电子测量原理第四章PPT学习教案

1、会计学1电子测量原理第四章电子测量原理第四章都转换为时频测量。自动化程度高测量速度快第1页/共98页差频法拍频法示波法电桥法谐振法比较法直读法李沙育图形法测周期法模拟法频率测量方法数字法电容充放电法电子计数器法第2页/共98页第3页/共98页4.1.2 4.1.2 电子计数器概述电子计数器概述第4页/共98页7包括显示位数及显示方式等。第5页/共98页第6页/共98页第7页/共98页转的季节性变化（影响自转速率）作修正得到。准确度为3108。n历书时（ET）：以地球绕太阳公转为标准，即公转周期（1年）的31 556 925.9747分之一为1秒。参考点为1900年1月1日0时（国际天文学会定义

2、）。准确度达1109。于1960年第11届国际计量大会接受为“秒”的标准。第8页/共98页式中，h=6.625210-27为普朗克常数，En、Em为受激态的两个能级，fn-m为吸收或辐射的电磁波频率。第9页/共98页当于62万年1秒)，并仍在提高。第10页/共98页n第11页/共98页A AG GC C放放大大器器温温度度控控制制隔隔离离放放大大器器加加热热器器传传感感器器输输出出频频率率调调整整晶晶体体电电路路绝绝热热层层第12页/共98页第13页/共98页确度(0.251)%。f f x xM ML LI IC C012xffL C012xffLC第14页/共98页R R3 3R R4 4

3、R R1 1R R2 2C C1 1C C2 2f fx x1 2 1 2122xxfRRCCx1x2jjCC143211（R +）R （）R1RIf第15页/共98页即指示器的灵敏度）和被测信号的频谱纯度的限制，准确度不高，一般约为(0.51)%。312214RRCRCR1x22x110RCRC1212122xxfR R C C12xfRC第16页/共98页xsfN f第17页/共98页第18页/共98页“闸门时间”）即为采样时间。测时间（间隔）时，闸门开启时间即为被测时间。与与门门T TA AT TB BT TA AT TB BA AB BC C第19页/共98页第20页/共98页果）以数

4、字方式显示出来。n时基产生电路：产生机内时间、频率测量的基准，即时间测量的时标和频率测量的闸门信号。n控制电路：控制协调整机工作，即准备测量显示。第21页/共98页第22页/共98页与与门门T TA AT TB BT TA AT TB BA AB BC C第23页/共98页第24页/共98页第25页/共98页第26页/共98页第27页/共98页准备期 （ 复零，等待） 测量期 （开门，计数） 显示期（关门，停止计数）第28页/共98页TNfxssNfNfTxsxsf .TTTN第29页/共98页放 大 、 整形闸门门控电路计数显示Afx分 频 电路时基TsBCDDTsABC第30页/共98页B

5、AABTfNTf第31页/共98页1 0ABfNf1010BAABTfNTf第32页/共98页0 xTNT第33页/共98页第34页/共98页第35页/共98页第36页/共98页VBVc起始停止开 门 时间C(50%)B(50%)起始停止开 门 时间VBVcB(50%)C- (50%)(50%) B+ (50%) C +(50%) (50%) C(90%)闸 门 信号关 门 信号开 门 信号B (10%)第37页/共98页221tt 第38页/共98页放大、整形晶振放大、整形闸门计数器显示门控电路分频电路T0Ts0sTNT第39页/共98页第40页/共98页12xsNfTtt 12,sxxxT

6、NTTttT 12(1)(1)xsxNTTttNT 1211sxTttNNT 12tt、12tt 第41页/共98页第42页/共98页第43页/共98页xsxsffNfNfN1N scscffffssxxTNT fT1xcxsxcfffT ff 第44页/共98页第45页/共98页1xcxsxcfffT ff xsfTNNN11第46页/共98页注意：该例中，当选择闸门时间Ts1s时，要求标准频率误差优于1107 （即比量化误差高一个数量级），否则，标准频率误差在总测量误差中不能忽略。6610110111xxff第47页/共98页由测周的基本表达式： 根据误差合成公式，可得： 式中， 和 分别

7、为量化误差和时标周期误差。 由 (Tc为晶振周期，k为倍频或分频比)， 有： 而计数值N为： 所以，00TTNNTTxxxcNkNT f0 xTN TccxxccxccTfTkkTT fTT ff 1NNN00TT0cTkT00ccccTTfTTf 0 xxxccTTT fNTkTk第48页/共98页ccxxccxccTfTkkTT fTT ff 第49页/共98页sxTNT0 xTNT0smmTTTT0msTTT01msfTT第50页/共98页第51页/共98页1TxxTTTsinxmxvVttanxBxvVdvdttannVTtan第52页/共98页22)(12sin12cosmBxmBx

8、mxBxmxvvxVVTVtVTtVdtdvtgBxta n2nxnmVTVTV12TT、22122xnnmTVTTTV第53页/共98页第54页/共98页第55页/共98页NA无1误差，NB存在1误差，但一般NB较大，1/ NB较小。第56页/共98页输输入入信信号号起起始始终终止止时时钟钟脉脉冲冲xT1T0T2T第57页/共98页01201200 xNNTTTTNk000TN0/k第58页/共98页整整形形、门门控控C C恒恒流流源源1kT1T起起始始控控制制信信号号CKTICTI1211同理也可以采取同样方法对第59页/共98页2021000N TT 12x00)1000NNTN（第60

9、页/共98页第61页/共98页起起始始脉脉冲冲停停止止脉脉冲冲输输入入信信号号开开门门脉脉冲冲（Q Q1 1）( (R R- -S S触触发发器器) )开开门门脉脉冲冲（Q Q2 2）( (D D触触发发器器) )主主时时钟钟（F F0 01 1）游游标标脉脉冲冲1 1（F F0 02 2）游游标标脉脉冲冲2 2（F F0 02 2）x01 12 23 34 45 56 67 78 89 96 6N N2 2= =6 6N N0 0= =8 8N N1 1= =4 4T T0 01 1T T0 02 2T T0 02 2符符合合点点2 2符符合合点点1 11 12 23 34 45 51 12

10、 23 34 45 512游标法示意图12、11 011 02N TN T11020110()N TTNT第62页/共98页22020120()N TTNT012001120()xN TNNT010100201TTKTTT020111TTK00201011TTTTK011200112001()()xTNNN TNNNTKK01012()TN KNNK游标法使用时要注意几个问题（P170）第63页/共98页第64页/共98页121111.nNNNN121111.nNNNN11xxxxTfTfNn 11niiNNn1/n第65页/共98页第66页/共98页基基准准振振荡荡器器倍倍频频器器1 10

11、0M MH Hz z具具有有变变容容调调相相器器的的1 10 0M MH Hz z回回路路K KA AG GC C放放大大器器E E齐齐纳纳噪噪声声源源5 50 00 0M MH Hz z已已调调制制时时基基脉脉冲冲5 50 0第67页/共98页第68页/共98页第69页/共98页x为适应fx的变化，谐波滤波器应能够选出合适的谐波分量Nfs。如P171例4-2xsIfN ff混频器差 频 放大器电 子 计数器谐 波 滤波器谐 波 发生器输入fxfIfs第70页/共98页混频器差频放大器电子计数器谐波滤波器（YIG电调滤波器）谐波发生器（阶跃恢复二极管）输入fxfI 输入 fs 输出 Nfs扫

12、描 捕获电路检波器fI fx-Nfs第71页/共98页第72页/共98页第73页/共98页混频器压控振荡器电子计数器鉴相器fx-NfLfsfLNfLxLsfNfffx第74页/共98页第75页/共98页频率准确度频率源输出的实际频率值fx对其标称值f0的相对频率偏差。即：00,xfffff 第76页/共98页长期、短期稳定度对频率稳定度的描述引入时间概念，即在一定时间间隔内的频率稳定度，则有长期稳定度与短期稳定度。长期年、月、日；短期秒级。第77页/共98页内的相对频率漂移（即频率准确度的变化）。2010210000021ffffffffKfffff第78页/共98页第79页/共98页第80页

13、/共98页第81页/共98页第82页/共98页第83页/共98页第84页/共98页第85页/共98页11 00tNTt22 01tNTttvABC t t0 0t t1 1t t2 21110101MMfFN TN2202MfFN第86页/共98页第87页/共98页事事 件件 信信 号号门门 控控 信信 号号正正 反反 同同 步步 信信 号号M M1 1M M2 2时时 间间 信信 号号N N1 1N N2 2计计 数数计计 数数计计 数数计计 数数1t 2t 读读 、 清清 零零读读 、 清清 零零读读 、 清清 零零读读 、 清清 零零第88页/共98页D D触触发发器器QQCLKD可可程

14、程控控分分频频器器时时基基事事件件计计数数器器M M1 1事事件件计计数数器器M M2 2时时间间计计数数器器N N2 2时时间间计计数数器器N N1 1存存储储器器1 1读读写写控控制制电电路路1 1读读写写控控制制电电路路2 2存存储储器器2 2门门控控事事件件控控制制信信号号T T0 0第89页/共98页minTT内插计数器稳定数据存储计数器清零TTT第90页/共98页第91页/共98页TLine21Line11Line31Line41Line11第92页/共98页第93页/共98页第94页/共98页第95页/共98页第96页/共98页3、用游标法测量一个时间间隔、用游标法测量一个时间间隔，假设，假设f1领先领先f2且且f110