第4章 时间频率测量综述.ppt

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第4章 时间频率测量综述

;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

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