影响；当闸门时间一定时，____，则由±1误差产生的测频误差越大。答案：增大闸门时间、被计数频率越低6:在进行频率比测量时,应将____的信号加在B通道，取出____(周期倍乘为1)作为计数的闸门信号，将____的信号加在A通道，作为被计数的脉冲。答案：频率较低、一个周期、频率较高；7:一个信号源频率实际值和其标准值的相对偏差定义为___,而把信号源频率变化的不确定性定义为____。答案：频率准确度、频率稳定度8:在测量阿仑方差时，其采样方法与标准的偏差不同，它的两次相邻测量之间是____。答案：连续的二、判断题：1:一个频率源的频率稳定度愈高，则频率准确度也愈高。（错）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: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）4:在测量低信噪比信号的周期时,计数器通常采用周期倍乘,这主要是为了克服±1误差的影响。(错)5: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）6:使用模拟内插法和游标法不能从根本上来消除±1个字的量化误差。（对）7:标准频率的相对不确定度应该比±1误差引起的测频误差小一个量级。（对）8:在进行阿伦方差的测量时，组与组之间以及组内两次测量之间必须都是连续的。（错）三、选择题：1、在通用计数器测量低频信号的频率时，采用倒数计数器是为了（D）A.测量低频周期B.克服转换误差C.测量低频失真D.减小测频时的量化误差影响2、用于电子计数器中的高精度晶体振荡器，通常采取了____措施。（C）A.精密稳压B.选择电路元件C.恒温或温补D.消除寄生振荡3、测频量化误差曲线和测周量化误差曲线交点处的频率，称为（D）。A．交点频率B．临界频率C．中心频率D．中界频率4、欲测量一个标称频率的石英振荡器，要求测量准确度优于，选用的计数器标准频率准确度和闸门时间应为（C）。A.，；B.，；C.，；D.，。5、设计数器直接测周的分辨力为1ms，若采用多周期测量法，将测周分辨力提高到1,应选择的“周期倍乘”为（D）。A.10；B.102；C.103；D.104。6、用计数器测频的误差主要包括：（B）A.量化误差、触发误差B.量化误差、标准频率误差C.触发误差、标准频率误差D.量化误差、转换误差7、下列哪种方法不能减小量化误差：（A）A.测频时使用较高的时基频率；B.测周时使用较高的时基频率C.采用多周期测量的方法；D.采用平均法8、用电子计数器测量某一频率为10KHz的信号，其信噪比为，利用下列哪种测量方案测量误差最小（已知计数器标准频率误差）。（C）A.测频，闸门时间1S；B.测周，时标1nsC.周期倍乘N=1000，时标1μs；D.周期倍乘N=10，时标0.1μs9、若fx表示频率实际值，f0表示频率标称值，则频率准确度定义为（A）。（A）(B)(C)(D)10、调制域描述的是（B）之间的关系。A．时间－幅度；B时间－频率C．频率－幅度；D．时间－相位四、简答题1、用一台5位十进电子计数器测量频率，选用0.1s的闸门时间。若被测频率为10KHz，则测频分辨力为多少？量化误差（相对误差值）为多少？如果该计数器的最大闸门时间为10s，则在显示不溢出的情况下，测量频率的上限为何值？解：（1）测量分辨率＝（1/0.1s）＝10Hz（2）在0.1s的闸门时间内的计数值为：10KHz×0.1s＝1000，则量化误差的相对值为：1/1000＝0.1％（3）为了显示不溢出，则在10s的最大闸门时间内计得的值不能超过105，由此可得测量频率的上限值为：105/10s＝10KHz2、欲用电子计数器测量一个fx=200Hz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。（1）试比较这两种方法由±1误差所引起的测量误差；（2）从减少±1误差的影响来看，试问fx在什么频率范围内宜采用测频方法，什么范围宜采用测周方法？解：（1）测频时，在1s的闸门时间内对被测信号的计数值为：200Hz×1s＝200则量化误差为：1/200＝0.5％测周时，因为被测信号的频率