第4章 时间频率测量综述.ppt

;4.1 概述;4.1.1 时间、频率的基本概念;2) 时频测量的特点;各种测量方法有着不同的实现原理，其复杂程度不同。 各种测量方法有着不同的测量准确度和适用的频率范围。 数字化电子计数器法是时间、频率测量的主要方法，是本章的重点。 ;4.1.2 电子计数器概述;1）电子计数器的分类;2）主要技术指标;;3）电子计数器的发展;;4.2 时间与频率标准;4.2.1 时间与频率的原始标准;1）天文时标;2）原子时标;2）原子时标;2）原子时标;4.2.2 石英晶体振荡器;1）组成;2）指标;4.3 时间和频率的测量原理;4.3.1 模拟测量原理; ( 2）电桥法：利用电桥的平衡条件和频率有关的特性来进行频率测量,通常采用如下图所示的文氏电桥来进行测量。 调节R1、R2使电桥达到平衡，则有;令平衡条件表达式两端实虚部分别相等，得到： 和 于是，被测信号频率为： 通常取R1=R2=R, C1=C2=C，则 测量准确度：受??路中各元件的精确度、判断电桥平衡的准确程度（取决于桥路谐振特性的尖锐度即指示器的灵敏度）和被测信号的频谱纯度的限制，准确度不高，一般约为±(0.5～1)%。 ;2）比较法;4.3.2 数字测量原理;;4.3.2 数字测量原理;2）通用计数器的基本组成;2）通用计数器的基本组成;;4.4 电子计数器的组成原理和测量功能;1）A、B输入通道;1）A、B输入通道;2）主门电路;3）计数与显示电路;3）计数与显示电路;4）时基产生电路;4）时基产生电路;;4.4.2 电子计数器的测量功能;1）频率测量;4.4.2 电子计数器的测量功能;◆注意：频率较高者由A通道输入，频率较低者由B通道输入。 ◆ 提高频率比的测量精度： 扩展B通道信号的周期个数。 例如：以B通道信号的10个周期作为闸门信号，则计数值为： ,即计数值扩大了10倍，相应的测量精度也就提高了10倍。为得到真实结果，需将计数值N缩小10倍（小数点左移1位），即 ◆应用：可方便地测得电路的分频或倍频系数。;3）周期的测量 ◆原理：“时标计数法”周期测量。 对被测周期Tx，用已知的较小单位时间刻度T0（“时标”）去量化，由Tx所包含的“时标”数N即可得到Tx。即 该式表明，“时标”的计数值N可表示周期Tx。也体现了时间间隔（周期）的比较测量原理。 ◆实现：由Tx得到闸门；在Tx内计数器对时标计数。 ——Tx由B通道输入，内部时标信号由A通道输入（A通道外部输入断开）。;◆原理框图： ◆例如：时标T0=1us，若计数值N=10000，则显示的Tx为“10000”us，或“10.000”ms。如时标T0=10us，则计数值N=1000，显示的Tx为 “10.00”ms。◆测量速度与分辨力：一次测量时间即为一个周期Tx，Tx愈大(频率愈低)则测量时间愈长；计数值N与时标有关，时标愈小分辨力愈高。;4）时间间隔的测量 ◆时间间隔：指两个时刻点之间的时间段。在测量技术中，两个时刻点通常由两个事件确定。如，一个周期信号的两个同相位点（如过零点）所确定的时间间隔即为周期。 ◆两个事件的例子及测量参数还有： 同一信号波形上两个不同点之间?脉冲信号参数；两个信号波形上，两点之间?相位差的测量；手动触发?定时、累加计数。 ◆ 测量方法：由两个事件触发得到起始信号和终止信号，经过门控双稳态电路得到“门控信号”，门控时间即为被测的时间间隔。在门控时间内，仍采用“时标计数”方法测量（即所测时间间隔由“时标”量化）。 ;4）时间间隔的测量;◆ 触发极性选择和触发电平调节：B、C输入通道都设置有触发极性(+、-)和触发电平调节，以完成各种时间间隔的测量。如下图的脉冲参数测量。;4）时间间隔的测量;4.4.2 电子计数器的测量功能;4.5 电子计数器的测量误差;4.5.1 测量误差的来源;1）量化误差;4.5.1 测量误差的来源;;4.5.1 测量误差的来源;4.5.2 频率测量的误差分析;1）误差表达式;4.5.2 频率测量的误差分析;4.5.2 频率测量的误差分析;4.5.3 周期测量的误差分析;4.5.3 周期测量的误差分析;;4.5.3 周期测量的误差分析;4.5.3 周期测量的误差分析;;4）触发误差;4.6.1 多周期同步测量技术 1）倒数计数器； 2）多周期同步法 4.6.2 模拟内插法 1）内插法原理； 2）时间扩展电路 4.6.3 游标法 4.6.4 平均法;4.6.1 多周期同步测量技术;1）倒数计数器;10T’x;4.6.2 模拟内插法;4.6.2 模拟内插法;4.6.2 模拟内插法;◆例如，扩展器控制的开门时间为T1的1000倍(k取999)， 即： T’1＝T1＋999T1＝1000T1