频率测量原理及应用

关于频率测量原理及应用

提纲频率测量方法的概述电子计数法的原理误差分析实现应用第2页,共18页，2024年2月25日，星期天概述数字法：

电子计数器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李沙育图形法测周期法软件实现：FFT算法第3页,共18页，2024年2月25日，星期天无源测量方法1、谐振法：被测信号经互感M与LC串联谐振回路进行松耦合，改变可变电容C,使回路发生串联谐振。谐振时回路电流达到最大。~vfxML谐振法测频原理Ccfx第4页,共18页，2024年2月25日，星期天无源测量方法2、电桥法：平衡条件与频率有关的电桥都可以用来测量频率，电桥的频率特性应尽可能尖锐。常用的电桥有：文氏电桥、谐振电桥、双T电桥。取R1=R2=R，C1=C2=C，则由f=ω/2π得fx=1/2πRC~R3R4C1R1R2C2fxRCfx第5页,共18页，2024年2月25日，星期天无源测量方法3、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脉冲形成A单稳态多谐振荡器B积分U0第6页,共18页，2024年2月25日，星期天有源测量方法1、拍频法：将被测信号与标准信号经线性元件直接进行叠加来实现频率的测量。通常只用于音频的测量。~~v耳机示波器fxfs第7页,共18页，2024年2月25日，星期天有源测量方法2、差频法：利用非线性器件和标准信号对被测信号进行差频变换来实现频率的测量。适用于高频段的测量。~~混频滤波放大器V差频法测频原理fsfx第8页,共18页，2024年2月25日，星期天软件实现-FFT算法FFT算法：FFT算法即快速傅里叶算法，是傅里叶变换一种高效的实现方法，它将时域的信号通过该算法得到频域的频谱，因此可以直接读出频率值。被测信号A/D采样数字信号处理显示第9页,共18页，2024年2月25日，星期天数字计数器法数字计数器法：测频法与测周法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T123451、测频法被测频率值：注意：适用于测量较高的频率第10页,共18页，2024年2月25日，星期天数字计数器法2、侧周法TX=N/mKffs=NTs/mKf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/Kf）TXTXKfTX门控电路电子计数器测周原理方框图注意：适用于测量低的频率第11页,共18页，2024年2月25日，星期天误差分析测量最本质的原理图误差的主要来源：基准频率的误差：准确度与稳定度

频率源：晶振、有源晶振、原子钟、光钟2.电子计数器的舍入误差：±1注：由于目前一般频率源的精度可以控制在10-6以上，可忽略不计的因此主要的误差来源为舍入误差第12页,共18页，2024年2月25日，星期天实现方法等精度测量方法(多周期测量方法）测周：测频：多测周：第13页,共18页，2024年2月25日，星期天实现方法单片机实现方案第14页,共18页，2024年2月25日，星期天实现方法程序流程图第15页,共18页，2024年2月25日，星期天实现方法可编程逻辑器件的实现方案第16页,共18页，2024年2月25日，星期天仪器仪表：频率计信号传输：V-F导航：精密的时间同步测速: