电子测量与仪器 第六章 时域测量
《电子测量与仪器》陈尚松、郭庆、雷加版的-课后答案
第二章误差与测量不确定度2.3 误差按性质分为哪几种？各有何特点？答：误差按性质可分为系统误差、随机误差和粗大误差三类。
各自的特点为： 系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化；随机误差：在同一条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化； 粗大误差：在一定条件下，测量值显著偏离其实际值。
2.4 何谓标准差、平均值标准差、标准差的估计值？答：标准差是指对剩余误差平方后求和平均，然后再开方即∑=-=ni i x x n 121)(σ； 平均值标准差是任意一组n 次测量样本标准差的n 分之一，即nx s x s )()(=； 标准差的估计值即∑=--=ni i x x n x s 12)(11)(。
2.5 归纳比较粗大误差的检验方法。
答：粗大误差的检验方法主要有莱特检验法，肖维纳检验法以及格拉布斯检验法。
莱特检验法：若一系列等精度测量结果中，第 i 项测量值x i 所对应的残差i ν的绝对值i ν＞3s （x ）则该误差为粗差，所对应的测量值x i 为异常值，应剔除不用。
本检验方法简单，使用方便，也称3s 准则。
当测量次数n 较大时，是比较好的方法。
本方法是以正态分布为依据的，测值数据最好n >200，若n <10则容易产生误判。
肖维纳检验法：假设多次重复测量所得n 个测量值中，当)(x k i σν>时，则认为是粗差。
本检验方法是建立在频率趋近于概率的前提下，一般也要在n ＞10时使用。
一般在工程中应用，判则不严，且不对应确定的概率。
格拉布斯检验法：对一系列重复测量中的最大或最小数据，用格氏检验法检验，若残差max ν＞G s 。
本检验法理论严密，概率意义明确，实验证明较好。
2.6 绝对误差和相对误差的传递公式有何用处？ 答：绝对误差传递公式：j mj jx x fy ∆∂∂=∆∑=1在进行系统误差的合成时，如果表达式中各变量之间的关系主要为和差关系时，利用绝对误差传递公式更方便求解总系统误差的绝对误差； 相对误差传递公式：j mj jy x x f∆∂∂=∑=1ln γ在进行系统误差的合成时，如果表达式中各变量之间的关系主要为乘、除，开方以及平方关系时，利用相对误差传递公式更方便求解总系统误差的相对误差。
电子测量仪器的各种分类方法和测量方式
电子测量仪器的各种分类方法和测量方式1 按测量手段分类 1.1 直接测量：在测量过程中，能够直接将被测量与同类标准量进行比较，或能够直接用事先刻度好的测量仪器对被测量进行测量，直接获得数值的测量称为直接测量。
1.2 间接测量：当被测量由于某种原因不能直接测量时可以通过直接测量与被测量有一定函数关系的物理量，然后按函数关系计算被测量的数值，这种间接获得测量结果的方式称为间接测量。
1.3 组合测量：当某项测量结果需要用多个未知参数表达时，可通过改变测量条件进行多次测量，根据函数关系列出方程组求解，从而得到未知量的测量，称为组合测量。
2 按测量方式分类 2.1 直读法：用直接指出被测量大小的指示仪表进行测量，能够直接从仪表刻度盘商或从显示器上读取被测量数值的测量方法，称为直读法。
2.2 比较法：将被测量与标准量在比较仪器中直接比较，从而获得被测量数值的方法，称为比较法。
3 按测量性质分类 3.1 时域测量：时域测量也叫作瞬时测量，主要是测量被测量随时间的变化规律。
如用示波器观察脉冲信号的上升沿、下降沿、平顶降落等脉冲参数以及动态电路的暂态过程。
真空表| 硬度计| 探伤仪| 电子称| 热像仪 3.2 频域测量：频域测量也称为稳态测量，主要目的是获取待测量与频率之间的关系。
如用频谱分析仪分析信号的频谱，测量放大器的幅频特性、相频特性等。
3.3 数据域测量：数据域测量也称逻辑量测量，主要是对数字信号或电路的逻辑状态进行测量，如用逻辑分析仪等设备测量计数器的状态。
3.4 随机测量：随机测量又叫做统计测量，主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。
这是一项新的测量技术，尤其在通信领域有着广泛应用。
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电子测量与仪器复习提纲整理版V
《电子测量与仪器》复习提纲（2012．5）第1章绪论１、真值、约定真值、实际值、示值（详见P1-2）真值：某量在所处的条件下被完美地确定或严格定义的量值；约定真值：为约定目的而取的可以代替真值的量值。
实际值：满足规定精确度的用来代替真值的量值。
示值：对于测量仪器，是指示值或记录值；对于标准器具是标称值或名义值；对于供给量仪器是设置值或标称值。
２、电子测量包含的内容（见P2）①电能量的测量（各种频率和波形的电压、电流、电功率等）；②电信号特性的测量（信号波形、频率、相位、噪声及逻辑状态等）；③电路参数的测量（阻抗、品质因数、电子器件的参数等）；④导出量的测量（增益、失真度、调幅度等）；⑤特性曲线的显示（幅频特性、相频特性及器件特性等）。
３、电子测量仪器的分类（见P4）按使用范围分为专用仪器和通用仪器，其中通用仪器按功能又可分为以下几种：（1）信号发生器；（2）信号分析仪；（3）频率、时间及相位测量仪器；（4）网络特性测量仪；（5）电子元器件测试仪；（6）电波特性测试仪；（7）辅助仪器。
测量仪器的分类方法不止一种，还有比如：按显示方式分为模拟式和数字式等。
４、电子测量方法按测量性质分类（见P6）①时域测量；②频域测量；③数据域测量；④随机量测量。
５、计量的特点，计量基准的划分和用途（详见P8-9）计量的特点：统一性、准确性、法制性；测量基准划分和用途：（1）国家基准（主基准）：用来复现和保存的计量单位，不轻易使用，只用于对副基准、工作基准的定度或校准，不直接用于日常计量；（2）副基准：主要是为了维护主基准而设计的，一般亦不用于日常计量；（3）工作基准：用以检定计量标准的计量器具，设立工作基准的目的是不使国家基准由于使用频繁而丧失其应有的精确度或遭到破坏；（4）作证基准：计量特性相当于主基准，主要是用以验证主基准的计量特性，必要时代替主基准工作。
第2章：测量误差分析和数据处理重点：误差理论与误差计算，测量数据处理。
电子测量技术第7章时域测量
y
Ll 2dU A2
U
y cm
y Uy Sy
Sy
Uy y
Sy
2dU A2 Ll
V
cm
Sx
Ux x
(3)荧光屏 圆形曲面或矩形平面，内壁沉积有荧光物质。
受到电子轰击后，形成亮点。当电子束随信号电压 偏转时，这个亮点的移动轨迹形成信号波形。
激励过后，亮点辉度下降到原始值的10%时所 延续的时间称为“余辉时间”。
1.耦合方式 2.衰减器
直流、低频时： u 2 R11 1 0 0 1 u1 R9 R11 900 100 10
高频时： Z1
R9 jC6
R9
1
jC6
1
R9
jR9C6
Z2
1
R11
j R11C 7
Z2 Z1 Z2
R9
1 1
R1 1
j R11C 7 jR9C6
3. 随机等效采样 基本原理：时间间隔的产生是随机的，采样事件随机 发生在触发点之后、小于一个采样信号周期的所有时 间点上，如果所有时间点上的采样事件都发生，就可 以采集完成小于一个采样信号周期的波形的信息，通 过对随机产生的采样数据的位置重新整理，就能将这 段波形进行复现，从而实现等效采样。
图中所示，在随机等效采样中，采样脉冲的频率 保持稳定，脉冲与脉冲之间的时间T为一个恒定的值， 将这个时间T等分为若干份，图中分为4份。每次信 号触发后，触发信号与下一次采样脉冲之间都存在一 个时间差，如图中的t1、t2、t3、t4。
(1) 正弦波频率为50Hz，已知采样点为50个，经过三次样条插 值、线性插值、三次插值、最邻近插值得到的点为250个。
仪器仪表时域测量
电子测量应用案例：介绍电子测量在各个领域的应用案例， 如通信、电力、汽车、航空航天等。
信号强度测量： 用于测量信号 的幅度、频率
等参数
信号质量评估： 评估信号的清 晰度、失真度
等
干扰分析：分 析信号干扰的 类型、来源和
影响
故障诊断与排 查：通过测量 信号参数的变 化，判断通信 设备的故障位
《仪器仪表时域测量》 PPT课件
汇报人：PPT
目录
课件介绍
仪器仪表概述
时域测量原理
仪器仪表时域 测量技术
仪器仪表时域 测量应用
总结与展望
课件介绍
课件的背景和目的 课件的内容和结构 课件的特点和优势 课件的应用和价值
帮助学生掌握 仪器仪表时域 测量的基本原 理和操作方法
提高学生解决 实际问题的能 力，增强实践
时域测量原理
时域测量原理：通 过测量信号随时间 变化的特征来描述 信号的性质
时域测量方法：采 用示波器、信号发 生器、数字万用表 等仪器进行测量
时域测量特点：直 观、实时、操作简 便
时域测量应用：在 电子、通信、控制 等领域得到广泛应 用
实时性：能够实时反映信号的变化情况 直观性：通过图形或曲线直接展示信号特征 灵活性：适用于各种不同类型的信号测量 高精度：能够实现高精度的信号测量和分析
汽车电子测量技术发展趋势：探讨汽车电子测量技术的发 展趋势，如智能化、网络化、集成化等。
汽车电子测量应用前景：分析汽车电子测量应用的前景， 如提高汽车性能、降低油耗、减少排放等。
飞机飞行状态监测：利用仪器仪表对飞机飞行过程中的各种状态参数进 行实时测量，如速度、高度、加速度等。
航空发动机性能测试：通过仪器仪表对航空发动机的各项性能指标进行 测量，如推力、耗油量、排气温度等，以评估发动机的工作状态和性能。
电子测量与仪器复习提纲整理版V
《电子测量与仪器》复习提纲（2012．5）第1章绪论１、真值、约定真值、实际值、示值（详见P1-2）真值：某量在所处的条件下被完美地确定或严格定义的量值；约定真值：为约定目的而取的可以代替真值的量值。
实际值：满足规定精确度的用来代替真值的量值。
示值：对于测量仪器，是指示值或记录值；对于标准器具是标称值或名义值；对于供给量仪器是设置值或标称值。
２、电子测量包含的内容（见P2）①电能量的测量（各种频率和波形的电压、电流、电功率等）；②电信号特性的测量（信号波形、频率、相位、噪声及逻辑状态等）；③电路参数的测量（阻抗、品质因数、电子器件的参数等）；④导出量的测量（增益、失真度、调幅度等）；⑤特性曲线的显示（幅频特性、相频特性及器件特性等）。
３、电子测量仪器的分类（见P4）按使用范围分为专用仪器和通用仪器，其中通用仪器按功能又可分为以下几种：（1）信号发生器；（2）信号分析仪；（3）频率、时间及相位测量仪器；（4）网络特性测量仪；（5）电子元器件测试仪；（6）电波特性测试仪；（7）辅助仪器。
测量仪器的分类方法不止一种，还有比如：按显示方式分为模拟式和数字式等。
４、电子测量方法按测量性质分类（见P6）①时域测量；②频域测量；③数据域测量；④随机量测量。
５、计量的特点，计量基准的划分和用途（详见P8-9）计量的特点：统一性、准确性、法制性；测量基准划分和用途：（1）国家基准（主基准）：用来复现和保存的计量单位，不轻易使用，只用于对副基准、工作基准的定度或校准，不直接用于日常计量；（2）副基准：主要是为了维护主基准而设计的，一般亦不用于日常计量；（3）工作基准：用以检定计量标准的计量器具，设立工作基准的目的是不使国家基准由于使用频繁而丧失其应有的精确度或遭到破坏；（4）作证基准：计量特性相当于主基准，主要是用以验证主基准的计量特性，必要时代替主基准工作。
第2章：测量误差分析和数据处理重点：误差理论与误差计算，测量数据处理。
电子测量与仪器 第六章 时域测量
第六章时域测量（示波器）6．1 通用示波器由哪些主要电路单元组成?它们各起什么作用？它们之间有什么联系？6．2 通用示波器垂直偏转通道包括哪些主要电路？它们的主要作用是什么？它们的主要工作特性是什么？6．3 简述通用示波器扫描发生器环的各个组成部分及其作用？6．4 在示波器的水平和垂直偏转板上都加正弦信号所显示的图形叫李沙育图形。
如果都加上同频、同相、等幅的正弦信号，请逐点画出屏幕上应显示图形；如果两个相位差为90°的正弦波，用同样方法画出显示的图形。
6．5 现用示波器观测一正弦信号。
假设扫描周期（T x）为信号周期的两倍、扫描电压的幅度V x＝V m时为屏幕X方向满偏转值。
当扫描电压的波形如图6.42的a、b、c、d所示时，解：a bc dVx6．6 试比较触发扫描和连续扫描的特点。
6．7 一示波器的荧光屏的水平长度为10cm ，现要求在上面最多显示10MHz 正弦信号两个周期（幅度适当），问该示波器的扫描速度应该为多少？解：正弦信号频率为10MHz ，T ＝s f T 76101101011-⨯=⨯==，要在屏幕上显示两个周期，则显示的时间为s 71022T t -⨯==，扫描速度为s cm /10501021067⨯=⨯-6．8 示波器观测周期为 8ms ，宽度为 1ms ，上升时间为 0.5ms 的矩形正脉冲。
试问用示波器分别测量该脉冲的周期、脉宽和上升时间，时基开关（ t/cm ）应在什么位置（示波器时间因数为 0.05μs ～0.5s ，按 1－2－5 顺序控制）。
解：在示波器屏幕上尽量显示一个完整周期，而水平方向为10cm ，所以测量周期时，8ms/10cm ＝0.8ms/cm ，时基开关应在1ms 位置，测量脉宽时，1ms/10cm ＝0.1ms/sm ，时基开关应在100μs 位置，测量上升时间时，0.5ms/10cm ＝50μs/cm 时基开关应在50μs 位置6．9 什么是非实时取样？取样示波器由哪些部分组成？各组成部分有何作用？说明取样示波器观察重复周期信号的过程。
第6章时域测量
第6章 时域测量
2．通用示波器旳选用原则
上升时间tx=0
BW=100MHz
tr
0.35 BW
tr=0.35/100=3.5ns tx=10ns
屏幕上看到旳上升时间trx为 trx tx2 tr2
则被测信号旳上升时间
tx tr2x tr2
第6章 时域测量
trx trx tr
第6章 时域测量
6．3．2 显示两个变量之间旳关系
第6章 时域测量
图6．11 用示波器显示射极输出器旳跟随特征
第6章 时域测量
6. 6.4
4.
1 通 用 示 波 器 旳 构 成
通用电子示波器
第6章 时域测量
❖ 6．4．2 示波器旳Y(垂直)通道 ❖ 垂直通道旳任务是检测被观察旳信号，并将
它无失真或失真很小地传播到示波管旳垂直 偏转极板Y上。同步，为了与水平偏转系统配 合工作，要将被测信号进行一定旳延迟。为 了完毕上述任务，垂直偏转系统由探头、输 入衰减器、Y前置放大器、延迟线和Y输出放 大器构成。
第6章 时域测量
第6章 时域测量
❖ 6.1 时域测量引论 ❖ 6.2 示 波 管 ❖ 6.3 波形显示原理 ❖ 6.4 通用电子示波器 ❖ 6.5 取样技术在示波器中旳应用 ❖ 6.6 数字示波器
第6章 时域测量
6.1 时域测量引论
6.1.1电子示波器旳功用 ❖ 电子示波器简称示波器。它是
一种用荧光屏显示电量随时间变化 过程旳电子测量仪器。它能把人旳肉眼无法直接观察 旳电信号，转换成人眼能够看到旳波形，详细显示在 示波屏幕上，以便对电信号进行定性和定量观察，其 他非电物理量亦可经转换成为电量使用示波器进行观 察，示波器是一种广泛应用旳电子测量仪器，它普遍 地应用于国防、科研、学校以及工、农、商业等各个 领域。
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第六章时域测量（示波器）
6．1 通用示波器由哪些主要电路单元组成?它们各起什么作用？它们之间有什么联系？6．2 通用示波器垂直偏转通道包括哪些主要电路？它们的主要作用是什么？它们的主要工作特性是什么？
6．3 简述通用示波器扫描发生器环的各个组成部分及其作用？
6．4 在示波器的水平和垂直偏转板上都加正弦信号所显示的图形叫李沙育图形。
如果都加上同频、同相、等幅的正弦信号，请逐点画出屏幕上应显示图形；如果两个相位差为90°的正弦波，用同样方法画出显示的图形。
6．5 现用示波器观测一正弦信号。
假设扫描周期（T x）为信号周期的两倍、扫描电压的幅度V x＝V m时为屏幕X方向满偏转值。
当扫描电压的波形如图6.42的a、b、c、d所示时，试画出屏幕上相应的显示图形。
解：
a b
c d
Vx
6．6 试比较触发扫描和连续扫描的特点。
6．7 一示波器的荧光屏的水平长度为10cm ，现要求在上面最多显示10MHz 正弦信号两个周期（幅度适当），问该示波器的扫描速度应该为多少？
解：正弦信号频率为10MHz ，T ＝s f T 76101101011-⨯=⨯==
，要在屏幕上显示两个周期，则显示的时间为s 71022T t -⨯==，扫描速度为
s cm /10501021067⨯=⨯-
6．8 示波器观测周期为 8ms ，宽度为 1ms ，上升时间为 0.5ms 的矩形正脉冲。
试问用示波器分别测量该脉冲的周期、脉宽和上升时间，时基开关（ t/cm ）应在什么位置（示波器时间因数为 0.05μs ～0.5s ，按 1－2－5 顺序控制）。
解：
在示波器屏幕上尽量显示一个完整周期，而水平方向为10cm ，所以
测量周期时，8ms/10cm ＝0.8ms/cm ，时基开关应在1ms 位置，
测量脉宽时，1ms/10cm ＝0.1ms/sm ，时基开关应在100μs 位置，
测量上升时间时，0.5ms/10cm ＝50μs/cm 时基开关应在50μs 位置
6．9 什么是非实时取样？取样示波器由哪些部分组成？各组成部分有何作用？说明取样示波器观察重复周期信号的过程。
解：由r t BW /35.0=，可知MHz BW 7)1050/(35.09
=⨯=-，选择示波器时，信号上升时间应大于3~5 t R （示波器上升时间），或者带宽大于3～5f M ，这样只有（2）和（4）满足，而（4）的上升时间最小，观察效果最好，但价格贵。
6．10欲观察上升时间t R 为50ns 的脉冲波形，现有下列四种技术指标的示波器，试问选择哪一种示波器最好？为什么？
（1）f 3dB ＝10MHz ，t r ≤40ns （2）f 3dB ＝30MHz ，t r ≤12ns
（3）f 3dB ＝15MHz ，t r ≤24ns （4）f 3dB ＝100MHz ，t r ≤3.5ns
6．11用8位A/D[转换时间100μs 、输入电压范围（0～5V ）]作为数字存储示波器Y 通道的模数转换器。
试问：
（1） Y 通道能达到的有效存储带宽是多少？
（2） 拟定输入信号范围为（－2.5～＋2.5）V 时的输入电路形式；
（3） 信号幅度的测量分辨力是多少？
（4） 若要求水平方向的时间测量分辨力优于1％，则D/Ax 应该是多少位的？
6．12数字存储示波器，设水平分辨力N ＝100点/Div ，当扫描速度为5μs/Div ；5ms/Div ；5s/Div ；时，其对应的采样频率为多少？有何启示？
解：因为水平分辨力N ＝fs ×t/div ，
所以扫描速度为5μs/Div 时：采样频率MHz t N f s 2010
51006=⨯==
- 扫描速度为5ms/Div 时：采样频率KHz t N f s 2010
51003=⨯==- 扫描速度为5s/Div 时：采样频率Hz t N f s 205100=⨯== 6．13 有A ，B 两台数字示波器，最高采样率均为200Ms/s ，但存储深度A 为1K ，B 为1M ，问当扫速从10ns/div 变到1000ms/div 时，试计算其采样率相应变化的情况，并仿照教材图
6.XX 形式用曲线表示出来。
这给选用DSO 有何启示？
解：根据DSO 扫速、采样速率和记录长度的关系：
)(10)/()/()(div div S S s MS f pts L s ⨯⨯≥
保持不变）(10
)()/()/(pts L div S S s MS f s ≤
⨯ A ： div s div
s div s MS f pts L div S S s /5.010/102001000)(10)/()()/(6μ=⨯⨯=⨯= 对应P1点 当扫速为1ms/div 时，相应的采样速率
s KS div
s div div S S pts L s MS f s /10010/1011000)(10)/()()/(3=⨯⨯=⨯=- 对应P2点 B ：div ms div
s div s MS f pts L div S S s /5.010/1020010)(10)/()()/(66
=⨯⨯=⨯= 对应P3点 当扫速为1000ms/div 时，相应的采样速率
s KS div
s div div S S pts L s MS f s /10010/10100010)(10)/()()/(36
=⨯⨯=⨯=- 对应P4点
结论：在选用DSO时，对相同最高采样率的DSO，应该选用记录长度较大的，这样扫速在较大范围变化时，采样速度不必跟着变化。