电子测量技术基础题库讲课教案

电子测量技术基础题

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电子测量技术基础

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第一章绪论

一、填空

1、计量的主要特征是、和。

2、计量器具按用途可分为、和。

3、计量基准一般分为、和。

4、计量标准是按国家规定的作为检定依据用的或，它的量值由

传递。

5、计量标准有两类：一类是，一类是。

6、电子测量通常包括的测量，的测量以及的测量。

7、目前利用电子仪器对进行测量精确度最高。

8、目前，电压测量仪器能测出从级到的电压，量程达个数量级。

9、智能仪器的核心是。

10、仪器中采用微处理器后，许多传统的硬件逻辑可用取代，其实质是

实现了。

11、智能仪器有两个特点：其一是，其二是。

12、虚拟仪器实质上是和相结合的产物。

13、虚拟仪器的硬件部分通常应包括及和变换器。

14、虚拟仪器的软、硬件具有、、及等特点。

15、LabVIEW是一种软件开发平台。

16、测量电信号的仪器可分为仪器、仪器及仪器三大类。

17、数据域测试仪器测试的不是电信号的特性，而主要是。

二、名词解释

1、电子测量

2、计量

第一章答案

一、填空

1、统一性；准确性；法制性

2、计量基准；计量标准；工作用计量器具

3、国家基准；副基准；工作基准

4、准确度等级；计量器具；物质；工作基准

5、标准器具；标准物质

6、电能量；信号特性及所受干扰；元件和电路参数

7、频率和时间

8、纳伏；千伏；12

9、微处理器

10、软件；硬件软化

11、操作自动化；具有对外接口功能

12、软件；硬件

13、微型计算机；A/D；D/A

14、开放性；模块化；重复使用；互换性

15、虚拟仪器图形化

16、时域；频域；调制域

17、二进制数据流

二、名词解释(略)

第二章误差理论与测量不确定性

一、填空

1、测量值与之间的差别称为测量误差。

2、计量标准的三种类型分别是、和。

3、绝对误差在用测量值与真值表示时，其表达式为；在用测量值与约定

真值表示时，其表达式为。

4、在绝对值相等的情况下，测量值越小，测量的准确程度；测量值越

大，测量的准确程度。

5、相对误差是和之比，表示为。

6、通常相对误差又可分为、、和。

7、满度相对误差又称为引用误差，它定义为绝对误差ΔX和仪器满度值X m之

比，记为。

8、满度相对误差给出的是在其量程下的的大小。

9、满度相对误差适合用来表示电表或仪器的。

10、电工仪表是按的值来进行分级的。

11、常用电工仪表分为七个等级，它们是。

12、 1.0级的电表表明r m。

13、根据满度相对误差及仪表等级的定义，若仪表等级为S级，则用该表测

量所引起的绝对误差|ΔX| ；若被测量实际值为X0，则测量的相对误差|ΔX| 。

14、当一个仪表的等级选定以后，所产生的最大绝对误差与量程成。

15、在选择仪表量程时，一般应使被测量值尽可能在仪表满量程值的以

上。

16、误差分成三类：、和。

17、测量的精密度决定于，测量的正确度决定于。

18、测量的精确度表征测量结果与被测量真值之间的。

19、随机误差造成测量结果的，一般用定量表达。

20、系统误差表示了测量结果的程度。

21、处理随机误差的方法主要是。

22、不确定系统误差导致的产生。

23、粗大误差表现为统计的异常值，常称为，应按一定规则剔除。

24、随机误差具有的特点是、、和。

25、测量中随机误差的分布大多数接近于。

26、随机误差的统计处理就是要根据和的方法研究随机误差对测

量数据的影响以及它们的。

27、在有限次测量中，通常用的方法减小随机误差的影响。

28、随机变量的数字特征是反映随机变量的某些特征的数值，常用的有

和。

29、在统计学中，期望与是同一概念。

30、方差描述了测量数据的。

31、若被测量的真值是μ，等精度测量值为x1,x2,···,x n,可以证明其算术平均值

E= 。

的数学期望()x

32、()() n x

x σ

δ=表示平均值的比总体测量值的小n倍，它反映了随机误差的抵消性，n越大，抵消程度，平均值离散程度。

33、在测量结果的可信问题中，置信区间刻画了测量结果的，置信概率

刻画了测量结果的。

34、用于粗差剔除的常见方法有：检验法，检验法，检验法。

35、莱特检验法适用于测量方法n 的情况。

36、变值系差包括系差和系差，对应的判据则分别是判

据和判据。

37、消除和减弱系统误差的典型测量技术是：，，和。

38、在估计系统误差大体范围时，若能找到系差的上限Σa及下限Σb，则系差

的恒定部分数值为，变化部分的变化幅度为。

39、不确定度作为测量误差的数字指标，表示由于测量误差的存在而对测量

结果的准确性的。

40、不确定度是与测量结果相联系的一种参数，这个参数可以是，也

可以是具有某置信概率的。

41、89000V写成三位有效数字应为，其绝对误差的绝对值不超

过。

42、下列数字保留三位有效数字：

45.77 ， 36.251 ， 43.149 ， 38050 ，

47.15 ， 3.995

二、名词解释

1、真值

2、实际值

3、不确定度

4、满度相对误差

三、简单计算

1、现有两块电压表，其中一块表量程为150V，1.5级，另一块表量程

15V，2.5级，用它们测10V左右电压，选哪一块表更合适？

2、检定一个1.5级100mA的电流表，发现在50mA处误差最大，为

1.4mA，其他刻度处的误差均小于1.4mA，问这块电流表是否合适？

3、采用微差法测量未知电压Vx，设标准电压的相对误差不大于5/10000，

电压表的相对误差不大于1%，相对微差为1/50，求测量的相对误差。

4、已知某电阻30次测量值之和为1220Ω，系统的不确定度为测量值的±

1%，如果在测量过程中没有系统误差，随机误差的影响也可忽略，写

出测量结果。

5、直流稳压电源的输出电压为18V，稳压电源的微小变动A=0.5V，利用

微差法测量电源稳定度。设标准电压为18V，准确度为±0.05%

6、测量某电阻得一组数据：2.20，2.21，2.22kΩ,求该电阻的算术平均值以

及标准偏差估计值。

7、用间接法可测量电阻上消耗的功率。利用公式P=I·U测量时，问功率的

误差？

8、分别利用P=I·U，P=I2R，P=U2/R来测量电阻上消耗的功率。若电阻、

电流、电压的测量误差分别不大于1%，2.5%，2.0%，问选择那种测量方案好？

9、用电压表测得三组数据，其平均值分别为：21.1V，21.3V，21.5V，且

其算术平均值标准差依次为：0.20V，0.10V，0.05V，求它们的权和加权平均值。

10、用两种方法测某电压，第一种方法测得V1=10.3V，标准偏差δ

(V1)=0.2V，第二种方法测得V2=10.1V，测量值的标准偏差δ

(V2)=0.1V，求该电压的估计值及其标准偏差。

第二章答案

一、 填空

1、 真值

2、 真值；指定值；实际值

3、 ΔX=X-A 0；ΔX=X-A

4、 越低；越高

5、 绝对误差；被测量真值；%1000

??=A x r 6、 实际相对误差；标称相对误差；分贝误差；满度相对误差

7、 引用误差；绝对误差ΔX ；仪器满度值Xm ；%100??=

m m X X r 8、 绝对误差

9、 准确度

10、

满度相对误差 11、

0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5和5.0 12、

≤1.0% 13、

≤X m ×S%；0

%X S X m ?≤ 14、

正比 15、

2/3 16、

随机误差；系统误差；粗大误差 17、

随机误差；系统误差 18、

一致程度 19、 分散性；总体标准偏差δ

20、

偏离真值或实际值 21、

概率统计法 22、

不确定度 23、

坏值 24、

对称性；抵偿性；有界性；单峰性 25、

正态分布 26、

概率论；数理统计；分布规律 27、

统计平均 28、

数学期望；方差 29、

均值 30、

离散程度 31、

μ 32、

标准偏差；标准偏差；越大；越小 33、

精确性；可靠性 34、

莱特；肖维纳；格拉布斯 35、

≥10 36、

累进性；周期性；马利科夫；阿贝-赫特 37、

零示法；替代法；交换法；微差法 38、

()b a ∑+∑21；()b a ∑-∑21 39、

可疑程度 40、

标准偏差；置信区间的半宽 41、 890×102V ；50V

42、

45.8；36.3；43.1；3.80×104；47.2；4.00

二、 名词解释(略)

三、 简单计算

1、 若选用150V ，1.5级电压表，测量产生的绝对误差为

|ΔV 1| ≤ 150 × 1.5% = 2.25V

表头示值为10V 时，被测电压真值在10±2.25范围内，误差范围很大； 若选用15V ，2.5级电压表，同样测得

|ΔV 2| ≤ 15 × 2.5% = 0.375V

表头示值仍为10V ，被测电压真值在10±0.375范围内，误差范围很小； 显然，应该选15V ，2.5级电压表。

2、 %5.1%4.1100

4.1max max <==?=

m m I I r ，此表合格。

3、 根据微差法，测量的相对误差为 %150

1%05.0±?+±≤??+?=?A A x A B B x x =0.05%+0.02%=0.07%

4、 该电阻测量值的平均值

Ω==6667.4030

1220R 由于忽略了随机误差的影响，电阻的不确定度为

U R =40.6667×(±1%)=±0.406667≈±0.41Ω

对电阻测量值做舍入处理后

R=40.67±0.41Ω

5、 标准电压的相对误差为 %05.0±=?B

B ， 电压表的相对误差为%105.01%0.5±=?±=?V

V A A ， ∴()%33.0%10185.0%05.0±≈±?+±=??+?=?V

V A A X A B B X X

即，直流稳压电源的稳定度为±0.33%

6、 该电阻的平均值为

()Ω=Ω++=k k R 21.23

22.221.220.2， 各次测量的残差Ω-=Ω-Ω=?k k k R 01.021.220.21

021.221.22=Ω-Ω=?k k R Ω=Ω-Ω=?k k k R 01.021.222.23

利用贝塞尔公式计算标准偏差估计值为

()()()[]

Ω=+--=?-=∑=k R n R n i i 01.001.001.013111?2212σ

7、 设P ，I ，U 的绝对误差分别为△P ，△I ，△U

解法一：U I I U U U

P x x f P n i i i ?+?=???=???=?∑=1 U I P r r U

U I I IU U I I U P P r +=?+?=?+?=?= 解法二：()()U U

U I I I U I x x f r n

i i i P ??+?+??+?=???=∑=ln ln ln ln ln 1

U I r r U

U I I +=?+?= 8、 P=I ·U 方案

()%5.4%0.2%5.2±=+±=+=U I P r r r

P=I 2

·R 方案

()%0.6%1%5.222±=+?±=+=R I P r r r P=U 2/R 方案

()%5%1%0.222±=+?±=+=R U P U r r

显然，P= I ·U 方案好。

9、 16:4:105

.01:10.01:20.01::222321==W W W 加权平均值即电压的最佳估计值

()V V

V 44.2116415.21163.2141.211=++?+?+?=

10、 取1=λ，则两种测量值的权为

()04.012.012121===V W σλ

；()01

.011.012222===V W σλ 该电压的估计值

V W W V W V W V 14.1001

.0104.0101.01.1004.03.10212211=++=+?+?= 电压估计值的方差

()()()222122008.0111

V V V V =+=σσσ 标准偏差()V V 089.0=σ

第三章

电压测量

一、 填空

1、 交流电压的测量通常有两种基本方式： 和 ，无论哪一种方

式 是其核心部件。

2、 在DVM 的结构中 是其关键部件。

3、 所谓214位DVM 是指其最大读数为 。

4、 双斜式A/D 其转换过程可以分为 和 两个工作阶段。

5、 余数循环比较式A/D 的核心电路是 ，属于 型A/D 。

6、 余数循环式A/D 的特点是 和 。

7、 DVM 的测量误差有两项，其一是 ，其二是 。

8、 电压测量中有两种干扰，即： 和 。

9、 电压测量中确定性干扰通常分为 和 两种。

10、 常见抑制串模干扰的方法有两种： 和 。

11、 峰值电压表属于 电子电压表，一般采用 。

12、 平均值电压表属于 电子电压表，一般采用 。

13、 在实际电压测量中，由于检波器的工作特性，所得结果会有峰值、均

值、有效值之别。因此，无论用哪一种特性的检波器做成的电压表，其读数大多按 进行刻度。

14、 在峰值电压表中，当输入任意波形电压的峰值相同时，其读数 。

15、 均值电压表的度盘是按 刻度的，当用其测量任意波形的电压时，

其读数 。

16、 电压测量的下限可达 伏级，上限可达 伏级。

17、 8位比较式A/D ，最多可将V ref 分成 份。

18、 8位比较式A/D ，变换过程中，当V ref =5.000V 时，每等份最少为 。

19、 DVM 的A/D 变换方法有两大类： 和 。

20、 8位比较式A/D ，其最大分辨力为 。

21、 8位比较式A/D ，V ref =5.000V ，V x =1.25V ，转换结果为 。

22、 DVM 的非积分式A/D 变换方法可分为 和 两种。

二、 名词解释

1、 分辨率

2、 抗干扰能力

3、 波峰因数

4、 波形因数

三、 简单计算

1、 用平均值电压表测量一个三角波电压，测量值为10V ，求有效值及波形误

差。

2、 用峰值电压表测量一个三角波电压，测量值为10V ，求有效值及波形误

差。

3、 设三角波和方波电压的平均值相等，均为10V ，现分别用均值表、峰值

表、有效值表对两种电压进行测量，试确定三种表的读数。 (3=?P K ，1=ΩP K ，15.1=?F K ，1=ΩF K ，2=ΩP K ，11.1=ΩF K )

4、 试分析一个6位A/D 变换器的变换全过程，若基准电压满刻度值

V ref =10V ，被测电压V x =3.285V 。

5、 两台DVM ，最大计数容量为①19999，②9999；若前者的最小量程为

200mV ，试问：①各是几位DVM ？②第一种表的分辨力是多少？③若第一种表的工作误差为±0.02%±1字，分别用2V 档和20V 档测量，Ux=1.56V 电压时，问误差各是多少？

6、 某DVM 的误差为()m x U U U 01.0%01.0+±=?，试求用这台表1V 档分别测量

1V 和0.1V 电压时的误差。

第三章答案

一、填空

1、放大-检波式；检波-放大式；检波器

2、模数转换器(A/D)

3、19999

4、采样期；工作期

5、比较器；反馈比较

6、分辨率高；转换速度快

7、增益误差；偏移误差

8、随机性干扰；确定性干扰

9、串模干扰；共模干扰

10、输入滤波法；积分平均法

11、检波-放大式；二极管峰值检波器

12、放大-检波式；二极管全波或桥式整流电路检波器

13、正弦波有效值

14、相同

15、正弦有效值；没有直接意义

16、微；千

17、256

18、19.53mV

19、积分式；非积分式

20、1/256

21、(40)H

22、 比较式；斜坡电压式

二、名词解释(略)

三、简单计算

1、 V V U 9109.09.0=?=?=?α

已知三角波的波形因数15.1=?F K ，故被测三角波有效值为

V V V U K U F 4.1035.10915.1≈=?=?=???

波形误差为

()()%4%100035.11%1009.01-≈?-=?-=?F w K r

2、 V V U P 14.141022=?=?=?α， 已知三角波的波峰因数3=?P K ，则被测三角波的有效值为

V K U U P P 2.83

14.14≈==??? %18%100)3

21(%100)1(%100≈?-=?-=?-=

?Ω?P P w K K U r αα 3、 根据“均值相等，示值也相等”的原则 均值表读数：V V U K U F 1.111011.1)(=?=Ω?==?Ω??α 有效值表读数：V V U K U F 5.111015.1=?=?==????α

V V U K U F 10101=?=?==ΩΩΩΩα

峰值表读数：

V V K U K K K U K K U P F P P P P P P 1.1421015.12=??=??=?==Ω???Ω?????α