电子测量技术基础第五章

1、电子测量原理电子测量原理第1页第第5章章 频率时间测量频率时间测量电子测量原理电子测量原理第2页5.1.1时间、时间、 频率的基本概念频率的基本概念1. 时间的定义与标准时间的定义与标准 2. 频率的定义与标准频率的定义与标准5.1.2频率测量方法概述频率测量方法概述电子测量原理电子测量原理第3页 5.2 电子计数器测频率电子计数器测频率5.2.1电子计数法测频原理电子计数法测频原理SxTNf电子测量原理电子测量原理第4页 5.2.2 电子计数器测频的组成框图电子计数器测频的组成框图电子测量原理电子测量原理第5页 5.2.2 误差分析误差分析dfx=(dNT)(NT2) dT电子测量原理电子测

2、量原理第6页 5.2.2 误差分析误差分析T=NTx+t1t2电子测量原理电子测量原理第7页 5.2.2 误差分析误差分析Nr电子测量原理电子测量原理第8页 5.2.2 误差分析误差分析微分，微分， 得得电子测量原理电子测量原理第9页 5.2.2 误差分析误差分析 由前两式可知由前两式可知考虑相对误差定义中使用的是增量符号考虑相对误差定义中使用的是增量符号， 所以用增量符号代替式所以用增量符号代替式(5.2-9)中的微分符号，中的微分符号， 改写为改写为表明：闸门时间的相对误差在数值上等于晶振频率的相对误差。表明：闸门时间的相对误差在数值上等于晶振频率的相对误差。电子测量原理电子测量原理第10

3、页 5.2.2 误差分析误差分析将式前几个式子整理将式前几个式子整理 得：得：fc有可能大于零，有可能大于零， 也有可能小于零。也有可能小于零。 若按最坏情况考虑，若按最坏情况考虑， 则测量则测量频率的最大相对误差应写为频率的最大相对误差应写为电子测量原理电子测量原理第11页 5.2.2 误差分析误差分析要提高频率测量的准确度，要提高频率测量的准确度， 应采取如下措施：应采取如下措施： 提高晶振频率的准确度和稳定度以减小闸门时间误差；提高晶振频率的准确度和稳定度以减小闸门时间误差； 扩大闸门时间扩大闸门时间T或倍频被测信号频率或倍频被测信号频率fx以减小以减小1误差；误差； 被测信号频率较低时

4、，被测信号频率较低时， 采用测周期的方法测量。采用测周期的方法测量。电子测量原理电子测量原理第12页 5.3 电子计数器测周期电子计数器测周期电子测量原理电子测量原理第13页 5.3.1 电子计数器测周期的基本原理电子计数器测周期的基本原理cxNTT 电子测量原理电子测量原理第14页 5.3.2 误差分析误差分析cxxTdTNdNTdTccxxTTNNTTcCCffTTccc1fTNNx电子测量原理电子测量原理第15页 5.3.2 误差分析误差分析)1(cCCxxxfffTTT电子测量原理电子测量原理第16页 5.3.2 误差分析误差分析电子测量原理电子测量原理第17页 5.3.2 误差分析误

5、差分析tantan21nnUTUT电子测量原理电子测量原理第18页 5.3.2 误差分析误差分析)(12sin12cos2|2mpmxpxmxpxmxttuuUUUTtUTtUfdtdutgppx221)(12mpmxnUUUTUTTmnxUUTTT221电子测量原理电子测量原理第19页 5.3.2 误差分析误差分析mnxxnUUTTTTT21)()(2221mnccsxxxUUfffTTT211电子测量原理电子测量原理第20页 5.3.2 误差分析误差分析电子测量原理电子测量原理第21页 5.3.3中界频率中界频率)1(cCCxxxfffTTT电子测量原理电子测量原理第22页 5.3.3中界

6、频率中界频率“中界频率中界频率”是这样定义的：对某信号使用测频法和测周法测是这样定义的：对某信号使用测频法和测周法测量频率，量频率， 两者引起的误差相等，两者引起的误差相等， 则该信号的频率定义为中界频率，则该信号的频率定义为中界频率， 记为记为f0。将式中的将式中的f fx x换为中界频率换为中界频率f f0 0， 将将T Tx x换为换为T T0 0再写为再写为1 1f f0 0， 将将T Tc c写为写为1/1/f fc c， 则式可写为则式可写为解得中界频率为解得中界频率为电子测量原理电子测量原理第23页 5.3.3中界频率中界频率若进行频率测量时以扩大闸门时间若进行频率测量时以扩大闸

7、门时间n n倍倍( (标准信号周期扩大标准信号周期扩大T Tc cn n倍倍) )来提高频率测量精确度，来提高频率测量精确度， 则则在进行周期测量时，在进行周期测量时， 以扩大闸门时间以扩大闸门时间k k倍倍( (扩大待测信号扩大待测信号周期周期k k倍倍) )来提高周期测量精确度，这时式来提高周期测量精确度，这时式(5.3-5)(5.3-5)变为变为电子测量原理电子测量原理第24页 5.3.3中界频率中界频率可得中介频率更一般的定义式，可得中介频率更一般的定义式， 即即【例【例1 1】某电子计数器，】某电子计数器， 若可取的最大的若可取的最大的T T、 f fc c值分值分别为别为10 s1

8、0 s、 100 MHz100 MHz， 并取并取k k=10=104 4, , n n=10=102 2， 试确定该仪器试确定该仪器可以选择的中界频率可以选择的中界频率f f0 0。电子测量原理电子测量原理第25页 5.4电子计数法测量时间间隔电子计数法测量时间间隔 电子测量原理电子测量原理第26页 5.4电子计数法测量时间间隔电子计数法测量时间间隔电子测量原理电子测量原理第27页 5.4电子计数法测量时间间隔电子计数法测量时间间隔5.4.25.4.2误差分析误差分析电子测量原理电子测量原理第28页 5.4 电子计数器测量相位电子计数器测量相位电子测量原理电子测量原理第29页 5.4.1 电路组成电路组成（续）（续）电子测量原理电子测量原理第30页 5.4.2 测量结果测量结果tSNTt360360360SxxSxfNfTNTTtt电子测量原理电子测量原理第31页 5.4.2 测量结果测量结果（续）（续）360SfN电子测量原理电子测量原理第32页 5.4.3 误差分析误差分析xxSSffTTNNssTTNN/电子测量原理电子测量原理第33页