频率和时间的测量

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6. 1 概述
声音响度变化的频率等于两个频率之差。当两个频率愈来愈接近时, 声 音的节拍越来越慢, 当两个信号频率完全相等时, 合成信号的强度保持不 变, 这时被测频率等于标准频率。
拍频法通常只用于音频测量, 而不宜用于高频测量。 2.差频法 高频段测频常用差频法测量。差频法是利用非线性器件和标准信号对被
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6. 1 概述
3.频率- 电压变换法 频率- 电压变换法测频是指先把频率变换为电压或电流, 然后以频率标度
的电压表或电流表指示被测频率。图6 -3 (a) 为频率- 电压变换法测量正 弦波频率原理框图, 首先把正弦信号变换为频率与之相等的尖脉冲uA(t), 然后加至单稳多谐振荡器, 产生频率为fx 、宽度为子、幅度为Um 的矩形 脉冲列uB(t), 如图6 -3 (b) 所示。经推导得知
单元6 频率和时间的测量
1 6. 1 概述 2 6. 2 通用电子计数器的测量功能
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6. 1 概述
在相等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的次数称为频率, 用周期的倒数来表示, 单位为赫兹(Hz)。频率和周期互为倒数, 是最基本的参量之一。
叠加而实现频率测量, 如图6 -4 所示。 当两个音频信号逐渐靠近时, 耳机中可以听到两个高低不同的音调。当
这两个信号的频率差值介于4 ~6 Hz 时, 就只能听到一个近于单一音调的 声音, 这时声音响度呈周期性变化, 再观察电压表, 会发现指针在有规律 地来回摆动, 示波器上将得到如图6 -4 (b) 所示的波形。
可见, 当Um、τ一定时, Uo 正比于fx 。所以先经积分电路求uB (t)的平均 值Uo, 再由直流电压表指示即构成频率- 电压变换型直读式频率计, 电压 表可直接按频率标度。该频率计最高频率可达几兆赫兹。
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6. 1 概述
6.1.2 比较测频法
比较测频法主要包括拍频法和差频法。 1.拍频法 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
宽的频率范围。
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6. 源自文库 概述
3) 计算计数器 计算计数器是指一种带有微处理器、可进行数学运算和求解复杂方程式
等功能的电子计数器。 4) 特种计数器 特种计数器是指具有特殊功能的电子计数器。如可逆计数器、预置计数
器、程序计数器和差值计数器等, 它们主要用于工业生产自动化领域, 尤 其在自动控制和自动测量方面。 2.计数器的基本组成 图6 -6 为通用电子计数器的组成框图, 主要由输入通道、计数显示电路 、时基产生电路和逻辑控制电路等组成。
式中, f0 为谐振回路的谐振频率; L、C 分别为谐振回路的谐振电感和谐 振电容。
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6. 1 概述
一般情况下, C 是预先设定的, 可变电容采用标准电容。为了使用方便, 可根据式(6 -1) 预先绘制配用相应电感的fx - C 曲线, 或fx - θ(θ为C 的旋 转角度) 曲线。测量时, 调节标准电容使回路谐振, 可从曲线上直接查出 被测频率。
2.电桥法 凡是平衡条件与频率有关的任何电桥都可用于测频, 但要求电桥的频率
特性尽可能尖锐,如图6 -2 (a) 所示。测频电桥的种类很多, 常用的有文氏 电桥、谐振电桥和双T 电桥等。 图6 -2 (b) 为文氏电桥法测频原理图。借助R (或C) 的调节, 可使电桥对 被测频率fx 达到平衡, 故可变电阻R (或可变电容C) 上可按频率进行标度 。
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6. 1 概述
6.1.1 无源测频法
无源测频法主要包括谐振法、电桥法和频率- 电压变换法等。 1.谐振法 图6 -1 所示为谐振法测频原理图。被测信号经互感M 与LC 串联谐振回
路进行松耦合,改变可变电容器C 可使回路发生串联谐振。谐振时回路电 流达到最大。被测频率fx 可用下式计算:
电子计数器是一种最常见、最基本的数字化测量仪器。按工作原理分类, 测量频率的方法如表6 -1 所示。
无源测频法又称为直读法, 是利用电路的频率响应特性测量频率; 比较测 频法是利用已知的参考频率同被测频率进行比较而测得被测频率; 电子 计数器法是最常用的测频方法之一, 它是利用电子计数器测量单位时间 内被测信号周期个数来实现频率的测量, 它实质上属于比较测频法。电 容充放电法是利用电子电路控制电容器充放电的次数, 再用磁电式仪表 测量充、放电电流的大小而测得被测信号的频率。
测信号进行差频变换来实现频率测量, 如图6 -5 所示。fx 和fs 两个信号 经混频器混频和滤波器滤波后输出二者的差频信号。当由低到高调整标 准频率fs 使差频信号落在音频信号范围内时, 耳机中听到的声音会由尖 锐逐渐变得低沉而后消失, 再继续调高fs 时, 音调会由低逐渐变得尖锐而 后重新消失, 则耳机声音第一次消失时的标准频率fs 与被测信号频率fx 近似相等。
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6. 1 概述
6.1.3 电子计数器概述
1.电子计数器的分类 按测试功能的不同, 电子计数器分为以下几类。 1) 通用电子计数器 通用电子计数器即多功能电子计数器。它可以测量频率、频率比、周期
、时间间隔及累加计数等量, 通常还具有自检功能。 2) 频率计数器 频率计数器是指专门用于测量高频和微波频率的电子计数器, 它具有较
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6. 1 概述
1) 输入通道 输入通道即输入电路, 用于接收被测信号, 并对被测信号进行放大整形,
然后送入闸门(主门或信号门)。输入通道通常包括A、B 两个独立的单 元电路。 A 通道用于对输入信号进行放大整形、变换输出计数脉冲信号。当闸门 开启时, 计数脉冲信号经过闸门进入十进制计数器, 是十进制计数器的触 发脉冲源。当闸门关闭时, 计数脉冲不能进入十进制计数器。 B 通道的输出用于控制闸门的开启和关闭。输入信号经整形后用于触发 门控电路(双稳态触发器) 使其状态翻转, 以一个脉冲开启闸门, 而以随后 的一个脉冲关闭闸门, 两脉冲的时间间隔为闸门开启时间。