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1、电子测量与 仪器应用,模块三 频率和时间测量,学习单元一 频率和时间测量的基本方法,学习单元二 电子计数器,学习单元三 电子计数器的测量误差,目录,学习单元四 通用电子计数器实例,学习单元一 频率和时间测量的基本方法,在相等的时间间隔内重复发生的现象称为周期现象，该时间间隔称为周期。在单位时间内周期性过程重复、循环或振动的次数称为频率，单位为Hz。频率和时间互为倒数，可以互相转换，因此本单元主要介绍频率的测量方法。频率的范围很宽，在不同的频率范围，其测量方法也不同。测量频率的方法有很多，按照其工作原理分为无源测频法、有源比较法、频率-电压变换法、示波器法和计数法等。无源测频法是利用电路的频率响
2、应特性测量频率；比较法是利用已知的参数频率同被测频率进行比较而测得被测频率；计数法实际上属于比较法，其中的电子计数器是一种最常见、最基本的数字化测量仪器。,引言,无源测频法,一、,学习单元一 频率和时间测量的基本方法,无源测频法,一、,学习单元一 频率和时间测量的基本方法,凡是平衡条件与频率有关的任何电桥都可用来测频,但要求电桥的频率特性尽可能尖锐。测频电桥的种类有很多，常用的有文氏电桥、谐振电桥和双T电桥。通常采用如图32所示的文氏电桥来进行测量。,有源比较测频法,二、,学习单元一 频率和时间测量的基本方法,拍频法是将被测信号与标准信号经线性元件（如耳机、电压表）直接进行叠加来实现频率测量的
3、，其原理电路如图3-3（a）所示。,有源比较测频法,二、,学习单元一 频率和时间测量的基本方法,高频段测频常用差频法。差频法是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测量的，其原理如图3-4所示。,频率电压变换法,三、,学习单元一 频率和时间测量的基本方法,频率电压变换法,三、,学习单元一 频率和时间测量的基本方法,当Um、一定时，Uo指示就构成频率-电压变换型直读式频率计，电压表直接按频率刻度。最高频率可达几兆赫。,示波法,三、,学习单元一 频率和时间测量的基本方法,用示波器测量信号频率的方法很多，下面介绍常用的两种基本方法。,示波法,三、,学习单元一 频率和时间测量的基本方
4、法,李沙育图形法将被测信号和标准频率信号分别接到示波器Y轴和X轴（XY图示方式），当被测信号与标准频率信号相等时，显示为斜线（椭圆或圆）。其原理框图如图36所示。,电子计数器测频率（周期）十分普遍，具有精度高、使用方便、测量迅速以及便于实现测量自动化等优点。本单元将对电子计数器做重点介绍。,引言,学习单元二 电子计数器,电子计数器的分类,一、,学习单元二 电子计数器,电子计数器的组成,二、,学习单元二 电子计数器,如图37所示为通用电子计数器组成框图，主要由输入通道、十进制计数器、标准时间产生电路和逻辑控制电路组成。,电子计数器的组成,二、,学习单元二 电子计数器,通用电子计数器,三、,学习单
5、元二 电子计数器,周期性信号在单位时间内重复的次数称为频率，即,通用电子计数器,三、,学习单元二 电子计数器,频率的倒数就是周期，通用电子计数器测量周期的原理与测频原理相似，其原理框图如图39所示。,通用电子计数器,三、,学习单元二 电子计数器,频率比即两个信号的频率之比，通用电子计数器测量频率比原理框图如图310所示。其测量原理与测量频率的原理相似。,通用电子计数器,三、,学习单元二 电子计数器,通用电子计数器,三、,学习单元二 电子计数器,如图312所示为测量时间间隔原理框图，其测量原理与测量周期原理相似，不过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。触发脉冲的产生由触
6、发器的触发电平与触发极性选择开关来控制。,通用电子计数器,三、,学习单元二 电子计数器,通用电子计数器,三、,学习单元二 电子计数器,通用电子计数器,三、,学习单元二 电子计数器,电子计数器具有多种功能，每个功能的误差表达形式是不一样的。电子计数器的测量误差习惯用相对误差的形式来表示。,引言,学习单元三 电子计数器的测量误差,测量误差的来源,一、,学习单元三 电子计数器的测量误差,测量误差的来源,一、,学习单元三 电子计数器的测量误差,量化误差的相对误差为,测量误差的来源,一、,学习单元三 电子计数器的测量误差,触发误差又称为变换误差。如图316所示为触发误差产生示意图。,测量误差的来源,一、
7、,学习单元三 电子计数器的测量误差,经推导得知，触发误差的相对误差等于,测量误差的来源,一、,学习单元三 电子计数器的测量误差,测量误差的分析,二、,学习单元三 电子计数器的测量误差,经推导得知，测频量化误差等于,测量误差的分析,二、,学习单元三 电子计数器的测量误差,频率扩展技术,三、,学习单元三 电子计数器的测量误差,如图317所示为手动外差降频变换法扩频原理框图，它的输入信号与调谐滤波器的输出混频后产生差频信号，该差频信号频率刚好落在计数电路频率范围内而获得频率读数。,频率扩展技术,三、,学习单元三 电子计数器的测量误差,如图318所示，预定标法数字频率计与通用计数器的区别就是对被测信号
8、进行N分频，即预定标。,电子计数器的型号很多，但是它们的基本使用方法是类似的。这里以E312A型通用计数器为例，介绍其技术指标、面板装置以及使用步骤。 E312A型通用电子计数器是采用大规模集成电路的数字式仪器，采用LED显示，具有读数直观、测量快速、准确和使用方便等优点。,引言,学习单元四 通用电子计数器实例,主要技术性能,一、,学习单元四 通用电子计数器实例,主要技术性能,一、,学习单元四 通用电子计数器实例,测量功能与使用说明,二、,学习单元四 通用电子计数器实例,前面板各部分的名称和作用,三、,学习单元四 通用电子计数器实例,前面板各部分的名称和作用,三、,学习单元四 通用电子计数器实
9、例,前面板各部分的名称和作用,三、,学习单元四 通用电子计数器实例,前面板各部分的名称和作用,三、,学习单元四 通用电子计数器实例,前面板各部分的名称和作用,三、,学习单元四 通用电子计数器实例,通用电子计数器的使用,四、,学习单元四 通用电子计数器实例,通用电子计数器的使用,四、,学习单元四 通用电子计数器实例,使用E312A型通用计数器进行测量之前，可对仪器进行“自校”挡测量以判断仪器工作的正常与否。 前面板的三位拨动开关拨至“自校”位置，选择闸门选择模块的不同闸门，时标信号为 10 MHz，显示的测量结果应符合表31所示的自校读数。,通用电子计数器的使用,四、,学习单元四 通用电子计数器实例,通用电子计数器的使用,四、,学习单元四 通用电子计数器实例,通用电子计数器的使用,四、,学习单元四 通用电子计数器实例,通用电子计数器的使用,四、,学习单元四 通用电子计数器实例,通用电子计数器的使用,四、,学习单元四 通用电子计数器实例,通用电子计数器的使用,四、,学习单元四 通用电子计数器实例,Thank You !,
