电子测量技术基础(版)西电张永瑞.PPTVIP

图5.6-2(a)串联谐振电路的固有谐振频率为 (5.6-5) 　　当f0和被测信号频率fx相等时， 电路发生谐振。 此时， 串联接入回路中的电流表 A 将指示最大值I0。 当被测频率偏离f0时， 指示值下降， 据此可以判断谐振点。 图5.6-2(b)并联谐振电路的固有谐振频率近似为 (5.6-6) 　　当f0和被测信号频率fx相等时， 电路发生谐振。 此时， 并联接于回路两端的电压表 V 将指示最大值U0。 当被测频率偏离f0时， 指示值下降， 据此判断谐振点。 　　图5.6-2(a)回路中电流I与频率f的关系， 图(b)回路中两端电压U与频率f的关系分别如图5.6-3(a)、 (b)所示。 图5.6-3(a)、 (b)分别称做串联谐振电路与并联谐振电路的谐振曲线。 图5.6-3　谐振电路的谐振曲线 　　被测频率信号接入电路后， 调节图5.6-2(a)或图(b)中的C(或L)， 使图(a)中电流表或图(b)中电压表指示最大， 表明电路达到谐振。 由式(5.6-5)或式(5.6-6)可得 (5.6-7) 其数值可从调节度盘上直接读出。 谐振法测量频率的原理和测量方法都是比较简单的， 应用较广泛。 　　这种测频方法的测量误差主要由下述几方面的原因造成：　(1) 式(5.6-6)表述的谐振频率计算公式是近似计算公式， 因此， 用该式来计算， 其结果会有误差是必然的， 只不过是误差大、 误差小的问题。 回路中实际电感、 电容的损耗越小， 也可以说回路的品质因数Q越高， 由此式计算的误差越小。 　　(2) 由图5.6-3(a)谐振曲线可以看出， 当回路Q值不太高时， 靠近谐振点处曲线较钝， 不容易准确找出真正的谐振点A。 例如若由于调谐不准把B点误认为谐振点， 则串联在回路的电流表读数I与真正谐振时的读数I0就存在偏差ΔI， 由此也就引起频率偏差Δf， 如图5.6-3(a)所示。 用电压表判断谐振点时， 也有类似的情况。 如果仅考虑量化误差， 则可以证明n次测量的相对误差平均值为 (5.4-4) 即误差为单次测量的1/ 。 测量次数n越大， 其相对误差平均值越小， 测量精确度越高。 但n大， 所需测量时间越长(需要机时多)， 与现代高科技中所要求的实时测量、 实时处理、 实时控制有矛盾。 这种方法只有在近似自动快速测量实现的条件下才得以广泛使用。 　　必须说明， 要使平均测量技术付诸实用， 应保证闸门开启时刻和被测信号之间具有真正的随机性。 在实际测量中， 可以采用如图5.4-4所示的方法， 即利用齐纳二极管产生的噪声对标准频率进行随机相位调制， 以使标准频率有随机的相位抖动。 图5.4-4　时基脉冲的随机调相 5.5　典型通用电子计数器E-312 　　电子计数器测频率、 周期、 时间间隔的原理是相似的， 所用主要部件也相同。 因此， 一般做成通用仪器， 称为“通用计数器”或“电子计数式频率计”， 可以用来测量待测信号的频率、 周期、 时间间隔、 脉冲宽度、 频率比等。 若配置必要的插件， 则还可以测量信号相位、 电压等。 　　本节以典型的E-312型电子计数式频率计为例， 介绍电子计数式频率计的工作原理。 5.5.1　E-312型电子计数式频率计的主要技术指标 　　(1) 晶振频率： 1 MHz， 频率精确度为2×10-7。 　　(2) 测量频率范围： 10 Hz~10 MHz。 　　(3) 闸门时间： 1 ms、 10 ms、 0.1 s、 1 s、 10 s五挡。 　　(4) 测量周期范围： 1 μs~1 s。 　　(5) 时基频率周期： 0.1 μs、 1 μs、 10 μs、 100 μs、 1 ms五种。 　　(6) 周期倍乘： ×1、 ×10、 ×102、 ×103、 ×104五挡。 　　(7) 显示： 七位数字显示。 5.5.2　E-312型电子计数式频率计的原理 　　图5.5-1是该频率计的原理框图。 S1为功能选择开关， 简称为“功能”开关， 它由三个八挡位的分开关即S1-1、 S1-2、 S1-3组成。 S1-1、 S1-2、 S1-3分别置于A、 B、 C三个通道中。 当S1置“1”~“8”位即S1-1、 S1-2、 S1-3同时置“1”~“8”位时的功能分别为： “1”位为计数； “2”位为A/(B-C)， 即测量B、 C通道输入的脉冲之间A通道输入信号脉冲的个数。 　　“3”位为A/B， 即测量A通道输入信号频率与B通道输入信号频率之比； “4”位为自校； “5”位为频率A， 即测量A通道输入信号的频率； “6”位为时间B-C， 即测量B、 C两通道输入信号之间的时间间隔； “7”位为时间B， 即测量B通道输入信号任意两时刻之间的间隔； “8”位为周期B，