项目1 走进电子测量世界-电子测量技术与仪器辅导与练习（第二版）

项目一　 走进电子测量世界 学习目标 （１）了解电子测量的基本概念、内容、特点、方法和分类； （２）理解计量的基本概念，误差的表示方法，测量误差的来源，误差分类； （３）掌握测量数据的处理； （４）了解电子仪器仪表的作用。 知识要点 １．电子测量的基本概念 （１）测量 测量是人们为了获取被测量对象的数量概念而进行的实验过程。 测量结果的量值由 数值和相应的单位名称组成，即 测量结果＝数值＋相应的单位 注意：无单位的量值无意义。 （２）电子测量 电子测量是指以电子技术（模拟或数字）为理论依据，以电子测量仪器和设备为手 段，以电量或非电量为对象所进行的测量。 ２．电量和非电量的相关术语 （１）电学术语 电学术语主要有：电流、电功、毫安时、电容、电流密度、电压、电动势、用电量、电阻、电 感等。 （２）物理术语 物理术语主要有：电荷、功率、千瓦时、负荷、电抗、原电池等。 （３）能源术语 能源术语有：电能、发电量、有功功率、无功功率、谐波、电能质量等。 ３．电子测量的内容 电子测量的内容包括： １ ①元器件参数的测量，如电阻器的阻值、电容器的容量等。 ②基本量的测量，如电压、电流、功率和电场强度等。 ③电信号特性的测量，如电信号的波形、幅度、相位等。 ④电路性能指标测量，如灵敏度、增益、带宽、信噪比等。 ⑤特性曲线的显示，如频率特性、器件特性等。 注意：电子测量的基本量有电压、频率、相位、阻抗等，其他的量均为派生量。 ４．电子测量的特点 电子测量的特点有： ①测量频率范围宽； ②测量量程宽； ③测量准确度高； ④测量速度快； ⑤可以进行遥测； ⑥可以实现测试智能化和测试自动化。 ５．电子测量的种类及方法 （１）电子测量的种类 按 测 量 手 段 分 直接测量　 　 　 　 　 　 　 直接读取测量结果 非直接测量 间接测量 组合测量{ 　 　 通过计算得到测量结果 零示法　 　 　 　 　 　 　 　 通过比较差值得到测量结果 ì î í ï ï ï ï 按 测 量 对 象 性 质 分 时域测量，如电压、电流等 频域测量，如电路增益、相移等 数据域测量，如数据逻辑量的测量等 随机测量，如噪声、干扰等 ì î í ï ï ï ï ïï （２）电子测量的常用方法 选用什么电子测量方法是测量工程中至关重要的一步，常用的电子测量方法见下表。 序号 方　 法 　 定　 义 应用实例 优　 点 缺　 点 １ 直接测量法 直接从仪器仪表 的刻度线上读出 或在显示器上显 示出测量结果的 方法 电流表测电流， 电 压 表 测 电 压等 操作简便、读数 迅速 由于仪表接入被 测电路后，会使电 路的工作状态发 生变化，因而这种 测量方法准确度 较低 ２ 续表　 序号 方　 法 定　 义 应用实例 优　 点 缺　 点 ２ 间接测量法 用直接测量的量 与被测量之间的 函数关系 （公式、 曲线、表格） 得到 被测量的值的测 量方式 用伏安法测量 电阻，用电压表 测三极管集电 极电流 适用于一些用 直接测量法不 方便、准确度要 求不高的特殊 场合，便于估算 测量误差比较大 ３ 组合测量法 在被测量与多个 未知量相关时，可 通过改变测量条 件进行多次测量， 根据被测量与未 知量之间的函数 关 系， 建 立 方 程 组，求出有关未知 量的数值，这种方 法称为组合测量 或联立测量 传感器参数的 测量，空调系统 性能的测量 准确度和灵敏 度都比较高，用 于科学实验或 特殊场合等对 测量精度有较 高 要 求 的 应 用中 操 作 麻 烦， 设 备 复杂 ６．测量误差的有关概念 （１）测量误差的定义 在测量过程中，由于受到测量仪表、测量方法、试验条件、外界环境以及观测经验等方 面因素的影响，造成测量结果与被测量的实际值之间存在一定的差异，这种差异称为测量 误差，简称误差。 误差是绝对的，一般不能准确知道，难以定量，它是以真值或约定真值为中心的值。 （２）与测量有关的几个重要概念 ①真值（Ａ０）：是指表征某量在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真 实数值（实际中不可知）。 ②实际值（Ａ）：是指用高一级或数级的标准仪器或计量器具所测得的数值，也称为约 定真值（实际应用中可代替真值）。 例：微安电流表相比毫安电流表就是高一级测量仪器。 ③示值（Ｘ）：是指仪器测得的指示值（操作者从仪器刻度盘、显示器等读数装置上直 接读来的数字）。 例：用一电流表测量某电流值，量程选择 １０ ｍＡ 挡。 刻度盘指示其读数为 ８，则示值 为 ８ ｍＡ。 ３ ④修正值（Ｃ）：是指与绝对误差大小相等，符号相反的量值。 Ｃ ＝ Ａ－Ｘ＝ －ΔＸ 注意：修正值不能确切地反应测量的准确度。 ⑤标称值：被测量上标示的数值。 例如，电阻器的色环标示其阻值。 ７．测量误差的表示方法 测量误差 绝对误差 ΔＸ 相对误差 实际相对误差 γＡ 示值相对误差 γＸ 引用误差（满度误差）γｍ ì î í ïï ï { （１）绝对误差 绝对误差又称为真误差，用 ΔＸ 表示。 ΔＸ＝测量值（Ｘ）－真值（Ａ０） 式中的真值 Ａ０ 是一个理想值，无法得到，实际应用中通常用实际值 Ａ 来代替真值 Ａ０。 实际值也称为约定真值。 即 ΔＸ＝测量值（Ｘ）－真值（Ａ０） 注意：绝对误差既有大小，又有符号和量纲。 （２）相对误差 相对误差可以更准确地说明测量的准确度。 相对误差有 ３ 种表示方法：实际相对误 差（γＡ）、示值相对误差（γＸ）、满度相对误差（γｍ）。 电工仪表就是按引用误差 γｍ 的值进行分级的。 我国电工仪表共分 ７ 级：０．１，０．２， ０．５，１．０，１．５，２．５ 及 ５．０。 电工仪表的准确度通常标示在仪表刻度标尺或铭牌上。 仪表准确度习惯上称为精 度，准确度等级习惯上称为精度等级。 如果某仪表为 ５．０ 级，则说明该仪表的最大引用误 差不超过±５％。 我们在使用这类仪表测量时，应选择适当的量程，使示值尽可能接近于满度值。 即所 选挡位能使指针偏转在不小于满度值 ２ ／ ３ 的区域，就为适当的量程。 ８．测量误差的分类 从测量误差产生的原因及特征角度看，误差分为系统误差、随机误差和粗大误差 ３ 类，如下图所示。 ４ ９．测量结果的数据处理 测量结果的数据处理就是从测量值的原始数据中求出被测量的最佳估计值，并对结 果作出科学的评价。 （１）有效数字 有效数字是指在测量数值中，从最左边第一位不是零的数字起，直到末位含有误差的 那位存疑数为止的所有各位数字。 使用指针式仪表测量时，测量结果的最后一位数常常 是估计读出的数值，通常与实际数值有差别，属于含有误差的近似数，我们把这一个数称 为存疑数。 有效位数的正确判定法：在纯小数中，小数点前及小数点后到有关数字前的“０”只起 定位作用而非为有效数字。 例如：某测量结果是 ０．１０３ ０ Ａ，则 表示含有误差：＜０．０００ １÷２＝ ０．０００ ０５ Ａ； 有效数字位：１、０、３、０（最左端的 ０ 非有效数字）； 用 ｍＡ 单位表示：１０３．０ ｍＡ；而不是 １０３ ｍＡ，末位的 ０ 不能去掉。 又如“０．００１ ００”的有效位数则为 ３，其中小数点后数字 １ 之前的 ３ 个“０”均起定位作 用，而 １ 后面的两个“０”仍为有效数字。 （２）数据舍入规则———四舍六入五凑偶。 数据舍入规则又称为数据修约规则。 在数据处理中，当有效数字的位数确定后，超出 有效数字位数的数要进行修约处理，具体按下面的舍入规则进行处理。 如果需要保留有效数字的位数为 ｎ 位，则它后面的数字（ｎ＋１ 位）就要进行修约。 ①若大于 ５，末位（ｎ 位）进 １。 ②若小于 ５，末位不变。 ③恰为 ５，则末位为奇数时进 １，末位为偶数（包括 ０）时不变。 ④５ 后还有数（０ 除外）进 １。 例如：１２．４６５ ０ 与 １０．５５５ １，若保留两位小数时，１２．４６５ ０ 应修约为 １２．４６，而 １０．５５５ １ 则 应修约为 １０．５６。 两个数的拟舍弃数字虽然都是 ５，但前者的 ５ 后为 ０，当应舍弃；后者的 ５ 后非 ０，且 ５ 前的相邻数字为奇数，所以应进一，则修约为 １０．５６。 提示：运用数据舍入规则时应注意以下几点。 ①必须首先按照有关规则或运算要求确定“保留位数”，然后按要求保留的位数进行 一次修约，绝不可以连续修约。 如将 ３．４５４ ６ 修约为整数时，应一次修约为“３”，不能连续 修约为：３．４５４ ６→３．４５５→３．４６→３．５→４。 ②负数修约时可按上述规则及要求保留位数的绝对值数字修约，修约后再加上负号 即可。 ③对单位换算后的数值或范围数值进行修约时，应遵循“极大值只舍不入，极小值只 入不舍”及准确值乘以换算系数后的数值仍为准确值等基本原则。 １０．认识实训室 认识实训室的内容包括： ５ ①认识通用实训台的主要功能、技术指标及使用说明。 ②认识实训室安全操作规程。 ③掌握 ５Ｓ 管理（整理、整顿、清扫、清洁、素养）的要点。 １１．常用测量仪器仪表 电工测量的对象主要是电流、电压、电功率、电能、相位、频率、功率因数、电阻等。 测 量各种电量（包括磁量）的仪器仪表，统称为电工测量仪器。 电工测量仪器的种类很多， 其中最常用的是测量基本电量的仪表。 常用电子仪器仪表的种类见下表。 序号 种　 类 仪器仪表举例 １ 电压测量仪器 各种模拟式电压表、毫伏表、数字式电压表等 ２ 频率、时间、相位测量仪器 电子计数式频率计、石英钟、数字式相位计等 ３ 电路参数测量仪器 电桥，Ｑ 表，ＲＬＣ 测试仪，晶体管或集成电路参数测试仪、图示仪等 ４ 测试用信号源 各类低频和高频信号发生器、脉冲信号发生器、函数发生器等 ５ 信号分析仪器 失真度仪、频谱分析仪等 ６ 波形测量仪器 通用示波器、多踪示波器、多扫描示波器、取样示波器等 解题示例 １．解题方法指导 ①记住基本概念，是解决问题的根本。 将抽象概念与实例、相关学科相结合，通过对 比、归类可加深对概念的理解和掌握。 ②对有效数字的理解要注意以下几点： ａ．前面的 ０ 不能算，后面的 ０ 是有效数字。 ｂ．对后面带 ０ 的大数目数字和纯小数中小数点后有多个 ０ 的数，一般用科学记数法 解决。 ｃ．有效数字的位数与测量误差的关系在有绝对误差时，有效数字的末位应与绝对误 差对齐。 ③对绝对误差、实际相对误差、示值相对误差、引用误差公式的理解和应用要注意： ａ．在计算实际相对误差、示值相对误差、引用误差，确定仪表准确度等级时都要用到 绝对误差，我们可以根据绝对误差的定义“ΔＸ ＝测量值（Ｘ） －真值（Ｘ０）”求得，也可用： “ΔＸ＝仪表准确度等级 ／ １００Ｘ”求得。 ｂ．熟记仪表准确度等级与最大引用误差的对应值见下表。 准确度等级 ０．１ ０．２ ０．５ １．０ １．５ ２．５ ５．０ 最大引用误差 ±０．１％ ±０．２％ ±０．５％ ±１．０％ ±１．５％ ±２．５％ ±５．０％ ６ ④应用舍入规则时应注意： ａ．必须首先按照有关规则或运算要求确定“保留位数”，然后对要求保留的位数一次 修约，绝不可以连续修约。 如将 ４．４５４ ５ 修约为整数时，应一次修约为“４”，不能连续修约 为 ４．４５４ ５。 ｂ．负数修约时可按上述规则及要求保留位数的绝对值数字修约，修约后再加上负号 即可。 ｃ．对单位换算后的数值或范围数值修约时，应遵循“极大值只舍不入，极小值只入不 舍”及准确值乘以换乘系数后的数仍为准确值等基本原则。 ２．典型例题 例 １　 检测一块准确度为 １．５ 级，最大量程为 １００ ｍＡ 的电流表，发现在 ５０ ｍＡ 处的误 差最大，为 １．４ ｍＡ，其他刻度处的误差均小于 １．４ ｍＡ，问这块电流表是否合格？ 解： γｍ ＝ ΔＸｍ Ｘｍ ×１００％ ＝ １．４ ｍＡ １００ ｍＡ ×１００％ ＝ １．４％（≤｜ ±１．５％ ｜ ） 所以，该电流表合格。 例 ２　 检测一只 ２．５ 级电流表 ３ ｍＡ 量程的满度相对误差，现有下列几只标准电流表， 问选用哪只最适合？ 为什么？ ①０．５ 级 １０ ｍＡ 量程；　 　 　 　 　 　 ②０．２ 级 １０ ｍＡ 量程； ③０．２ 级 １５ ｍＡ 量程；　 　 　 　 　 　 ④０．１ 级 １００ ｍＡ 量程。 解：ΔＸ＝ ２．５％×３ ｍＡ＝ ０．０７５ ｍＡ ①ΔＸ１ ＝ ０．５％×１０ ｍＡ＝ ０．０５ ｍＡ ②ΔＸ２ ＝ ０．２％×１０ ｍＡ＝ ０．０２ ｍＡ ③ΔＸ３ ＝ ０．２％×１５ ｍＡ＝ ０．０３ ｍＡ ④ΔＸ４ ＝ ０．１％×１００ ｍＡ＝ ０．１ ｍＡ 由以上结果可知①②③都可以用来作为标准表，而④的绝对误差太大。 其中①②量 程相同，而③的量程比①②大，在绝对误差满足要求的情况下，应尽量选择量程接近被检 定表量程，但②准确度级别高，所以最适合用作标准表的是 ０．２ 级 １０ ｍＡ 量程的。 例 ３　 某待测电流约为 １００ ｍＡ，现有 ０．５ 级量程为 ４００ ｍＡ 和 １．５ 级量程为 １００ ｍＡ 的 两个电流表，问用哪一个电流表测量较好？ 解：用 ４００ ｍＡ，０．５ 级电流表，可求得测量的最大误差和相对误差为： ΔＸ１ ＝ ±０．５％×４００ ｍＡ＝±２ ｍＡ γＡ１ ＝ ΔＸ Ｘ１ ×１００％ ＝ ±２ ｍＡ １００ ｍＡ ×１００％ ＝ ±２％ 用 １００ ｍＡ、１．５ 级电流表，可求得测量的最大误差和相对误差为： ΔＸ２ ＝ ±１．５％×１００ ｍＡ＝±１．５ ｍＡ γＡ２ ＝ ΔＸ Ｘ２ ×１００％ ＝ ±１．５ ｍＡ １００ ｍＡ ×１００％ ＝ ±１．５％ ７ 可见，为了提高测量结果的准确性，应选 １．５ 级 １００ ｍＡ 电流表。 例 ４　 某 １．０ 级电压表，满度值 Ｘｍ ＝ １５０ Ｖ，求测量值分别为 Ｘ１ ＝ ５０ Ｖ，Ｘ２ ＝ １００ Ｖ， Ｘ３ ＝ １５０ Ｖ 时的绝对误差和示值相对误差。 解：绝对误差： ΔＸ＝ ±Ｓ％×Ｘｍ ＝ ±１．０％×１５０ Ｖ＝ ±１．５ Ｖ 测得值分别为 ５０ Ｖ、１００ Ｖ、１５０ Ｖ 时的示值相对误差各不相同，其相对误差分别为： γＸ１ ＝ ΔＸ Ｘ１ ×１００％ ＝ ±１．５ Ｖ ５０ Ｖ ×１００％ ＝ ±３％ γＸ２ ＝ ΔＸ Ｘ２ ×１００％ ＝ ±１．５ Ｖ １００ Ｖ ×１００％ ＝ ±１．５％ γＸ３ ＝ ΔＸ Ｘ３ ×１００％ ＝ ±１．５ Ｖ １５０ Ｖ ×１００％ ＝ ±１．０％ 例 ５　 将下列数据舍入保留三位有效数字。 １６．４３　 　 １６．４６　 １６．３５　 １６．４５　 １６．４５０ １　 ３８ ０５０ 解：１６．４３ →１６．４　 （０．０３＜０．１ ／ ２＝ ０．０５，舍去） １６．４６ →１６．５　 （０．０６＞０．１ ／ ２＝ ０．０５，舍去且往前位增 １） １６．３５ →１６．４　 （０．０５＝ ０．１ ／ ２，３ 为奇数，舍去且往前位增 １） １６．４５ →１６．４　 （０．０５＝ ０．１ ／ ２，４ 为偶数，舍去） １６．４５０ １ →１６．５　 （０．０５０ １＞０．１ ／ ２＝ ０．０５，舍去且往前位增 １） ３８ ０５０ → ３．８０×１０４ 　 （５０＝ １００ ／ ２，０ 为偶数，舍去） 例 ６　 对下列测量结果按照要求取有效数字。 ①对 ３ ３４５．１４１ ５０ 分别取七位、六位、四位、二位有效数字。 ②对 １９５．１０５ ０１ 分别取五位、二位有效数字。 ③对 ２８．１２５ ０ 取二位有效数字。 解：①３ ３４５．１４１ ５０ 取七位有效数字为 ３ ３４５．１４２ 取六位有效数字为 ３ ３４５．１４ 取四位有效数字为 ３ ３４５ 取二位有效数字为 ３．３×１０３ ②１９５．１０５ ０１ 取五位有效数字为 １９５．１１ 取二位有效数字为 ２．０×１０２ ③２８．１２５ ０ 取二位有效数字为 ２８ 例 ７　 测量误差有哪些表示方法？ 测量误差有哪些来源？ 答：测量误差的表示方法有：绝对误差和相对误差两种。 测量误差的来源主要有：①仪器误差；②方法误差；③理论误差；④影响误差；⑤人身 误差。 ８ 课堂练习题 一、填空题 １．被测量的测量结果量值含义有两方面，即 　 　 　 　 　 和用于比较的 　 　 　 　 　 名称。 ２．电子测量是以　 　 　 　 　 为依据，以　 　 　 　 　 为手段，以　 　 　 　 　 为被测对象 所进行的测量。 ３．在电子测量中，　 　 　 　 　 是基本参量，其他的为派生参量。 ４．电子测量的方法主要有　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 和　 　 　 　 　 。 ５．控制　 　 　 　 　 是衡量测量技术水平的标志之一。 ６．测量误差按其性质和特点不同，可分为　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 和　 　 　 　 　 。 ７．测量误差的表示方法有两种，即　 　 　 　 　 和　 　 　 　 　 。 ８．电工仪表的准确度是由　 　 　 　 　 决定的。 ９．　 　 　 　 　 测量是电子测量的基础，在电子电路和设备的测量调试中，它是不可缺 少的基本环节。 １０．电压测量仪器主要有　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 等。 １１．测量频率、时间、相位的仪器主要有 　 等。 １２．测试用信号源主要有 　 。 １３．电路参数测试仪器主要有 　 等。 １４．信号分析仪器主要有 　 。 １５．５Ｓ 中的　 　 　 　 　 能使工作场所消除脏污；５Ｓ 中的　 　 　 　 　 是针对人的“质” 的提升而提出的，也是 ５Ｓ 管理的最终目标；行走中抽烟，烟蒂任意丢弃是 ５Ｓ 中的 　 　 　 　 　 。 １６．整顿的“三定”分别是指　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 。 １７．按仪表的准确等级来分，指示类电工仪表可分成　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ７ 个等级。 １８．测量误差是　 　 　 　 　 与被测量值的真值之间的偏差。 （２０１４ 年高考真题） １９．从仪器仪表的刻度线上读出或在显示器上显示出测量结果的测量方法称为 　 　 　 　 　 。（２０１８ 年高考真题） ２０．现有一只 ２０ ｋΩ 的电阻器，某同学的测量值为 １９．５ ｋΩ， 则此次测量的实际相对误 差为　 　 　 　 　 。 （２０１９ 年高考真题） ２１．用三位半数字万用表测量标称值为 １．０ ｋΩ 的电阻，读数为 ９５５ Ω。 当保留有效数 字 ２ 位时，此电阻值为　 　 　 　 　 ｋΩ。 （２０１９ 年高考真题） ２２．相对误差定义为用测量的　 　 　 　 　 与真值的比值，通常用百分数表示。 ９ 二、判断题 １．用数字表对某电路的电阻进行测量的过程是电子测量。 （　 　 ） ２．用试电笔判断洗衣机是否漏电不是电子测量。 （　 　 ） ３．用电子秤测量体重不是电子测量，但整个测量过程离不开电子测量。 （　 　 ） ４．因设备、仪器及附件引起的误差不是系统误差。 （　 　 ） ５．因温度、湿度的变化引起的误差是随机误差。 （　 　 ） ６．因读数习惯引起的误差是粗大误差。 （　 　 ） ７．在写带有单位的量值时，准确写法是 ５６０ ｋΩ±１ ０００ Ω。 （　 　 ） ８．５９８ ４１６ 保留 ５ 个有效数字是 ５９ ８４２。 （　 　 ） ９．电子测量仪器外表有灰尘，在不通电的情况下可以用湿布去擦。 （　 　 ） １０．测量 １０．５ Ｖ 电压时，量程应选择 １０ Ｖ 挡测量误差才最小。 （　 　 ） １１．电工仪表的等级越高，测量误差就越小。 （　 　 ） １２．常用电工仪表分为 ０．１，０．２，０．５，１．０，１．５，２．５，５．０ 七级。 （　 　 ） １３．在工厂 ５Ｓ 管理中，清洁、清扫的目的是应付检查。 （　 　 ） １４．电工指示仪表的准确度数字越大，表示仪表的准确度越低。 （　 　 ） １５．一般情况下，测量结果的准确度不会等于仪表的准确度。 （　 　 ） １６．为保证测量结果的准确性，不但要保证仪表的准确度高，还要选择合适的量程。 （　 　 ） １７．采用替代法可以消除系统误差。 （　 　 ） １８．由于环境温度变化而引起的测量误差叫作仪器误差。 （　 　 ） １９．通过多次测量取平均值的方法可减弱系统误差对测量结果的影响。 （　 　 ） ２０．１２×１０２是两位有效数字，０．０１２ 是三位有效数字。 （　 　 ） ２１．在仪表的准确度等级确定后，示值越接近最大量程，示值的相对误差就越大。 （　 　 ） ２２．３．７２７ ５０１ 保留 ４ 位有效数字为 ３．７２８。 （　 　 ） ２３．有效数字的位数与测量误差的关系，在写有绝对误差的数字时，有效数字的末位 应与绝对误差取齐。 （　 　 ） ２４．为了减少测量误差，应使被测量的数值尽可能地在仪表满量程的 ２ ／ ３ 以上。 （　 　 ） ２５．系统误差的绝对值和符号在任何测量条件下都保持恒定，即不随测量条件的改变 而改变。 （　 　 ） ２６．用伏安法测电阻，当被测电阻的阻值远远小于伏特表的内阻时，采用安培表内接 法可减小误差。 （　 　 ） 三、选择题 １．要测量一个 １０ Ｖ 左右的电压，手头有两块电压表，其中一块量程为 １５０ Ｖ，１．５ 级， ０１ 另一块为 １５ Ｖ，２．５ 级，问选用哪一块合适？ （　 　 ） Ａ．两块都一样　 　 Ｂ．１５０ Ｖ，１．５ 级　 　 Ｃ．１５ Ｖ，２．５ 级　 　 Ｄ．无法进行选择 ２．下列测量中，不属于电子测量的是（　 　 ）。 Ａ．水银血压计测血压 Ｂ．示波器测频率 Ｃ．频率计测周期 Ｄ．逻辑笔测信号的逻辑状态 ３．根据测量内容，属于电信号参数测量内容的是（　 　 ）。 Ａ．电场强度 Ｂ．周期 Ｃ．品质因数 Ｄ．增益 ４．用 ＭＦ４７ 型万用表测量电阻时，因未机械调零而产生的测量误差属于（　 　 ）。 Ａ．随机误差 Ｂ．人身误差 Ｃ．粗大误差 Ｄ．系统误差 ５．下列不属于电工仪表准确度等级的是（　 　 ）。 Ａ．１．０ Ｂ．０．５ Ｃ．２．０ Ｄ．２．５ ６．下列属于电子测量仪器最基本测量内容的是（　 　 ）。 Ａ．电阻的测量 Ｂ．电压的测量 Ｃ．周期的测量 Ｄ．测量结果的显示 ７．下列不属于测量误差来源的是（　 　 ）。 Ａ．仪器误差和（环境）影响误差 Ｂ．满刻度误差和分贝误差 Ｃ．人身误差和测量对象变化误差 Ｄ．理论误差和方法误差 ８．下列各项中，不属于测量基本要素的是（　 　 ）。 Ａ．被测对象 Ｂ．测量仪器系统 Ｃ．测量误差 Ｄ．测量人员 ９．根据测量性质和特点，可以将其分为（　 　 ）三大类。 Ａ．绝对误差、相对误差、引用误差 Ｂ．固有误差、工作误差、影响误差 Ｃ．系统误差、随机误差、粗大误差 Ｄ．稳定误差、基本误差、附加误差 １０．下列不属于产生系统误差的因素是（　 　 ）。 Ａ．工具误差 Ｂ．方法误差 Ｃ．人为误差 Ｄ．过失误差 １１．５Ｓ 来源于（　 　 ）。 Ａ．中国、韩国 Ｂ．美国、日本 Ｃ．英国 Ｄ．日本 １２．下列关于整理的定义，正确的是（　 　 ）。 Ａ．将所有的物品重新摆过 Ｂ．将工作场所内的物品分类，并把不要的物品清理掉，将生产、工作、生活场所打 扫得干干净净 Ｃ．区别要与不要的东西，工作场所除了要用的东西以外，一切都不放置 Ｄ．将物品分区摆放，同时作好相应的标志 １３．下列关于整顿的定义，正确的是（　 　 ）。 Ａ．将工作场所内的物品分类，并把不要的物品清理掉 Ｂ．把有用的物品按规定分类摆放好，并做好适当的标志 Ｃ．将生产、工作、生活场所打扫得干干净净 Ｄ．对员工进行素质教育，要求员工有纪律观念 １１ １４．下列关于清扫的定义，正确的是（　 　 ）。 Ａ．将生产、工作、生活场所内的物品分类，并把不要的物品清理掉 Ｂ．把有用的物品按规定分类摆放好，并做好适当的标志 Ｃ．将生产、工作、生活场所打扫得干干净净 Ｄ．对员工进行素质教育，要求员工有纪律观念 １５．下列关于清洁的定义，正确的是（　 　 ）。 Ａ．维持整理、整顿、清扫后的局面，使之制度化、规范化 Ｂ．将生产、工作、生活场所内的物品分类，并把不要的物品清理掉 Ｃ．把有用的物品按规定分类摆放好，并做好适当的标志 Ｄ．对员工进行素质教育，要求员工有纪律观念 １６．下列关于素养的定义，正确的是（　 　 ）。 Ａ．将生产、工作、生活场所内的物品分类，并把不要的物品清理掉 Ｂ．把有用的物品按规定分类摆放好，并做好适当的标志 Ｃ．将生产、工作、生活场所打扫得干干净净 Ｄ．每个员工在遵守公司规章制度的同时，维持前面 ４Ｓ 的成果，养成良好的工作习 惯及积极主动的工作作风 １７．电工仪表的精确度等级用（　 　 ）表示。 Ａ．引用相对误差 Ｂ．绝对误差 Ｃ．示值相对误差 Ｄ．满度相对误差 １８．在 １×１０５ 中有（　 　 ）位有效数字。 Ａ．３ Ｂ．２ Ｃ．１ Ｄ．４ １９．通过测量已知电阻两端的电压得到线路电流的测量方法属于（ 　 　 ）。 （２０１５ 年 高考真题） Ａ．直接测量法 Ｂ．间接测量法 Ｃ．比较测量法 Ｄ．组合测量法 ２０．使用指针式万用表测电压时，因未调零而产生的测量误差属于（　 　 ）。 Ａ．随机误差 Ｂ．系统误差 Ｃ．粗大误差 Ｄ．人身误差 ２１．下列关于修正值与绝对误差关系的说法，正确的是（　 　 ）。 Ａ．绝对值相等，但符号相反 Ｂ．绝对值不相等，且符号相反 Ｃ．绝对值相等，且符号相同 Ｄ．绝对值不相等，但符号相同 ２２．要测量已知电阻 Ｒ 上消耗的功率，先测量加在 Ｒ 两端的电压 Ｕ，再测量流过 Ｒ 的 电流 Ｉ，然后根据公式 Ｐ＝ＵＩ 求得功率的值的测量方式叫（　 　 ）。 Ａ．直接测量 Ｂ．间接测量 Ｃ．组合测量 Ｄ．相对测量 ２３．从测量手段上看，伏安法测电阻属于（　 　 ）。 Ａ．直接测量 Ｂ．间接测量 Ｃ．组合测量 Ｄ．比较测量 ２１ ２４．某电路通电后，要求在不断电的情况下，用万用表测量电路中某一电阻的阻值，宜 采用的测量方法是（　 　 ）。 Ａ．直接测量法 Ｂ．间接测量法 Ｃ．组合测量法 Ｄ．无法测量 ２５．仪表指示值与实际值之间的差值称为（　 　 ）。 Ａ．绝对误差 Ｂ．相对误差 Ｃ．示值相对误差 Ｄ．引用误差 ２６．用指针万用表交流电压挡测量直流电压而产生的误差属于（　 　 ）。 Ａ．随机误差 Ｂ．系统误差 Ｃ．粗大误差 Ｄ．人身误差 四、简答题 １．什么是电子测量？ 简述电子测量的基本内容。 ２．电子测量有哪些特点？ 电子测量有什么意义？ ３．电子测量的方法有哪些？ 哪种方法的准确度最高？ ４．电子测量的误差是怎样定义的？ 有哪些表示方法？ ３１ 　 　 ５．用来测量电压的仪器有哪些？ ６．什么是相对误差？ ７．简要回答 ５Ｓ 管理的主要内容。 ８．常用电子测量仪表有哪些类型？ ９．电子测量的内容有哪些？ （２０１４ 年高考真题） 五、综合题 １．有两个电容器，其中 Ｃ１ ＝（２ ０００±４０）ｐＦ，Ｃ２ ＝ ４７０ （１±５％）ｐＦ，问哪个电容器的误差 大些？ 为什么？ ４１ 　 　 ２．用某型号电压表测量电压，测量示值为 ５．４２ Ｖ，改用标准电压表测量示值为 ５．６０ Ｖ，求 前一只电压测量的绝对误差 ΔＸ，示值相对误差 γＸ 和实际相对误差 γＡ。 ３．标称值为 １．２ ｋΩ，容许误差±５％的电阻，其实际值范围是多少？ ４．现检定一只 ２．５ 级量程 １００ Ｖ 电压表，在 ５０ Ｖ 刻度上标准电压表读数为 ４８ Ｖ，问在 这一点上电压表是否合格？ ５．用准确度 Ｓ＝１．０ 级，满度值 １００ μＡ 的电流表测电流，求示值分别为 ８０ μＡ 和 ４０ μＡ 时的绝对误差和相对误差。 ６．被测电压 ８ Ｖ 左右，现有两只电压表，一只电压表的量程为 ０ ～ １０ Ｖ，准确度 Ｓ１ ＝ １．５；另一只电压表的量程 ０～５０ Ｖ，准确度 Ｓ２ 为 １．０ 级，问选用哪一只电压表测量结果较 为准确？ ５１ 　 　 ７．按照数据舍入法则，对下列数据进行处理，使其各保留三位有效数字。 ８６．３７２ ４，　 ８．９１４ ５，　 ３．１７５ ０，　 ０．００３ １２５，　 ５９ ４５０ ８．某电压 Ｕ１ 实际值为 ５０ Ｖ，甲同学进行测量，测量值为 ５０．５ Ｖ。 另一电压 Ｕ２ 实际值 为 １００ Ｖ，乙同学进行测量，测量值为 １００．７ Ｖ。 请计算说明甲、乙两同学谁的测量准确度 高。 （２０１６ 年高考真题） ９．现有一只电阻实际阻值 Ｒ０为 ３ ｋΩ，测量值 Ｒ 为 ３．１０ ｋΩ。 试求测量的绝对误差、实 际相对误差和示值相对误差（计算结果保留 ２ 位小数）。 （２０１７ 年高考真题） １０．要测量 ２２０ Ｖ 电压，要求测量的相对误差不大于±０．５％，如果选用量程为 ２５０ Ｖ 的 电压表，其准确度为哪一级？ ６１ 　 　 １１．请写出如下图所示通用实训台各个组成部分的名称。 ①　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ②　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ③　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ④　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ⑤　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ⑥　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ⑦　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ⑧　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ⑨　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ⑩　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 􀃊􀁉􀁓　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 􀃊􀁉􀁔　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 􀃊􀁉􀁕　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 􀃊􀁉􀁖　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 自我检测题 一、填空题 １．多次测量中随机误差具有　 　 　 　 　 性、　 　 　 　 　 性和　 　 　 　 　 性。 ２．数字万用表测量某仪器两组电源读数分别为 ５．８２５ Ｖ、１５．７３６ Ｖ，保留三位有效数字 分别应为　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 。 ３．满度（引用）误差表示为　 　 　 　 　 ，是用　 　 　 　 　 代替　 　 　 　 　 的相对误差。 ４．测量仪器准确度等级一般分为 ７ 级，其中准确度最高的为　 　 　 　 　 级，准确度最 低的为　 　 　 　 　 级。 ５．在使用连续刻度的仪表进行测量时，一般应使被测量的数值尽可能在仪表满刻度 值的　 　 　 　 　 以上。 ６．被测量真值是 　 。 ７１ ７．用一只 ０．５ 级 ５０ Ｖ 的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤ 　 　 　 　 　 Ｖ。 ８．某测试人员在一项对航空发动机叶片稳态转速试验中，测得其平均值为 ２０ ０００ ｒ ／ ｍｉｎ（假定测试次数足够多） 。 其中某次测量结果为 ２０ ００２ ｒ ／ ｍｉｎ，则此次测 量的绝对误差 ΔＸ ＝ 　 　 　 　 　 ，实际相对误差 ＝ 　 　 　 　 　 。 ９．测量误差按性质及产生的原因，分为　 　 　 　 　 误差、　 　 　 　 　 误差和　 　 　 　 　 误差。 １０．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。 二、选择题 １．在相同条件下多次测量同一量时，随机误差的（　 　 ）。 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　Ａ．绝对值和符号均发生变化 Ｂ．绝对值发生变化，符号保持恒定 Ｃ．符号发生变化，绝对值保持恒定 Ｄ．绝对值和符号均保持恒定 ２．仪器通常工作在（　 　 ），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 ３．被测电压真值为 １００ Ｖ，用电压表测试时，指示值为 ８０ Ｖ，则示值相对误差为 （ 　 　 ） 。 Ａ．＋２５％ Ｂ．－２５％ Ｃ．＋２０％ Ｄ．－２０％ ４．下列关于有效数字的写法，错误的是 （　 　 ） 。 Ａ．６．２５±０．０１ Ｂ．３３．１４±０．１０ Ｃ．２３．２３０±０．００１ Ｄ．４５５±０．１ ５．以下不属于电子测量仪器的主要性能指标的是（　 　 ）。 Ａ．精度 Ｂ．稳定度 Ｃ．灵敏度 Ｄ．速度 三、判断题 １．绝对误差就是误差的绝对值。 （　 　 ） ２．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。 （　 　 ） ３．测试装置的灵敏度越高，其测量范围越大。 （　 　 ） ４．粗大误差具有随机性，可采用多次测量，求平均的方法来消除或减少。 （　 　 ） ５．被测量的真值是客观存在的，然而却是无法获得的。 （　 　 ） ８１ 四、问答题 １．什么是测量误差？ 测量误差有哪几种表示方法？ 怎样减少测量误差？ ２．测量误差的来源有哪些？ ３．误差按性质分为哪几种？ 各有什么特点？ ４．电子测量的内容有哪些？ ５．简述 ５Ｓ 管理模式的具体内容。 五、综合题 １．用一内阻为 Ｒ Ｉ 的万用表测量如下图所示电路 Ａ、Ｂ 两点间电压，设 Ｅ ＝ １２ Ｖ， Ｒ１ ＝ ５ ｋΩ，Ｒ２ ＝ ２０ ｋΩ，求： （１）如 Ｅ、Ｒ１、Ｒ２ 都是标准的，不接万用表时 Ａ、Ｂ 两 点间的电压实际值 ＵＡ 为多大？ （２）如果万用表内阻 Ｒ１ ＝ ２０ ｋΩ，则电压 ＵＡ 的示值 相对误差和实际相对误差各为多大？ （３）如果万用表内阻 Ｒ１ ＝ １ ＭΩ，则电压 ＵＡ 的示值 相对误差和实际相对误差各为多大？ ９１ 　 　 ２．检定一只 １．５ 级电流表 ５ ｍＡ 量程的满度相对误差。 现有下列几只标准电流表，问 选用哪只最适合，为什么？ （１）０．２ 级 １０ ｍＡ 量程；（２）０．５ 级 １０ ｍＡ 量程； （３）０．１ 级 １００ ｍＡ 量程。 ３．有一个 １０ Ｖ 标准电压，用 １００ Ｖ 挡，０．５ 级和 １５ Ｖ 挡，２．５ 级的两块万用表测量，问 哪块表测量误差小？ ４．按数字修约规则处理下列各数，使之保留 ３ 位有效数字。 １．３７５ ５８ ３５０．０ 　 ０．００２ ６４５ ０１ ５４．７９５ 　 ５ ９９９．８ ２１ ０００ ０１９．９８５ ０ 　 ２６．３６５ ４ ４１．２３５ ４５ 　 ７．１３６ １ ２５．５５５ ０５ 　 ０．０００ ３４８ 　 ５．改正下列数据的写法。 ①４２０ ｋＨｚ±２．５ Ｈｚ　 　 　 　 　 　 　 　 ②３８２．０５ Ｖ±０．４ Ｖ ③１５０ Ｖ±１５．０ ｍＶ ④２０．２０ ｋＨｚ±２．２ Ｈｚ ０２ 电子测量技术与仪器辅导与练习参考答案 项目一 走进电子测量世界 课堂练习 一、填空题 1、数值 单位 2、电子技术理论 电子测量仪器和设备 电量或非电量 2、电压 4、直接测量 间接测量 组合测量 5、测量结果 6、测量误差 7、系统误差 随机误差 粗大误差 8、绝对误差 相对误差 9、满度相对误差 10、电压 11、模拟式电压表 毫伏表 数字式电压表 12、电子计数式频率计 石英钟 数字式相位计 13、低频和高频信号发生器 脉冲信号发生器 函数信号发生器 14、电桥 Q 表 RLC 测试仪 15、失真度仪 频谱分析仪 16、清扫 素养 素养问题 17、定点 定量 定容 18、 0.1、 0.2、 0.5 、1.0、 1.5、 2.5、 5.0 18、测量结果 20、直接测量 21、-2.5% 22、0.96 23、绝对误差 二、判断题 1~5：√XXXX 6~10：XXXXX 11~15：X√X√√ 16~20:√XXX√ 21~26:√√√√X√ 三、选择题 1~5：CABDC 6~10：BBCCD 11~15：DCBCA 16~20: DDCBB 21~25:ABCBB 26：A 27：C 四、简答题 1、电子测量是指以电子技术（模拟或数字）为理论依据，以电子测量仪器和设备 为手段，以电量或非电量为对象所进行的测量。 测量内容包括：元器件参数的测量 如电阻器的阻值、电容器的容量、晶体管和集成电路的参数等；基本量的测量如电压、 电流、功率和电场强度等；电信号特性的测量 如电信号的波形、幅度、相位、周期、频 率、相位等；电路性能指标 如灵敏度、增益、带宽、信噪比等；特性曲线的显示如频率 特性、器件特性等。 2、特点：测量频率范围宽；测量量程宽；测量准确度高；测量速度快；可以进行 遥测；可以实现测试智能化和测试自动化。意义：①决定测量值是否有意义；②科学生 产水平的提高，对测量误差的要求越来越高。 3、直接测量，间接测量，组合测量。组合测量。 4、测量结果与被测对象的真实状况之间的偏差；测量误差的表示方法有两种：绝 对误差和相对误差。 5、各种模拟式电压表、毫伏表、数字式电压表等。 6、相对误差可以说明测量的准确程度，可分为实际相对误差、示值相对误差、满 意度相对误差和分贝相对误差。 7、5S 包括整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SETKETSU）、素 养（SETKETSU）5 个项目。 8、 序 号 种类 仪器仪表举例 1 电压测量仪器 各种模拟式电压表、毫伏表、数字式电压表等 2 频率、时间、相位测量 仪器 电子计数式频率计、石英钟、数字式相位计等 3 电路参数测量仪器 电桥，Q 表，R、L、C 测试仪，晶体管或集成电路 参数测试仪、图示仪等 4 测试用信号源 各类低频和高频信号发生器、脉冲信号发生器、函 数发生器等 5 信号分析仪器 失真度仪、频谱分析仪等 6 波形测量仪器 通用示波器、多踪示波器、多扫描示波器、取样示 波器等 8、答：（１）元器件参数的测量 （２）基本量的测量 （３）电信号特性的测量 （４） 电路性能指标 （５）特性曲线的显示 五、综合题 1、解：对 C1： %2%100 2000 40 1   A 对 C2：γA2＝±5% 因为γA1＜γA2 ，所以 C2 的误差大些。 2、 解：ΔU＝5.42－5.60＝－0.18V γx＝－0.18/5.42＝－3.32% γA＝－0.18/5.60＝－3.21% 3、解：ΔX＝±5%×1200＝±60Ω 实际值范围是：1200Ω±60Ω 4、解：ΔXm＝±2.5%×100＝±2.5V Δx＝50－48＝2V＜2.5V 电压表合格。 5 、解：Δxm＝±1%×100＝±1μA rx1＝Δx1/ x1＝±1/80＝±1.25% rx2＝Δx2 / x2＝±1/40＝±2 .5% 6、 解：Δx1＝Δxm1＝rm1×xm1＝±1.5%×10＝±0.15V r1＝Δx1/x1＝±0.15/8＝±1.88% Δx2＝Δxm2＝rm2×xm2＝±1.0%×50＝±0.5V r2＝Δx2/x2＝±0.5/8＝±6.25% r1＜r2 ，选用准确度 sl＝1.5 电压表测量结果较为准确。 7、解：86.372 4→86.4 8.914 5→8.91 3.175 0→3.18 0.003125→0.00312 59 450→5.94×104 8、解：甲同学： %1%100 5.0505.50 1     A X VAXX A 乙同学 %7.0%100 7.01007.100 1     A X VAXX A 乙同学测量准确度高。 9、解： %23.3%100 %33.3%100 1.031.3        X X A X kAXX X A   10、解： %44.0%100 250 1.1%100 1.1220%5.0     Xm X VAX m A   应选用 0.2 级 11 、 三相 保险 座 电源输入指示 漏电断 路器 电源输出指示 交流电压 电压换相开关 三相电源 输出插口 函数 发生 脉冲 直流稳压 稳流电流 5V直流稳 压电流 低压交流电流 单相电 源插座 组 可调交直流电源 单元检测题 (一) 填空题 1. 有界、对称、抵消；2. 5.82V 15.7V 3. 绝对误差与满量程之比 量程满度值 测 量真值 4. 0.1 5.0 5. 6. 一般无法得到 7. 0.25 8. 2 转 / 分钟，0.01 ％。9. 系统、随机、粗大 10. 模拟，数字 (二) 选择题 1A、2A、3A、4B、5B (三) 判断题 1-5： (四) 问答题 1．答：测量误差——出现测量结果与实际值（真值）有差异，这种差异称为测量误差。 测量误差按表示方法分类有绝对误差、相对误差、允许误差。分清误差的来源，按各种误差 的克服办法去减小误差，这是最根本的途径和最有效的措施。一是减小方法误差，二是减小 使用误差，三是减小人身误差，四是减小仪器误差，五是正确处理误差数据。 2. 答：测量误差的表示方法有：绝对误差和相对误差两种；测量误差的来源主要有：（1） 仪器误差（2）方法误差（3）理论误差（4）影响误差（5）人身误差。 3. 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。 4.答： 测量内容包括：元器件参数的测量，如电阻器的阻值、电容器的容量、晶体管和集 成电路的参数等；基本量的测量如电压、电流、功率和电场强度等；电信号特性的测量，如 电信号的波形、幅度、相位、周期、频率、相位等；电路性能指标，如灵敏度、增益、带宽、 信噪比等；特性曲线的显示，如频率特性、器件特性等。 5．5S 包括整理、整顿、清扫、清洁、素养 5 个项目 (五) 综合题 1．解：（1）A、B 两点间的电压实际值 V6.9k20 k20k5 12E 2 21      R RR U AB （2）当 RI＝20kΩ时，测量值为： k20//k20 k20//k20k5 12 // // E 2 21     I I AB RR RRR U V0.8k10 k10k5 12    示值相对误差为： %20 0.8 6.90.8      Ux U x 实际相对误差为： %17 6.9 6.90.8      UA U A （3）当 RI＝1MΩ时，UAB测量值为： M1//k20 M1//k20k5 12 // // E 2 21     I I AB RR RRR U V56.9k6.19 k6.19k5 12    示值相对误差 %42.0 56.9 6.956.9      Ux U x 实际相对误差为 %42.0 6.9 6.956.9      UA U A 由此可见，当电压表内阻越大，测量结果越准确。 2. 解：计算出三块表的相对误差，选相对误差最小一个。 表 1： %4.0%100 5 02.0%100 02.010%2.0       A X mAXX A mm   表 2： %1%100 5 05.0%100 05.010%5.0       A X mAXX A mm   表 3: %2%100 5 1.0%100 1.0100%1.0       A X mAXX A mm   选表 1。 3. 解： 表 1： %5%100 10 5.0%100 5.0100%5.0       A X VXX A mm   表 2： %75.3%100 10 375.0%100 375.015%5.2       A X VXX A mm   选表 2 4. 1.38 2.65X10-3 6.00X103 2.64X101 7.14 3.48X10-4 5.84X10 5.48X101 2.10X107 4.12X101 2.56X101 5. HzHz mVmV VV HzH 2.20.20200 0.150.150000 40.005.382 5.2z0.420000     项目二 直流稳压电源 课堂练习题 一、 填空题 1. 直流电源 都随时间变化而变化 2. 并联型稳压电源 串联型稳压电源