电子测量5章第2部分.

6．2．5电子计数器累加计数和计时•累加计数是累加在一定时间内被测信号的脉冲个数。•计时是在累加计数的基础上通过与计数值与已知的脉冲周期相乘计算而得。•若时标为，计数器显示的值为N，则计时值为。•测量原理的框图如图6.7所示。cTcNTT主门门控信号xT计数译码显示被测信号放大整形开始停止图6.7累加计数和计时的原理图6．2．6电子计数器测量频率比频率比是指两路信号源的频率的比值。测量原理的框图如图6.8所示。TA门控信号fAA通道B通道主门fB译码显示计数TB图6.8频率比测量的原理图6．2．7电子计数器测量时间间隔门控信号分频电路主门译码显示计数TSTB—C晶体振荡开启I起始触发器停止B通道C通道终止触发器TB-C图6.9时间间隔测量的原理图2．相位差的测量•相位差的测量通常是指两个同频率的信号之间的相位差的测量。相位差的测量，是时间间隔测量的一个应用例子。图6.10所示的相位差测量，T1T2tV1V2图6.10相位差的测量图•u1与u2的相位差为:•式中N——计数器的计数值；•——被测信号的周期；•——标准晶振分频后形成的时标的周期。0001360360360sxxsxfNfTNTTTxTsT6．2．8电子计数器的自校•在使用电子计数器测量前，应对电子计数器进行自校检验，一是检验电子计数器得逻辑关系是否正常；二是检验电子计数器能否准确地进行定量测试。•自校检验的框图如图6.11所示。TS译码显示计数TC门控信号主门时标选择晶体振荡倍频电路时基选择分频电路图6.11自校检验的框图6．2．9提高测量准确度的方法•1．中界频率的确定•中界频率定义为：电子计数器测量某信号的频率，若采用直接测频法和测周测频法的误差相等，则该信号的频率为信号的中界频率。•式中——中界频率；•——标准晶振的振荡频率；•——标准晶振分频后形成的时标的周期。scTkff00fcfsT2．多周期测量法•所谓多周期测量，是指在测量被测信号的周期时，信号不是在被测信号的一个完整波形中取出，波形时间间隔的起点在一个信号上取出，终点在若干个周期后的信号中取出。经“周期倍乘”后再进行周期测量。•采用多周期测量法测量精确度大为提高。3．测周法测量差频是指测量频率时，先把被测频率降低，然后采用测周法测频。其框图如图6.12所示。图6.12测周法测量差频框图fxF=fx-f0周期计数混频器被测频率标准频率f0测频误差为TTfFTfTfFffxxxx2（6-19）式中xf——被测信号的频率；F——被测信号fx和标准频率f0的差频；TT——计数器测周的相对误差。4．差频倍增技术将差频F倍增m倍，若经过n级倍增，每级倍增倍数都为m，则计数器测得的差频为FmFnm，最后输出的频率为Fmfn0。测频误差为xnmxxfmFfFff（6-20）式中xf——被测信号的频率；mF——计数器测得的差频；5．测量注意事项•（1）每次测试前应先对仪器进行自校检查，当显示正常时再进行测试。•（2）为提高测量准确度，当被测频率较低时，应尽量选长的闸门时间或采用测周法。•（3）当被测信号的信噪比较差时，应降低输入通道的增益或加低通滤波器。•（4）为保证机内晶体稳定，应避免温度有大的波动和机械振动，避免强的工业磁电干扰，仪器的接地应良好。6.3其它测量时间和频率的方法按工作原理来分类，频率的测量方法可分为直接法和比对法两大类，如表6.1所示。表6.1频率测量的方法频率测量的方法直接法比对法示波法计数法李沙育图形法电容充放电法谐振法电桥法拍频法差频法测量周期法电子计数法6．3．1谐振法测频•1．谐振法测频的基本原理•谐振法测频以LC调谐电路的谐振为基础，即利用电感、电容的串联谐振回路或并联谐振回路的谐振特性来实现测频的，如图6.13所示。L1E图6.13LC谐振法测频原理图MEVEAEL2ECEfxECLffox221（6-21）式中xf——被测信号的频率；0f——测量回路的固有频率；2L——测量回路的电感值；C——测量回路的电容。2．谐振点的判断•谐振电路的曲线如图6.14所示。•式中•——被测信号的频率；•——谐振时测量回路的谐振频率；•——谐振点附近的频率。图6.14LC谐振法的谐振曲线0.707f1Vff2f0221ffffoxxf0f21,ff3．谐振法测频的误差分析•谐振法测量频率误差的来源主要有以下几种。•（1）实际中电感、电容的损耗越大，品质因数越低，谐振曲线越平滑，越不容易找出真正的谐振点。如图6.14虚线所示。•（2）面板上的频率刻度是在规定的标定条件下刻度的。当环境温度、湿度等因数变化时，将使电感、电容的实际值发生变化，从而使回路的固有频率变化。•（3）由于频率刻度不能分得无限细，人眼读数常常有一定误差。6．3．2电桥法测频•电桥法测频是利用交流电桥平衡条件与加在该电桥中的交流工作信号频率有关的特性来进行的。文氏电桥测频的原理。如图6.15所示。6.15电桥法测频的原理图R3PAR1R2R4T交流电桥平衡条件为22433111CjRRCjRRxx将上式进行整理可得41233223321RRCRCRjCCRRxx两复数相等，它的实部和虚部应分别相等。则平衡条件为412RRRCfx21（6-23）式中R1、R4、R——标准电阻；xf——被测信号的频率；C2——标准电容。6．3．3频率-电压转换法测频U0图6.16频率-电压转换法测频单稳fx低通被测频率脉冲形成TXAuBuxmxmBOfUTUuU（6-24）式中oU——转换后的矩形脉冲电压的平均值幅度；mU——矩形脉冲的幅度，为定值；——矩形脉冲的宽度，为定值；xf——被测信号的频率；6．3．4比较法测频•比较法测频就是用标准频率与被测频率进行比较，当把标准频率调节到与被测频率相等时，指零仪表指零，此时的标准频率即为被测频率值。•比较法测频可分为拍频法测频与差频法测频两种。6．3．5示波器测频•用示波器测量频率有两种方法。一是将被测信号和标准频率信号加到示波器的Y通道，在荧光屏上测量被测信号的周期；另一种是将被测信号分别加到示波器的X通道和Y通道，观测荧光屏上显示的李沙育图形。