电子测量技术基础(张永瑞)(第2版)第05章
电子测量技术基础(张永瑞)(第2版)第02章.
第2章
测量误差和测量结果处理
2.1 误差 2.2 测量误差的来源 2.3 误差的分类 2.4 随机误差分析 2.5 系统误差分析 2.6 系统误差的合成 2.7 测量数据的处理 小结 习题2
第2章 测量误差和测量结果处理
2.1 误 差
2.1.1 误差的概念
1. 真值A0 一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数 值称做它的真值。 要想得到真值， 必须利用理想的量具或测量仪器进行 无误差的测量。 由此可推断， 物理量的真值实际上是无法 测得的。
测得值分别为100 μA、 80 μA、 20 μA时的示值相对误差 各不相同， 分别为
x1
Δx x1
100%
Δxm x1
100%
1 100
100%
1%
x2
Δx x2
100%
Δxm x2
100%
1 100% 80
1.25%
x3
Δx x3
100%
Δxm x3
100%
1 100% 20
5%
第2章 测量误差和测量结果处理
第2章 测量误差和测量结果处理
4. 标称值 测量器具上标定的数值称为标称值。 由于制造和测量精度不够以及环境等因素的影响， 标称
值并不一定等于它的真值或实际值。 为此， 在标出测量器具 的标称值时， 通常还要标出它的误差范围或准确度等级。
例如， 某电阻标称值为1 kΩ， 误差±1%， 即意味着 该电阻的实际值在990~1010 Ω之间。 又如， XD7低频信号发 生器频率刻度的工作误差≤±3%±1 Hz， 如果在额定工作条 件下该仪器频率刻度是100 Hz， 那么这就是它的标称值， 而 实际值是100±100×3%±1 Hz， 即实际值在96~104 Hz之间。
电子测量技术基础课后习题答案_1_8章张永瑞（第三版）
电子测量技术基础课后习题答案_1_8章张永瑞（第三版）一1.1 解释名词：①测量；②电子测量。
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。
1.2 叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，并各举一两个测量实例。
答：直接测量：它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。
如：用电压表测量电阻两端的电压，用电流表测量电阻中的电流。
间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系，间接得到被测量量值的测量方法。
如：用伏安法测量电阻消耗的直流功率P，可以通过直接测量电压U，电流I，而后根据函数关系P＝UI，经过计算，间接获得电阻消耗的功耗P；用伏安法测量电阻。
组合测量：当某项测量结果需用多个参数表达时，可通过改变测试条件进行多次测量，根据测量量与参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。
例如，电阻器电阻温度系数的测量。
1.3 解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。
答：偏差式测量法：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移(偏差)表示被测量大小的测量方法，称为偏差式测量法。
例如使用万用表测量电压、电流等。
零位式测量法：测量时用被测量与标准量相比较，用零示器指示被测量与标准量相等(平衡)，从而获得被测量从而获得被测量。
如利用惠斯登电桥测量电阻。
微差式测量法：通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量值。
如用微差法测量直流稳压源的稳定度。
1.4 叙述电子测量的主要容。
答：电子测量容包括：（1）电能量的测量如：电压，电流电功率等；（2）电信号的特性的测量如：信号的波形和失真度，频率，相位，调制度等；（3）元件和电路参数的测量如：电阻，电容，电感，阻抗，品质因数，电子器件的参数等：（4）电子电路性能的测量如：放大倍数，衰减量，灵敏度，噪声指数，幅频特性，相频特性曲线等。
电子测量技术基础_(张永瑞_著)_西安电子科技大学出版社 课后答案
第一章 緒 论1．8答：分辨率=V mV μ11999920=1．9答：偏移的数4.250120=格 1．10答：①理论值：V U 5.253030300=⨯+=②R V =130K Ω，V U 2.25120//3030120//300=⨯+= R V =10M Ω，V U 5510//303010//30770≈⨯+=第二章 测量误差和处理2．1答：真值：一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值。
实际值：在实际测量中，不可能都直接与国家基准相比较，一般是逐级比较传递到日常工作仪器，而用日常工作仪器测量的值称实际值。
标称值：测量器具上标定的数值。
示值：由测量器具指示的被测量量值。
测量误差：测量值与被测量真值之差。
修正值：测量误差的反号值。
2．2答：等精度测量：在保持测量条件不变的情况下对同一被测量进行多次测量过程称为等精度测量。
非等精度测量：在对同一被测量进行多次测量过程中，不是所有的测量条件都维持不变，这种测量称为非等精度测量。
2．3 答：绝对误差和相对误差。
2．4说明系统误差、随机误差和粗大误差的特点？答：（1）系统误差：在多次等精度测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时按某种规律变化的误差。
产生的原因有仪器设计原理和制作的缺陷；测量时环境的影响；近似方法和近似公式的影响；测量人员的读数估计偏差等。
（2）随机误差的特点： ①小误差出现的机率比大误差多；②正负相等的误差出现的机率相等；③在一定的条件下，其随机误差的绝对值不会超过一定界限；④随机误差可用平均值加以消除；⑤随机误差服从正态分布。
（3）粗大误差：在一定条件下，测的值明显的偏离实际值所形成的误差称为粗大误差。
2．5答：对C 1来说，%2%100200040±=⨯±，所以C 1电容误差小。
2．6答：dB U U i1.20lg 2001-= ⇒ mV U 8.9801= dB U U i 9.19lg 2002-= ⇒ mV U2.10102=2．7答：V V 18.060.542.5-=-=∆ ，%32.342.518.0-=-=k γ ，%21.360.518.0-=-=A γ2．8答：Ω→=⨯+→⨯-=K R 6.124.11%51212%512122．9答：%4.2485011005.2=⨯⨯=γ，合格。
电子测量技术基础_(张永瑞_著)_西安电子科技大学出版本社 课后答案
第一章 緒 论1．8答：分辨率=V mV μ11999920= 1．9答：偏移的数4.250120=格 1．10答：①理论值：V U 5.253030300=⨯+= ②R V =130K Ω，V U 2.25120//3030120//300=⨯+= R V =10M Ω，V U 5510//303010//30770≈⨯+=第二章 测量误差和处理2．1答：真值：一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值。
实际值：在实际测量中，不可能都直接与国家基准相比较，一般是逐级比较传递到日常工作仪器，而用日常工作仪器测量的值称实际值。
标称值：测量器具上标定的数值。
示值：由测量器具指示的被测量量值。
测量误差：测量值与被测量真值之差。
修正值：测量误差的反号值。
2．2答：等精度测量：在保持测量条件不变的情况下对同一被测量进行多次测量过程称为等精度测量。
非等精度测量：在对同一被测量进行多次测量过程中，不是所有的测量条件都维持不变，这种测量称为非等精度测量。
2．3 答：绝对误差和相对误差。
2．4说明系统误差、随机误差和粗大误差的特点？答：（1）系统误差：在多次等精度测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时按某种规律变化的误差。
产生的原因有仪器设计原理和制作的缺陷；测量时环境的影响；近似方法和近似公式的影响；测量人员的读数估计偏差等。
（2）随机误差的特点： ①小误差出现的机率比大误差多；②正负相等的误差出现的机率相等；③在一定的条件下，其随机误差的绝对值不会超过一定界限；④随机误差可用平均值加以消除；⑤随机误差服从正态分布。
（3）粗大误差：在一定条件下，测的值明显的偏离实际值所形成的误差称为粗大误差。
2．5答：对C 1来说，%2%100200040±=⨯±，所以C 1电容误差小。
2．6答：dB U U i1.20lg 2001-= ⇒ mV U 8.9801= dB U U i 9.19lg 2002-= ⇒ mV U2.10102=2．7答：V V 18.060.542.5-=-=∆ ，%32.342.518.0-=-=kγ ，%21.360.518.0-=-=A γ2．8答：Ω→=⨯+→⨯-=K R 6.124.11%51212%512122．9答：%4.2485011005.2=⨯⨯=γ，合格。
《电子测量技术基础》课件第5章
在进行周期测量时，以扩大闸门时间k倍(扩大待测信号 周期k倍)来提高周期测量精确度，这时式(5.3-5)变为
(5.3-21)
仿照式(5.3-19)的推导过程，可得中介频率更一般的定义 式，即
(5.3-22)
式中，T为直接测频时选用的闸门时间。若k=1，n=1，则式 (5.3-22)就成了式(5.3-19)。
当被测时间间隔Tx′=5 μs时，其测量误差为
若最高标准频率fcmax一定，且给定最大相对误差rmax，则 仅考虑量化误差所决定的最小可测量时间间隔T xmin ′可由下 式给出：
(5.4-2)
【例5.4-2】 某计数器最高标准频率fcmax=10 MHz，要 求最大相对误差rmax=±1%，若仅考虑量化误差，试确定用 该计数器测量的最小时间间隔Txmin′。
定义，考虑
的关系，令式(5.2-12)与式
(5.3-5)取绝对值相等，即
(5.3-17)
将式(5.3-17)中的fx换为中界频率f0，将Tx换为T0再写为
将Tc写为
则式(5.3-17)可写为
(5.3-18)
由式(5.3-18)解得中界频率为
(5.3-19)
若进行频率测量时以扩大闸门时间n倍(标准信号周期扩 大Tcn倍)来提高频率测量精确度，则式(5.2-12)变为
(5.3-15)
分析至此，若考虑噪声引起的触发误差，那么用电子计 数器测量信号周期的误差共有三项，即量化误差(±1误差)、 标准频率误差和触发误差。按最坏的可能情况考虑，在求其 总误差时，可进行绝对值相加，即
式中，k为“周期倍乘”数。
(5.3-16)
5.3.3 中介频率
忽略周期测量时的触发误差，根据以上所述中界频率的
电子测量技术基础(张永瑞)(第2版)第10章
传递方式。 (4) 数字信号具有非周期性。
数字设备的工作是时序的， 在执行一个程序时， 许多
信号只出现一次， 或者仅在关键的时候出现一次(例如中
断事件)。 某些信号可能重复出现， 但并非时域上的周期 信号， 例如子程序例程的调用。
利用诸如示波器一类的测量仪器难以观测， 难以发现
故障。
(5) 数字信号频率范围宽。 在数字系统中， 中央处理机具有ps(10-12 s)量级的时间分 辨力， 而低速的外部设备如电传机的输入键的选通脉冲却 以ms(10-3 s)计量，
时， 穷举测试所需的时间太长以致无法实际使用， 因此，
近年来又提出了伪穷举测试技术。
2. 伪穷举测试的基本思想是： 把一个大电路划分成数个
子电路， 对每个子电路进行穷举测试。 总的来说， 对数个
子电路测试的输入组合数远远低于对一个大电路进行穷举测
试所需的输入组合数， 因此， 可大大节省测试时间。 例如，
电平， 则不进入任何一路， 无灯亮。
图10.2-4 逻辑笔的组成框图
3. 逻辑笔在同一时刻只能显示一个被测点的状态， 而逻辑 夹可以同时显示多个端点的逻辑状态。 逻辑夹的电路结构如 图10.2-5所示， 图中只画出了16路输入信号中的1路， 各 路结构均相同。 每个端点信号均通过一个判电路， 门判电 路的输出通过一个非门驱动一个发光二极管， 当输入信号为 高电平时， 发光二极管发亮。
10.3 逻辑分析仪
习题10
10.1 数据域测量的基本概念
10.1.1
数据域测量面向的对象是数字逻辑电路， 这类电路的特点 是以二进制数字的方式来表示信息。 在每一特定时刻， 多位0、 1数字的组合称为一个数据字， 数据字随时间的变化按一定的时序关系形成了数字系统的数据
精品文档-电子测量技术基础(张永瑞)(第二版)-第09章
若有两个均方根值分别为σ1和σ2的噪声信号x1(t)和x2(t)，
则它们之和［x1(t)+x2(t)］ 的均方根值σ等于
12
2 2
(9.2-9)
第9章 噪声测量
3. 功率谱表示一个信号的各频率分量所对应的功率在频谱内 的分布情况。 对于周期信号， 因具有离散的频谱， 故每一 频率分量的功率大小为幅度谱的平方， 单位是V2， 如 图9.2-3(a)所示。 图中， T为周期信号的周期； f0=1/T为基 频。 信号的总功率等于每一频率分量的功率之和。
P
f2
S( f )df
f1
(9.2-10)
第9章 噪声测量
4. 功率密度谱告诉我们信号能量在频率上是如何分布的， 但是它不包含信号的幅度变化和相位变化的信息， 因而不能
概率密度函数p(x)是表征噪声在时域内波形信息的统计 参数， 它与功率密度谱无关。 典型的概率密度函数为高斯 (正态)分布， 即
E[x(t1)]
lim
N
1 N
N
xk (t1)
k 1
(9.2-2)
显然， 在不同的时刻随机过程具有不同的期望值。 也
就是说，
如果一个随机过程的总体平均与时间无关， 即对任意
时刻t1及t2， 有
x(t1) x(t2 )
(9.2-3)
则该随机过程称为平稳过程。 在实际工作中， 真正的平稳 过程是很少遇到的， 但在一定的近似条件下， 可以作为平 稳过程来处理， 例如随机噪声大都可以近似看做平稳过程。
来等效， 而将实际输出的噪声电压Uno等效到无噪声放大器 的输入端， 如图9.3-1所示。 图中， Us和Rs分别为信号源 的电压和内阻； Uso为信号源的输出电压。 设放大器的电压 传输系数为
《电子测量技术基础》教学大纲
《电子测量技术基础》教学大纲一、说明1、课程的性质、地位和任务本课程为两专业的重要技术基础课，是电子信息工程和通信工程各专业课的必需先行课，为学生学习工作所需的专业知识做好准备。
2、教学的基本要求使学生了解和掌握电子测量仪器的工作原理和结构特点、能自己设计和应用测量电路。
基本内容包括模拟和数字的测量仪器、示波器、信号源、频率计、频谱分析仪、失真度测量仪、网络分析仪、逻辑分析仪、虚拟仪器、测量用电路等。
3、本课程的重点与难点重点：本课程的有关基本理论和基本概念；测量方法和数据处理的过程，减小测量误差的措施；常用测量仪器的原理、结构、操作和应用；对于各种被测电量和被测系统采用的不同测量原则和测量电路，及测量结果的表达。
难点：理解数据处理的根据，减小测量误差的方法的依据；理解各种仪器的原理与功能；对于不同测量对象和对测量速度与测量准确度的不同要求采用的不同测量配置与测量方法的掌握。
二、课堂教学时数及课后作业题型分配三、本文第一章绪论【教学目的】通过本章教学，使学生明确本课程的学科性质、基本内容和学习意义，掌握电子测量仪器与应用技术中一些常用术语的涵义及其相互区别，了解本门课程的教学要求和学习方法。
【重点难点】电子测量技术的研究对象及基本内容，测量、计量和电子测量仪器的概念，以及测量方法的意义。
第一节电子测量一、测量二、电子测量第二节电子测量的内容和特点一、电子测量的内容二、电子测量的特点第三节电子测量的一般方法一、按测量手续分类二、按测量方式分类三、按被测量的性质分类四、测量方法的选择原则第四节电子测量仪器概述一、测量仪器的功能二、测量仪器的主要性能指标三、电子测量仪器的分类第五节计量的基本概念一、计量二、单位制三、计量基准四、量值的传递与跟踪，检定与比对【思考题】1．叙述电子测量的主要内容。
2．选择测量方法时主要考虑的因素有哪些？3．叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，各举一两个测量实例。
4．解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2. 频率的定义与标准 周期现象 周期过程重复出现一次所需要的时间称为它的周期， 记为T。 在数学中， 把这类具有周期性的现象概括为一种函数关系 来描述， 即
F(t)=F(t+mT)
(5.1-1)
式中， m为整实数， 即m=0, ±1, …; t为描述周期过程的时间
变量； T
频率是单位时间内周期性过程重复、 循环或振动的次数，
根据测量方法的原理， 对测量频率的方法大体上可作如图所 示的分类。
一、模拟法： 直读法又称利用无源网络频率特性测频法， 它包含有电桥 法和谐振法。 比较法是将被测频率信号与已知频率信号相比较， 通过观、 听比较结果， 获得被测信号的频率。 有拍频法、 差频法和示 波法。 二、计数法 电容充放电式：利用电子电路控制电容器充、 放电的次数， 再用磁电式仪表测量充、 放电电流的大小， 从而指示出被测信 号的频率值； 电子计数式：用电子计数器显示单位时间内通过被测信号 的周期个数来实现频率的测量。
原子频标的准确度可达10-13， 它广泛应用于航天飞行 器的导航、 监测、 控制的频标源。
明确： 时间标准和频率标准具有同一性， 可由时间标 准导出频率标准， 也可由频率标准导出时间标准。 一般情 况下不再区分时间和频率标准， 而统称为时频标准。
“北京时间”即我国铯原子时频标准。 3. 标准时频的传递 通常时频标准采用下述两类方法提供给用户使用： 一、 本地比较法。
近代最准确的频率标准是原子频率标准， 简称为原子频标。 原子频标有许多种， 其中铯束原子频标的稳定性、 制造重复 性较好， 因而高标准的频率标准源大多采用铯束原子频标。
原子频标的原理是： 原子处于一定的量子能级， 当它从一个能级跃迁到另一个 能级时， 将辐射或吸收一定频率的电磁波。 铯-133原子两个能级之间的跃迁频率为9192.631 770 MHz， 利用铯原子源射出的原子束在磁间隙中获得偏转， 在谐振腔中 激励起微波交变磁场， 当其频率等于跃迁频率时， 原子束穿过 间隙， 向检测器汇集， 从而就获得了铯束原子频标。
“时刻”与“间隔”二者的测量方法是不同的。
人们早期把地球自转一周所需要的时间定为一天， 把 它的1/86 400定为1秒。
地球自转速度受季节等因素的影响， 要经常进行修正。 地球的公转周期相当稳定， 在1956年正式定义1899年 12月31日12时起始的回归年(太阳连续两次“经过”春分点 所经历的时间)长度的1/31 556 925.974 7为1秒。 由于回归年 不受地球自转速度的影响， 因此秒的定义更加确切。 但观测比较困难， 不能立即得到， 不便于作为测量过 程的参照标准。 近几十年来， 出现了以原子秒为基础的时 间标准， 称为原子时标， 简称为原子钟。
记为f。
f1 T
(5.1-2)
频率的单位就是1/秒， 即赫兹(Hz)。
对于简谐振动、 电磁振荡这类周期现象， 可用更加明确
的三角函数关系描述。
设函数为电压函数， 则可写为
u(t)=Um sin(ωt+j)
(5.1-3)
式中， Um为电压的振幅； ω为角频率, ω=2πf； j为初相位
整个电磁频谱有各种各样的划分方式。
第 5 章 频率时间测量
5.1 概述 5.2 电子计数法测量频率 5.3 电子计数法测量周期 5.4 电子计数法测量时间间隔 5.5 典型通用电子计数器E-312 5.6 测量频率的其他方法 小结 习题5
5.1 概
5.1.1 时间、
1. 时间的定义与标准 时间是国际单位制中七个基本物理量之一， 它的基本 单位是秒， 用s表示。 “时间”在一般概念中有两种含义： 一是指“时刻”。 二是指“间隔”， 即两个时刻之间的间隔。
通过中间测试设备与标准源进行比对。 外界干扰可减至最小， 标准的性能得以最充分利用。 缺点是作用距离有限， 远距离用户要将自己的装置搬 来搬去。
二、发送-接收标准电磁波法。 这里所说的标准电磁波是指其时间频率受标准源控制的电 磁波， 或含有标准时频信息的电磁波。 拥有标准源的地方通过发射设备将上述标准电磁波发送 出去， 用户用相应的接收设备将标准电磁波接收下来， 便可 得到标准时频信号， 并与自己的装置进行比对测量。
(3) 频率信息的传输和处理(如倍频、 分频和混频等)都比 较容易， 并且精确度也很高， 这使得对各不同频段的频率测 量能机动、 灵活地实施。
5.1.2
对频率测量来讲， 不同的测量对象与任务对其测量精确度的 要求十分悬殊。
测试方法是否可以简单， 所使用的仪器是否可以低廉完全取 决于对测量精确度的要求。
在微波技术中， 通常按波长划分为米、 分米、 厘米、 毫米、 亚毫米波。
在无线电广播中， 则划分为长、 中、 短三个波段。 在 电视中， 把48.5~223 MHz按每频道占据8 MHz范围带宽划分 为1~12频道。
在电子测量技术中， 常以100 kHz为界， 以下称低频测 量，
常用的频率标准为晶体振荡石英钟， 它使用在一般的电 子设备与系统中，石英振荡器结构简单， 制造、 维护、 使用 都较方便，可67年第十三届国际计量大会上通过的秒的定义为： “秒是铯133原子(Cs133)基态的两个超精细能级之间 跃迁所对应的辐射的9 192 631 770个周期所持续的时间。” 现在各国标准时号发播台所发送的是协调世界时标 (UTC)， 其准确度优于±2×10-11。
需要说明的是， 时间标准并不像米尺或砝码那样的标准， 因为“时间”具有流逝性。
现在， 从甚长波到微波的无线电的各频段都有标准电 磁波广播。
用标准电磁波传送标准时频是时频量值传递与其他物理量 传递方法显著不同的地方， 它极大地扩大了时频精确测量的 范围， 大大提高了远距离时频的精确测量水平。
与其他物理量的测量相比， 频率(时间)的测量具有下述几
(1) 测量精度高。 在人们能进行测量的成千上万个物理量中， 频率(时间)测 量所能达到的分辨率和准确度是最高的。 (2) 测量范围广。 从百分之一赫兹甚至更低频率开始， 一直到1012 Hz以上，