电子测量技术基础(张永瑞)(版).pptVIP

　改进的差频法即双重差拍法。 该法能避免差频法由于听不到哑区的频率变化所引起的误差。 双重差拍法测频的原理是： 先将待测频率fx信号与本振频率fl信号通过混频器形成其频率为二者差频F的音频信号， 再将该信号与一个标准的音频振荡器输出信号在线性元件上进行叠加。 通过“拍”现象准确地测出F值， 从而可得 fx=fl±F　　　　　　　　　(5.6-17) 若增加一点fl时F亦增加， 则说明原来flfx, 故fx=fl－F, 反之亦然。 　　双重差拍法是先差后拍， 实际上它也是一种微差法。 只要高低两个振荡器频率和被测频率的稳定度高， 其测量精确度就可以很高。 对此法也可做某些推广， 当差出F后， 不一定非用拍频法测量F， 也可用其他方法来测量(如电子计数器法等)。 事实上， 这种方法也是构成频率计数器扩展量程的基础。 　　差频法测量频率的误差是很小的， 一般可优于10-5量级。 突出优点----灵敏度非常高， 最低可测信号电平达0.1~1 μV， 这对微弱信号频率的测量是很有利的。 　　3. 用示波器测量频率和时间间隔 　　李沙育图形测频法。 在示波器的Y通道和X通道分别加上不同信号时， 示波管屏幕上光点的径迹将由两个信号共同决定。 如果这两个信号是正弦波， 则屏幕上的图形将取决于不同的频率比以及初始相位差而表现为形状不同的图形， 这就是李沙育图形。 图5.6-10画出了几种不同频率比、 不同初相位差的李沙育图形。 图5.6-10　不同频率比和相位差的李沙育图形 　　可见， 屏幕上光迹的运动规律反映了偏转系统所加信号的变化规律。 如果两个信号的频率比， 即fY∶fX=m∶n(m、 n为整数)， 那么在某一相同的时间间隔内垂直系统的信号改变m个周期时， 水平系统的信号恰好改变n个周期， 荧光屏上呈现稳定的图形。 由于垂直偏转系统信号改变一周与水平轴有两个交点， 因此m个周期与水平轴有2m个交点。 与此相仿， 水平系统信号的n个周期与垂直轴有2n个交点。 　　于是我们可以由示波器荧光屏上的李沙育图形与水平轴的交点nX以及与垂直轴的交点nY来决定频率比， 即 (5.6-18) 　　若已知频率信号交于X轴， 待测频率信号交于Y轴， 则由式(5.6-18)可得 (5.6-19) 　　例如， 图5.6-10右下角李沙育图形与水平轴交点数nX=6， 与垂直交点数nY=4, 因此fY=(6/4)fx=(3/2)fx。 　　当两个信号频率之比不是准确地等于整数比时， 例如fY=(m/n)(fX+Δf), 且Δf很小， 这种情况的李沙育图形与fY=(m/n)fX时的李沙育图形相似。 不过由于存在Δf， 等效于fY、 fX两信号的相位差不断随时间而变化， 将造成李沙育图形随时间t慢慢翻动。 当满足(m/n)Δf · t=N时， 完成N次翻转(N=0, 1, …)， 因此数出翻转N次所需要的时间t就可确定Δf， 即 (5.6-20) Δf的取值符号可通过改变已知频率fX进行多次重复测量来决定。 若增加fx时， 李沙育图形转动变快， 表明(m/n)fXfY， 则Δf应取负号； 反之， 则应取正号。 在特殊情况下(fX≈fY, m=n时)， 李沙育图形是一滚动的椭圆， 这时仍按式(5.6-20)计算Δf， 则被测频率为 fY=fX±Δf (5.6-21) 　　几点说明: 当两信号频率比很大时， 屏幕上的图形将变得非常复杂， 光点的径迹线密集， 难以确定图形与垂直或水平直线的交点数， 尤其是存在Δf图形转动的情况更是如此。 所以， 一般要求被测频率和已知频率之比最大不超过10∶1， 最小不低于1∶10； 要求fX、 fY都十分稳定才便于测量操作， 使测量精确度较高。 李沙育图形测频法一般仅用于测量音频到几十兆赫兹范围的频率， 测量的相对误差主要取决于已知的标准频率的精确度和计算Δf的误差。 　　时间间隔(周期是特殊的时间间隔)是一个时间量， 用示波法来测量， 非常直观。 这里以内扫描法测时间间隔为例介绍其测试原理。 图5.6-11　用示波法测量时间间隔 　　在未接入被测信号前， 先将扫描微调置于校正位， 用仪器本身的校正信号对扫描速度进行校准。 接入被测信号， 将图形移至屏幕中心区， 调节Y轴灵敏度及X轴扫描速度， 使波形的高度和宽度均较合适。 在波形上找到要测时间间隔所对应的两点， 如A点、 B点。 读出A、 B两点间的距离x，