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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例 5.6 其他测量频率的方法 习 题 五 5.1 概 述 一、时间、频率的基本概念 1．时间的定义与标准 时间的基本单位是秒s。常用日、星期、月、年；毫秒(ms)、微秒(μs)、纳秒(nS)、皮秒(ps)。 两种含义：一是指“时刻”；二是指“间隔” 。 2．时间基准 1）世界时（UT）秒 以地球自转周期的1/86400； 2）历书时（ET）秒 地球公转19747； 3）原子时（AT）秒 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9192631770个周期所持续的时间 4）协调世界时（UTC）秒 折中，用闰秒来修正 3．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描述，即 整个电磁频谱有各种各样的划分方式，下表给出了国际无线电咨询委员会International Radio Consultative Committee（CCIR）规定的频率划分范围。 4．标准时频的传递 在实际生活、工作、科学研究中，统一的时间频率标准非常重要。 “北京时间”，由我国铯原子时频标制定的。 “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9192631770个周期所持续的时间” 方法： 1）本地比较法； 2）发送接收标准电磁波法。 二、频率测量方法概述 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。 在实验室中研究频率对谐振回路、电阻值、电容的损耗角等的影响时，能将频率测到 量级的精确度就足够了； 广播发射机的频率测量，其精确度应达到 量级； 单边带通信机则应优于 量级； 各种等级的频率标准，则应在 量级 根据测量方法的原理，对测量频率的方法大体上可作如下分类： 5.2 电子计数法测量频率 一、电子计数法测频原理 若某一信号在T 秒时间内重复变化了N次，则根据频率的定义，可知该信号的频率fx为 通常T取ls或其它，如l0s，0.1s，0.0ls等等。 图5.2-1(a)是计数式频率计测频的框图。它主要由下列三部分组成。 二、误差分析计算 在测量中，误差分析计算是不可少的。理论上讲，不管对什么物理量的测量，不管采用什么样的测量方法，只要进行测量，就有误差存在。 误差分析的目的就是要找出引起测量误差的主要原因，从而有针对性地采取有效措施，减小测量误差，提高测量的精确度。下面我们来分析电子计数测频的测量误差。 由式(5.2-1)，得 1．量化误差—±1误差 在测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相关的，即是说它们在时间轴上的相对位置是随机的。这样，既便在相同的主门开启时间T(先假定标准时间相对误差为零)内，计数器所计得的数却不一定相同，这便是量化误差(又称脉冲计数误差)即±1误差产生的原因。 图5.2-2中T为计数器的主门开启时间，Tx为被测信号周期，△t1为主门开启时刻至第一个计数脉冲前沿的时间(假设计数脉冲前沿使计数器翻转计数)， △t2为闸门关闭时刻至下一个计数脉冲前沿的时间。设计数值为N(处在T区间之