测控电路第八章电量测量电路

中国计量学院第八章电量测量电路测量是定量认识世界的唯一手段。电量——电压或电流——转换为频率或时间后测量。非电量——转换为电量测量（传感器）中国计量学院第一节频率测量频率和周期互为倒数，测量属于同一个范畴——时间频率测量常用方法：计数器法、示波器法。高频端，用计数器法；低频端，用测量周期的方法。中国计量学院计数器测频原理图第一节频率测量一、计数器法被测量信号放大整形计数器显示器控制器分频器晶体振荡器开关中国计量学院第一节频率测量单位时间内通过主闸门的脉冲数为：kNffxfx—被测频率；N—计数器计数结果；f—晶体振荡器输出频率；k—分频器分频系数，由分频器决定，对应闸门时间射定。中国计量学院第一节频率测量计数器测量频率的误差：xxxfTNff0111、量化误差被测频率：0TNfxT0—闸门时间中国计量学院第一节频率测量2、标准频率误差00ffffxx延长T，倍频fx，可以提高测量准确度。10-7——10-10通常要求计数器的时基误差比量化误差小一个数量级，所以通常不考虑时基误差。中国计量学院第一节频率测量二、示波器法BA1、直接测量示波器显示波形，读取信号周期，求得频率。2、频率比对频率相近的信号进行比对，不确定度可达10-6)sin(sin0000tYYtXX中国计量学院第一节频率测量sin1cos2000XXXXYYBABAsin当信号存在微小频差时，图形周期性变化，变化周期为频差的倒数。BAtftftfYYtfXXarcsin2)]2(2sin[2sin000000中国计量学院第一节频率测量图形重复变化n次所需要的时间为T，则：Tnf0若测量时间的误差为δT，测量频率的相对误差为：TTffff0000实际测量时，频差不能大于2赫兹，不容易读取；不能太小，否则测量时间太长。中国计量学院第一节频率测量三、低频信号测量使用测量周期的方法进行，使用被测量信号作为门限信号，对标准高频率进行计数，转化获得。中国计量学院第二节相位测量一、直读法原理：将被测量相位转化为电压或电流，然后测量。1、相敏检波法causT1C1VD1VD2C2R1R2RPuoT2us1+–edbus2+uc+––相加式半波相敏检波电路相加式相敏检波电路被测信号Us与参考信号Uc符合UcUs,二极管开关由Uc控制。相位测量时取Uc=Us两个二极管电压为U1=Uc+UsU2=Uc-Us中国计量学院第二节相位测量Us-UsUcU1U2222221)sin()cos()sin()cos(smsmcmmsmsmcmmUUUUUUUU当Ucm=Usm时：2sin22cos221cmmcmmUUUU0o≤φ≤180o时，输出电压：24sin22)2sin2(cos2)(21cmcmmmoUkUUUkUK是半波整流的整流系数。鉴相器不能鉴别相位的超前或滞后。在90o附近，鉴相器线性最好，灵敏度最高。中国计量学院第二节相位测量u1u2b1b2c均值电压2、脉冲变换法脉冲形成及限幅电路脉冲形成及限幅电路相加电路均值电压表u1u2b1b2c中国计量学院第二节相位测量二、计数器法通道1通道2门控电路主闸门u1(t)u2(t)u1'u2'f计数器标准脉冲信号发生器fo计数结果N与闸门打开时间关系为：tfNo闸门打开时间与被测信号周期及u1和u2之间的相位差关系为：oTt3602所以：NffTtoo0360360相位差与计数结果成正比。缺点：测量结果与被测信号的频率有关中国计量学院第二节相位测量由于计数器可以测量频率，可以通过两次测量完成相位差测量。由u1和u2控制门控电路，测量一个周期内的计数结果M：MNffMoo360需要两次测量，为了直接显示被测相位，可以设标准脉冲信号频率为被测信号频率的3.6×10n倍例：f0=3.6×103f,被测信号的相差为：NNMNooo1.0106.33603603通道1通道2门控电路主闸门u1(t)u2(t)u1'u2'f计数器标准脉冲信号发生器fo