第七章频率和时间测量及仪器ppt课件

1、第七章 频率和时间丈量及仪器主讲：张作状* 教学目的：* 教学重点：了解测频的方法、电子计数器的组成、技术目的，了解其任务原理，掌握其运用方法。通用电子计数器的组成、丈量原理、丈量误差的来源及减小措施，通用电子计数器的运用方法、扩频方法，数字相位计的任务原理。7.1 概述* 时间与频率的原始基准一、天文时标1、世界时:2、平太阳时：二、原子时标(AT)第一世界时UT1第二世界时UT2零类世界时UT0准确度10-6量级准确度10-9量级(根据太阳计量时间的计时系统)根据地球自转确定的时间计量系统* 时频丈量的特点2、运用范围广3、自动化程度高4、丈量速度快1、丈量精度高最高10-14 从百分之一

2、赫兹到1012赫兹以上* 频率丈量的方法模拟法无源测频法直读法比较法谐振法电桥法频率电压变换法拍频法差频法示波法数字法电容充放电法电子计数器法李沙育图形法测周期法7.1.1 无源测频法1、谐振法：被测信号经互感M与LC串联谐振回路进展松耦合，改动可变电容C,使回路发生串联谐振。谐振时回路电流到达最大。fx=f0=1/ 2 LCcfxvfxML谐振法测频原理C 2、电桥法：平衡条件与频率有关的电桥都可以用来丈量频率，电桥的频率特性应尽能够锋利。常用的电桥有：文氏电桥、谐振电桥、双T电桥。(R1+1/jxc1)R4=R2/(1+j xc2 R2)R3取R1= R2=R，C1=C2=C，那么由f=

3、/2 得 fx=1/2RCR3R4C1R1R2C2fxRCfxfx= x/2 =1/ 2 R1 R2 C1 C23、频率电压变换法：频率电压变换法测频就是先把频率信号变换为电压或电流信号，然后用带有频率刻度的电压表或电流表直接得出被测频率。ux脉冲构成A单稳态多谐振荡器B积分U07.1.2 比较法1、拍频法：将被测信号与规范信号经线性元件直接进展叠加来实现频率的丈量。通常只用于音频的丈量。v耳机示波器fxfs拍频法测频原理图2、差频法：利用非线性器件和规范信号对被测信号进展差频变换来实现频率的丈量。适用于高频段的丈量。耳机混频滤波放大器V差频法测频原理fsfx7.2 电子计数器7.2.1 分类

4、1、通用电子计数器2、频率计数器3、计算计数器4、时间计数器5、特种计数器7.2.2 根本组成+12v1HZ与门4输入单元主门十进制电子计数器fx门控电路逻辑控制单元10/110/110/110/110ms0.1s1s10s1KHZ100HZ10HZ与门1与门2与门3时标信号10/110/110/1石英振荡器分频器频率计数器组成方框图1HZ7.2.3 技术目的1、测试功能2、丈量范围3、输入特性4、丈量准确度5、闸门时间和时标6、显示及任务方式7、输出7.3 通用电子计数器7.3.1 丈量频率 被测信号经过放大整形，转变为计数脉冲，作为闸门的输入信号。门控电路输出的门控信号控制闸门的启闭。在闸

5、门开启期间计数电路对脉冲进展计数。 在知的规范时间内累计未知的待测输入信号的脉冲的个数，实现频率的丈量。脉冲形成电路闸门门控电路时基信号发生器12345十进制计数器电子计数器测频原理方框图时基T任务波形图12345NTX=N/fx=KfTsfx=N/ KfTsN= KfTs fxNT m=N/mfx=KfTsfx=N/ m KfTsN= mKfTs fx被测信号经过m次倍频N 闸门开启期间十进制计数器的计数脉冲个数被测信号的频率晶振信号周期分频次数fxTsKf为了使N值能直接表示fx：TX=1SN=100，000 1 0 0. 0 0 0 KHZN=10，000TX=0.1S 1 0 0 .0

6、 0KHZ小数点自动向右移一位7.3.2 丈量周期 被测信号控制门控电路输出门控信号控制闸门的启闭，晶振信号经倍频后构成计数脉冲，作为闸门的输入信号。 在未知的待测时间间隔内累计知的规范时间脉冲个数，实现周期的丈量。KfTX=NTs/m=N/mfsTX=N/mKffs=NTs/mKfN=mKfTx/TS晶振 倍频器m闸门计数显示fs=1/TsTs/m放大整型电路 分频器1/KfTXTXKfTX门控电路电子计数器测周原理方框图 由上述得知，通用电子计数器无论测频还是测周，其丈量方法的根据是： 闸门时间等于计数脉冲周期与闸门开启时经过的计数脉冲个数之积。7.3.3 丈量频率比 两个输入信号加到电子

7、计数器输入端,假设信号a的频率大于信号b的频率那么：信号b经B通道输入，对闸门进展控制；信号a那么经A通道输入，构成计数脉冲，作为闸门的输入信号。Kf TB=N TA/mfA/ fB=N/(mKf)闸门计数显示fA=1/TA放大整型电路BTB=1/fB门控电路fA放大整型电路AfB丈量频率比原理框图7.3.4 丈量累加计数 累加计数是指在限定时间内，对输入信号反复次数进展累加。其丈量原理与丈量频率类似，不过此时门控电路由人工控制。闸门计数显示fA=1/TA门控电路fA放大整型电路AS启动终止丈量累加计数原理方框图7.3.5 丈量时间间隔 控制闸门启闭的是两个或单个输入信号在不同点产生的触发脉冲。触发器的触发电平与触发极性选择开关决议触发脉冲的产生。1、两个输入信号时，S1处于“单独位置；起始脉冲TA，终止脉冲TB在正极性，50%电平处产生 。TAB=NTS/m2、一个输入信号时， S1处于“公共位置；起始脉冲在正极性触发，终止脉冲在负极性触发，触发电平均为50%。=NTS/mTB晶振倍频 器m闸门计数显示TsTs/m触发器1TA触发器2S1单独公共起始触发器终止触发器门控电路丈量时间间隔原理框图7.3.6 自检 自检过程与丈量频率原理类似，不过自检的计数脉冲与门控信号均为晶振信号经