频率与时间测量.pptVIP

第6章 频率与时间测量 6.1 频率与时间测量的特点与方法 6.1.1 频率与时间测量的特点 与其他各种物理测量相比，频率与时间测量具有如下特点：  （1） 时频测量具有动态性质。 （2） 测量精度高。 （3） 测量范围广。 （4） 频率信息的传输和处理比较容易。 6.1.2 频率测量的方法 出现并得到过应用的测频方法与仪器主要有以下几种：  （1） 谐振法： 利用LC回路的谐振特性进行测频(如谐振式波长表可测无源LC回路的固有谐振频率）, 测频范围为0.5~1500 MHz。 （2） 外差法： 改变标准信号频率，使它与被测信号混合，取其差频，当差频为零时读取频率。这种外差式频率计可测高达3000 MHz的微弱信号的频率，测频精确度为10-6左右。 （3） 示波法： 在示波器上根据李沙育图形或信号波形的周期个数进行测频。这种方法的测量频率范围从音频到高频信号皆可。 （4） 电子计数器法： 直接计数单位时间内被测信号的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。这种方法测量精确度高、快速，适合不同频率、不同精确度测频的需要。 6.1.3 电子计数器测频法原理 计数是电子计数器最基本的功能。因此，尽管电子计数器的种类很多，但其基本的工作原理可用图6.1所示的简化方框图加以说明。 当把周期为TA的脉冲信号由“1”端加入后，假设在闸门信号的上升沿主门打开，计数器对输入脉冲信号进行累加计数，在闸门信号的下降沿主门关闭，计数器停止计数，显然计数器所计之数N为 6.2 通用电子计数器 6.2.1 通用电子计数器的主要技术性能  用于测频的通用电子计数器其主要技术性能包括： （1） 测试性能：仪器所具备的测试功能，如测量频率、周期、频率比等。 （2） 测量范围：仪器的有效测量范围。在测频和测周期时，测量范围不同。测频时要指明频率的上限和下限； 测周期时要指明周期的最大值和最小值。 （3） 输入特性：通用电子计数器一般由2~3个输入通道组成，需分别指出各个通道的特性，包括： 输入耦合方式： 有AC和DC两种耦合方式。在低频和脉冲信号计数时宜采用DC耦合方式。 （4） 测量准确度：常用测量误差来表示，主要由时基误差和计数误差决定，时基误差由内部晶体振荡器的稳定度确定。 表6.1概括了以上三类振荡器的频率稳定度。 （5） 闸门时间和时标： 由机内时标信号源所能提供的时间标准信号决定。根据测频和测周期的范围不同，可提供的闸门时间和时标信号有多种供选择，如通常的0.01 s、0.1 s、1 s、10 s等。 （6） 显示及工作方式： ? 包括显示位数、显示时间、显示方式等。 显示位数： 可显示的数字位数，如常见的8位。 显示时间： 两次测量之间显示结果的时间，一般是可调的。 显示方式： 有记忆和不记忆两种显示方式。记忆显示方式只显示最终计数的结果，不显示正在计数的过程。实际上显示的数字是刚结束的一次测量结果，显示的数字保留至下一次计数过程结束时再刷新。不记忆显示方式可显示正在计数的过程。但多数计数器没有这种显示方式。 （7） 输出： 包括仪器可输出的时标信号种类、输出数据的编码方式及输出电平等。 6.2.2 通用电子计数器的测量功能 1. 频率测量 频率的测量实际上就是在单位时间内对被测信号的变化次数进行累加计数。其原理框图如图6.2所示。 设开门时间为T，在时间T内，从主门通过的脉冲个数为N，则被测信号的频率fx为 用E312A型通用计数器测一输入频率fx=100 000 Hz的信号，显示电路所显示读数随闸门时间的不同而不同，见表6.2。   2. 周期测量 周期是频率的倒数，因此周期的测量和频率的测量正好相反。其原理框图如图6.3所示。 设被测信号的周期为Tx，时标信号的周期为To，在时间Tx内，有N个时标脉冲通过主门，则被测信号的周期为 Tx =N To （6-3） 它实际上是多个被测周期的平均值，即 （6-4）  3. 时间间隔测量 时间间隔测量和周期的测量都是测量信号的时间，因此测量电路大体相同，所不同的是测量时间间隔需要B、C两个通道分别送出起始和停止信号去控制门控双稳电路以形成闸门信号，其工作原理如图6.4所示。 若计数器在主门打开时间内计得脉冲个数为N，则B和C两脉冲信号之间的时间间隔为tB-C=NTo