电子测量技术课件优秀课件

u1 u
B通道
u1
C通道
u2
门
控
u3
电
路
计 数
u4
门
计 数 显 示
2
时标信号
置零
图6.6 瞬时值数字相位差测量原理框图
其工作波形如图6.7所示。
u (t)
O
u 1 O u 2 O u3 O u4 O
t
u1
u2
Tx
t
t t t
t t
图6.7 瞬时值数字相位差测量工作波形
设被测信号周期为Tx，门控信号u3的宽度，亦即两
1 主门
计数显示
Tx
晶振
分频器
2
门控双稳
T x
B通道
分频器
闸门选择
图6.3 周期测量的原理框图
设被测信号的周期为Tx，时标信号的周期为To，在 时间Tx内，有N个时标脉冲通过主门，则被测信号的周
Tx =N To
（6-3）
它实际上是多个被测周期的平均值，
Tx
NT 10 n
（6-4）
3. 时间间隔测量和周期的测量都是测量信号的时间， 因此测量电路大体相同，所不同的是测量时间间隔需要 B、C两个通道分别送出起始和停止信号去控制门控双 稳电路以形成闸门信号，其工作原理如图6.4所示。
（4） 测量准确度：常用测量误差来表示，主要由 时基误差和计数误差决定，时基误差由内部晶体振荡 器的稳定度确定。
表6.1概括了以上三类振荡器的频率稳定度。
表6.1 振荡器的标准频率稳定度
（5） 闸门时间和时标： 由机内时标信号源所能 提供的时间标准信号决定。根据测频和测周期的范围 不同，可提供的闸门时间和时标信号有多种供选择， 如通常的0.01 s、0.1 s、1 s 、10 s等。
NTB TA
fATB
fA fB
（6-2）
用E312A型通用计数器测一输入频率fx=100 000 Hz
的信号，显示电路所显示读数随闸门时间的不同而不
同，见表6.2。
表6.2 闸门时间与显示
2. 周期是频率的倒数，因此周期的测量和频率的测 量正好相反。其原理框图如图6.3所示。
To
倍频器
时标选择
（6-5）
选取两个输入信号的上升沿或下降沿的某电平点作
为时间间隔的始点和终点，这样就可以测量两个输入信
号任意两点之间的时间间隔，如图6.5所示。
(50%) uB
(50%) uC
(50%) uB
uC
(50%)
起始脉 冲 开门信 号
终止脉 冲 (a)
起始脉 冲 开门信 号
终止脉 冲 (b)
图6.5 输入信号任意两点间的时间间隔测量示意图
（7） 输出： 包括仪器可输出的时标信号种类、输 出数据的编码方式及输出电平等。
6.2.2
1. 频率的测量实际上就是在单位时间内对被测信号的 变化次数进行累加计数。其原理框图如图6.2所示。
fx
1
A通 道
主门
计 数显 示
2
T 门 控双 稳
晶振
分 频器
时 基选 择
图6.2 频率测量的原理框图
设开门时间为T，在时间T内，从主门通过的脉冲 个数为N，则被测信号的频率fx
（4） 电子计数器法： 直接计数单位时间内被测 信号的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。这种方 法测量精确度高、快速，适合不同频率、不同精确度 测频的需要。
6.1.3 计数是电子计数器最基本的功能。因此，尽管电
子计数器的种类很多，但其基本的工作原理可用图6.1 所示的简化方框图加以说明。
TA
1
主门
2
计数显示电 路
TB
图6.1 电子计数器简化方框图
当把周期为TA的脉冲信号由“1”端加入后，假设 在闸门信号的上升沿主门打开，计数器对输入脉冲信 号进行累加计数，在闸门信号的下降沿主门关闭，计 数器停止计数，显然计数器所计之数N
NTB TA
fATB
fA fB
（6-1）
6.2 通用电子计数器
6.2.1 通用电子计数器的主要技术性能 用于测频的通用电子计数器其主要技术性能包括： （1） 测试性能：仪器所具备的测试功能，如测量频
率、周期、频率比等。 （2） 测量范围：仪器的有效测量范围。在测频和
测周期时，测量范围不同。测ห้องสมุดไป่ตู้时要指明频率的上限 和下限； 测周期时要指明周期的最大值和最小值。
（3） 输入特性：通用电子计数器一般由2~3个输 入通道组成，需分别指出各个通道的特性，包括： 输入耦合方式： 有AC和DC两种耦合方式。在低频和 脉冲信号计数时宜采用DC耦合方式。
倍频器 晶振 B信 号 C信 号
To
时标选择
分频器
B通 道 tB
C通 道
1 主门 2
门 控 双 稳 tB－ C tB t
C
tC
计数显示
图6.4 时间间隔测量的原理框图
若计数器在主门打开时间内计得脉冲个数为N，则B 和 C 两 脉 冲 信 号 之 间 的 时 间 间 隔 为 tB-C=NTo
tBC NT
（2） 外差法： 改变标准信号频率，使它与被测 信号混合，取其差频，当差频为零时读取频率。这种 外差式频率计可测高达3000 MHz的微弱信号的频率， 测频精确度为10-6左右。
（3） 示波法： 在示波器上根据李沙育图形或信 号波形的周期个数进行测频。这种方法的测量频率范 围从音频到高频信号皆可。
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6.1
6.1.1 与其他各种物理测量相比，频率与时间测量具有
如下特点： （1） 时频测量具有动态性质。 （2） 测量精度高。 （3） 测量范围广。 （4） 频率信息的传输和处理比较容易。
6.1.2
出现并得到过应用的测频方法与仪器主要有以下 几种：
（1） 谐振法： 利用LC回路的谐振特性进行测频 (如谐振式波长表可测无源LC回路的固有谐振频率）, 测频范围为0.5~1500 MHz。
（6） 显示及工作方式： 包括显示位数、显示时间、显示方式等。 显示位数： 可显示的数字位数，如常见的8位。 显示时间： 两次测量之间显示结果的时间，一般 是可调的。
显示方式： 有记忆和不记忆两种显示方式。记忆显 示方式只显示最终计数的结果，不显示正在计数的过程。 实际上显示的数字是刚结束的一次测量结果，显示的数 字保留至下一次计数过程结束时再刷新。不记忆显示方 式可显示正在计数的过程。但多数计数器没有这种显示 方式。
4.
相位差测量通常是指两个同频率的信号之间的相 位差的测量。相位差测量的主要方法有示波器法、比 较器法、直读法等。利用电子计数器也可进行相位差 的测量，它是时间间隔测量的一个应用。瞬时值数字 相位差测量原理框图如图6.6所示，通过测量两个正弦 波上两个相应点之间的时间间隔，可换算出它们之间 的相位差。