感测技术基础(第二章频率时间和相位的测量)

1、第二章 频率、时间和相位的测量差频法拍频法示波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2.1频率的测量测量方法2.1.1频率的模拟测量一、直读法1.电桥法测频利用交流电桥的平衡条件和电源频率有关这一特性来测频。图2-1-1 电桥测频原理电桥平衡条件：若取R1=R2=R,C1=C2=C，则平衡条件为：影响测量精确度的因素：1.元件的精确度2.判断电桥平衡的精确度3.被测信号的频谱纯度图-1-谐振法测频原理电路2.谐振法测频利用电感、电容串联谐振回路或并联谐振回路的谐振特性实现测频。测频误差的产生原因：1.当实际电感、电容的损耗越大时，回路品质因数越低、谐振曲线越钝，越不容易找出

2、真正的谐振点。2.面板上的频率刻度是在规定的标定条件下刻度的。当条件改变时将产生测量误差。3.频率刻度不能分得无限细，人眼读数常常有一定误差。3.频率电压（f-V）转换法测频输出电压与输入频率的关系：特点：测频上限可达几兆。误差主要取决于Um、的稳定度以及电压表的误差，一般为百分之几。优点是：可以连续监视频率的变化。二、比较法测频原理：用标准频率fc与被测频率fx进行比较，当把标准频率调节到与被测频率相等时，指零仪表（零示器）便指0.此时的频率标准值即为被测频率值。 常用方法：拍频法、差频法。三、示波器测量频率1.测周期法2.李沙育图形法计数法原理框图 2.1.2 频率（周期）的数字测量计数结

3、果：在一定的时间间隔T内，对周期性脉冲的重复次数进行计数。若周期性脉冲的周期为TA,则：图2-1-5计数法的量化误差脉冲计数最大相对误差：脉冲计数最大绝对误差： 通用计数器的基本组成和工作方式图2-1-6 通用计数器基本组成目前，绝大多数实验室用的电子计数器都具有测量频率和测量周期等两种以上的测量功能，故统称“通用计数器 ”。通用计数器工作方式比较 （待测） （已知）测周 （已知） （待测）测频测频率比计数结果B端输入A端输入工作方式 频率（周期）的测量误差与测量范围1.“测频”方式由 得相对误差：得： 标准频率准确度 最大相对误差： 测量范围： 测频方式的测频范围：2.“测周”方式 最大相对

4、误差 测量范围测周范围：“测频”还是“测周”？从提高测量精度考虑，当被测频率fx高于晶振频率fc时，应采用“测频”法测量频率；当被测频率fx低于晶振频率fc时，应采用“测周”法测量频率“测频”最大相对误差：“测周”最大相对误差：例1：采用下图测量被测信号频率fx，已知标准频率fc=1MHZ,准确度为 ，采用 分频，若fx=10KHZ，试分别计算“测频”与“测周”时的最大相对误差2.2时间间隔的数字测量2.2.1 测量原理图-2-2时间间隔的测量测量误差和测量范围2.3相位差的数字测量2.3.1 相位-电压转换法测量相位差的方法很多，主要有： 用示波器测量 与标准移相器相比较（零示法） 把相位差转换成时间间隔来测量 把相位差转换为电压来测量图1相位电压转换式计数字相位计原理图 2.3.2 相位-时间转换法将相位电压转换法中鉴相器的时间间隔Tx用计数器对它进行测量，便构成相位时间转换式相位计。相位时间转换法工作原理相位量化误差：相对量化误差：例3 为什么图2-3-1测量相位差无需先测量信号周期，而图2-3-2测量相位差需先测量信号周期？图2-3-1中，输出电压的表达式为：图