第6章时间与频率的测量
《电工技术基础与技能》第六章正弦交流电习题(答案)
第六章正弦交流电练习题姓名：班级：学号：填空题1、大小和方向都随时间作周期性变化的电流、电压、电动势称为交流电，按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电。
2、正弦交流电的三要素是最大值（有效值）、角频率(频率、周期) 和初相 .3、交流电每重复变化一次所用的时间叫周期，用字母T表示，其单位为秒。
4、交流电在一秒钟变化的次数叫频率，用字母f表示，其单位为 Hz或赫兹。
5、周期与频率之间的关系为 T=1/f ,角频率与频率之间的关系为ω=2πf ，工频交流电的频率f= 50 Hz。
6、我国供电系统中，交流电的频率是___50_____Hz，习惯上称为工频，周期为__0。
02s_____。
7、交流电路i=10sin（628t+4π/3)A，则其最大值为10A ,频率为100Hz，初相位为4π/3_。
8、已知正弦交流电压，它的最大值为_220√2V______，有效值为_ ___220V____,角频率为__314rad/s______，相位为__314t+60°____，初相位为___60°_____.9、某正弦交流电流的最大值为2A，频率为50Hz，初相为030，则该正弦交流电流的解析式i=___2sin(314t+30°）A___。
9、已知两个正弦交流电的瞬时值表达式分别为0160)u t V=-和()V60314sin22200+=tu02102sin(31430)u t V =+，则他们的相位差是__-90º_____，其相位关系是___u 1滞后u 290º(正交）___。
10、有两个同频率的正弦交流电，当它们的相位差分别为0°、180°、90°时,这两个正弦交流电之间的相位关系分别是__同相__、__反相__和___正交__。
11、i=5错误!sin （200πt-30O )A 则 I m = 7.07A ，I= 5 A ，ω= 200πrad/s f=100Hz ,T= 0。
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高频电子技术 电视、调频广播 雷达、导航、气象
• 2.1.3
信号发生器的一般组成
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• 信号发生器的一般组成框图如图2.2所示，主要由振荡器、变换器、 输出电路、电源、指示器五部分组成。
振荡器
变换器
输出电路
输出
电源
指示器
• 图2.2 信号发生器的一般组成框图
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• （3）频率稳定度 • 信号发生器的频率稳定度是指在一定时间内仪器输出频率准确度的变 化，它表示了信号源维持工作于某一恒定频率的能力。信号发生器的 频率稳定度是由振荡器的频率稳定度来保证的。频率稳定度可分为短 期频率稳定度和长期频率稳定度。
• 2．输出特性 • （1）输出形式
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被 测 设 备
输出 响应
测 试 仪
图2.1 信号发生器的用途
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• 一般来说，信号发生器的用途主要有以下三个方面：
• 1.用作激励源 • 2.用作信号仿真 • 3.用作校准源
• 2.1.2
• •
信号发生器的分类
信号发生器一般可分为通用信号发生器和专用信号发生器两大类。专用信号发 生器是为某种特殊用途而设计生产的仪器，能提供特殊的测量信号，如电视信 号发生器、调频信号发生器等。 通用信号发生器根据其工作频率的不同，可分为超低频、低频、视频、高频、 甚高频、超高频几大类。信号发生器的工作频率范围见表2.1。
电子测量技术与 仪器
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高等职业教育“十二五”规划教材（电子信息 类）
电子测量技术与仪器
电
第6章频域测量
第6章 频域测量
频谱分析仪依靠中频滤波器分辨各频率成分，检波器测 量信号功率，依靠本振和显示横坐标的对应关系得到信号频 率值。 实际中的频谱仪的组成结构要比图7.1复杂得多，为 了获得高的灵敏度和频率分辨力，要采用多次变频的方法，以 便在几个中间频率上进行电压放大。
第6章 频域测量
6.2.1频率特性测试仪的基本组成和工作原理 频率特性测试仪简称扫频仪，它是利用示波管直接显示被测二
端网络频率特性曲线的仪器，是描绘表征网络传递函数的仪器。频 率特性测试仪是在静态逐点测量法的基础上发展起来的一种快速、 简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器，它被广泛地应用于 电子、通信工程等领域，例如，家用电器(电视机、收录机等)和通 信设备(收、发信机等)的测量、调试都离不开扫频仪。
第6章 频域测量
第6章 频域测量技术
6.1 频域测量的原理与分类 6.2 线性系统频率特性测量 6.3 频谱分析测量
第6章 频域测量
6.1 频域测量的原理与分类
6.1.1 频域测量的原理 对于一个过程或信号，它具有时间-频率-幅度的三
维特性，如图6.1所示。
频率 频域
电压 时域
时间
图6.1 信号的三维特性
第6章 频域测量
2．扫频测量法 扫频测量法是在点频测量法的基础上发展起来的。它是利用一 个扫频信号发生器取代了点频法中的正弦信号发生器，用示波器取 代了点频法中的电压表而组成的。其工作原理如图6.3所示。 图(a)中扫频振荡器是关键环节，它产生一个幅度恒定且频率 随时间线性连续变化的信号作为被测电路的输入信号，通常称为扫 频信号，如图6.2(b)中的波形②。 这个扫频信号经过被测电路后就不再是等幅的，其幅度按照被 测网络的幅频特性作相应变化，如图6.2(b)中的波形③。这个波形 的包络线的形状就是被测电路的幅频特性，经过包络检波器将其包 络解调出来，最后经过Y通道放大器放大，加到示波管Y偏转系统。
第6章-频率法校正
三、校正方法 方法多种，常采用试探法 试探法。 方法多种，常采用试探法 总体来说，试探法步骤可归纳为： 总体来说，试探法步骤可归纳为： 1.根据稳态误差的要求 确定开环增益K 根据稳态误差的要求， 1.根据稳态误差的要求，确定开环增益K。 2.根据所确定的开环增益 根据所确定的开环增益K 画出未校正系统的博特图，量出(或计算) 2.根据所确定的开环增益K，画出未校正系统的博特图，量出(或计算)未 校正系统的相位裕度。若不满足要求，转第3 校正系统的相位裕度。若不满足要求，转第3步。 3.由给定的相位裕度值 计算超前校正装置应提供的相位超前量( 由给定的相位裕度值， 3.由给定的相位裕度值，计算超前校正装置应提供的相位超前量(适当增 加一余量值) 加一余量值)。 4.选择校正装置的最大超前角频率等于要求的系统截止频率 选择校正装置的最大超前角频率等于要求的系统截止频率， 4.选择校正装置的最大超前角频率等于要求的系统截止频率，计算超前网 络参数a 若有截止频率的要求，则依该频率计算超前网络参数a 络参数a和T ；若有截止频率的要求，则依该频率计算超前网络参数a和 T。 5.验证已校正系统的相位裕度 若不满足要求，再回转第3 验证已校正系统的相位裕度； 5.验证已校正系统的相位裕度；若不满足要求，再回转第3步。
Gc ( s )Go ( s ) = 4.2 × 40( s + 4.4) 20(1 + 0.227 s ) = ( s + 18.2) s ( s + 2) s(1 + 0.5s )(1 + 0.0542s )
未校正系统、校正装置、校正后系统的开环频率特性： 未校正系统、校正装置、校正后系统的开环频率特性：
↑ 指标要求值 ↑ 可取 − 6°
根据上式的计算结果，在曲线上可查出相应的值。 根据上式的计算结果，在曲线上可查出相应的值。 根据下述关系确定滞后网络参数b和 如下 如下： 5根据下述关系确定滞后网络参数 和T如下： ′ 20 lg b + L ′(ω c′ ) = 0
第4章-时间与频率测量-习题-答案
电子测量技术第四章（一）填空1、电子计数器的测周原理与测频相反，即由被测信号控制主门开通，而用晶振脉冲进行计数。
2、电子计数器测频的基本原理刚好与测周相反，即由___ _晶振 _____控制主门开门，而用被测信号进行计数。
3、测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越____大____，测量准确度越高。
4、测量周期时，通用计数器采用的闸门时间越____大____，测量准确度越高。
5、通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，量化误差对测周精确度的影响越小。
6、通用计数器测量频率时，被测信号周期越小，量化误差对测周精确度的影响越小。
7、在用通用计数器测量低频信号的频率时，为了减小测量误差，应采用测周法。
8、电子计数器测周时，选用的时标越小，则显示的位数越多，量化误差的影响就越大。
9、电子计数器的测量误差来源主要有触发误差、闸门时间误差和标准频率误差三种。
10、电子计数器的误差来源有___量化误差___、__标准频率误差__和___触发误差___；其中量化误差是主要来源，其绝对值恒为定值。
11、用电子计数器测量频率比时，周期小的信号应加到输入通道 A 。
用电子计数器测量频率，如闸门时间不变，频率越高，则测量误差越小；测量周期时，如时标（计数脉冲周期）不变，被测信号频率越高，则测量误差越大。
7、计数器测周的基本原理刚好与测频相反，即由_被测周期控制主门开门，而用_标准频率_进行计数。
（二）选择题1、通用计数器测量周期时由石英振荡器引起的主要是( C )误差。
A.随机B.量化C.变值系统D.引用2、下列选项中通用计数器不能测量的量是（ D ）A.频率B.相位C.周期D.电压3、在通用计数器测量低频信号的频率时，采用倒数计数器是为了( D )A.测量低频周期B.克服转换误差C.测量低频失真D.减小测频时的量化误差影响4、在电子计数法测量频率时，测量误差通常有两部分组成，分别是（ A ）误差和（ C ）误差。
A、量化B、触发C、标准频率5、通用计数器在测量频率时，当闸门时间选定后，被测信号频率越低，则（ C ）误差越大。
电路频率特性的测量技术
• 模拟式频谱仪与数字式频谱仪
模 拟 式 频 谱 仪 ： 以 扫 描式为基础构成，采用 滤波器或混频器将被分 析信号中各频率分量逐 一分离。所有早期的频 谱仪几乎都属于模拟滤 波式或超外差结构，并 被沿用至今。
数字式频谱仪：非扫描 式，以数字滤波器或FFT 变换为基础构成。精度高、 性能灵活，但受到数字系 统工作频率的限制。目前 单纯的数字式频谱仪一般 用于低频段的实时分析， 尚达不到宽频带高精度频 谱分析。
• 广义上，信号频谱是指组成信号的全部频率分量 的总集；狭义上，一般的频谱测量中常将随频率 变化的幅度谱称为频谱。
• 频谱测量：在频域内测量信号的各频率分量，以 获得信号的多种参数。频谱测量的基础是付里叶 变换。
• 频谱的两种基本类型 – 离散频谱（线状谱），各条谱线分别代表，可视为谱线间隔无穷小，如非周期 信号和各种随机噪声的频谱。
第6章 电路频率特性的测量技术
.
引言
频域中的两个基本测量问题
信号的频谱分析：可由频谱分析仪完成 线性系统频率特性的测量：可由网络分析仪完成
• 什么是线性系统的频率特性？
正弦信号
稳态响应
线性网络
H(jω)：频率响应 或频率特性
幅度|H(jω)|：幅频特性 相位φ(ω) ：相频特性
.
6.1 频率特性的特点
.
➢ 频率分辨率（Resolution）
表征了将最靠近的两个相邻频谱分量分辨出来 的能力。主要由中频滤波器的带宽（即RBW）决定， 但最小分辨率还受本振频率稳定度的影响。
对滤波式频谱分析仪而言，中频滤波器的3dB 带宽决定了可区分的两个等幅信号的最小频率间隔。 如果区分不等幅信号，分辨率就与滤波器的形状因 子有关。
.
第6章(676)
第6章 智能型电子计数器
电子计数器共需时标和闸门时间两套时间标准， 它们由 同一晶体振荡器和一系列十进制倍频和分频来产生。 例 如图6-1中， 1 MHz晶体振荡器经各级倍频及前几级分频 器得到10 ns、 0.1 μs、1 μs、 10 μs、 0.1 ms和1 ms六种时 标信号； 若再经后几级分频器可进一步得到1 ms、 10 ms
第6章 智能型电子计数器
仪器闸门时间T的选择一般都设计为10n s（n为整 数）， 并且闸门时间的改变与显示屏上小数点位置的移 动同步进行， 故使用者无须对计数结果进行换算， 即可 直接读出测量结果。 例如, 被测信号频率为100 kHz， 闸 门时间选1 s时，N=100 000， 显示为100.00 kHz； 若闸门 时间选100 ms， 则N=10 000， 显示为100.00 kHz。 测量 同一个信号频率时， 闸门时间增加， 测量结果不变， 但 有效数字位数增加， 提高了测量精确度。
由于电子计数器类仪器是基于被测信号的时间与标 准时间进行比较而进行测量的， 其测量精度与标准时间 有直接关系， 因而要求时基电路具有高稳定性和多值性。 为了使时基电路具有足够高的稳定性， 时基信号源采用 了晶体振荡器。 在一些精度要求更高的通用计数器中， 为使精度不受环境温度的影响， 还对晶体振荡器采取了 恒温措施。 为了实现多值性， 在高稳定晶体振荡器的基 础上， 又采用了多级倍频和多级分频器。
第6章 智能型电子计数器
6.1.2 电子计数器的主要技术性能
1. 电子计数器所具备的测试功能一般包括测量频率、 周期、 频率比、 时间间隔、 累加计数和自校等。 2. 测量范围 电子计数器的有效测量范围是相对于测量功能而言 的， 不同的测量功能其测量范围的含义也不同。如测量 频率时是指频率的上、 下限； 测量周期时是指周期（时 间单位）的最大、 最小值。
电子测量技术频率时间与相位测量
第7页
电子测量原理
6.1.3 频率（时间）测量方法
1.直读法 在工程中，工频信号的频率常用电动系频率表进行测 量，并用电动系相位表测量相位，因为这种指针式电工仪 表的操作简便、成本低，在工程测量中能满足其测量准确 度。这种电动系频率表和相位表，可见本书第二章。 2.电路参数测量法 通过测量电路参数达到测量频率目的的方法有两种。 首先是电桥法，把被测信号作为交流电桥的电源，调节桥 臂参数使电桥平衡，由平衡条件可得出被测频率的结果。
图6-4中各处信号的波形关系，可见图6-5 所示。图中 的被测信号为正弦波形，整形后只是在过零变正的瞬间产 生脉冲，而且一个周期只产生一个脉冲。
第23页
电子测量原理
6.2.4 误差分析
由式（6-6）可得：
dfx dNdTs fx N Ts
（6-7）
最大误差： d ffxx ma x(d NN d T ssT )(|N||T|) （6-8）
第19页
电子测量原理
6.2.2 电子计数器测频的组成框图
电子计数器的组成框图见图6-4所示
fx
放大
整形
闸门
十进制 计数器
译码 显示
门控
晶振
1ms
K
10S 1s
10ms 0.1s
时标
放大 整形
十进分频
图中各电路的作用如下： 放大整形：放大是对小信号而言，整形是将各种被测
波形整形成脉冲（如采用施密特电路）。 晶振：石英晶体振荡器，产生频率非常稳定的脉冲信
第4页
电子测量原理
6.1.2 频率或时间标准
人们早期根据在地球上看到太阳的“运动”较为均匀 这 一现象建立了计时标准，把太阳出现于天顶的平均周期（ 即平均太阳日）的86400分之一定为一秒，称零类世界时 （记作UTo），其准确度在10-6量级。考虑到地球受极运 动（即极移引起的经度变化）的影响，可加以修正，修正 后称为第一世界时（记作UT1）。此外，地球的自转不稳 定，进行季节性、年度性变化校正，引出第二世界时（记 作UT2），其稳定度在3×10-8。而公转周期却相当稳定， 于是人们以1900回归年的31556925.9747分之一作为历书时 的秒（记作ET），其标准度可达±1×10-9。
第6章时域测量
第6章 时域测量
2．通用示波器旳选用原则
上升时间tx=0
BW=100MHz
tr
0.35 BW
tr=0.35/100=3.5ns tx=10ns
屏幕上看到旳上升时间trx为 trx tx2 tr2
则被测信号旳上升时间
tx tr2x tr2
第6章 时域测量
trx trx tr
第6章 时域测量
6．3．2 显示两个变量之间旳关系
第6章 时域测量
图6．11 用示波器显示射极输出器旳跟随特征
第6章 时域测量
6. 6.4
4.
1 通 用 示 波 器 旳 构 成
通用电子示波器
第6章 时域测量
❖ 6．4．2 示波器旳Y(垂直)通道 ❖ 垂直通道旳任务是检测被观察旳信号，并将
它无失真或失真很小地传播到示波管旳垂直 偏转极板Y上。同步，为了与水平偏转系统配 合工作，要将被测信号进行一定旳延迟。为 了完毕上述任务，垂直偏转系统由探头、输 入衰减器、Y前置放大器、延迟线和Y输出放 大器构成。
第6章 时域测量
第6章 时域测量
❖ 6.1 时域测量引论 ❖ 6.2 示 波 管 ❖ 6.3 波形显示原理 ❖ 6.4 通用电子示波器 ❖ 6.5 取样技术在示波器中旳应用 ❖ 6.6 数字示波器
第6章 时域测量
6.1 时域测量引论
6.1.1电子示波器旳功用 ❖ 电子示波器简称示波器。它是
一种用荧光屏显示电量随时间变化 过程旳电子测量仪器。它能把人旳肉眼无法直接观察 旳电信号，转换成人眼能够看到旳波形，详细显示在 示波屏幕上，以便对电信号进行定性和定量观察，其 他非电物理量亦可经转换成为电量使用示波器进行观 察，示波器是一种广泛应用旳电子测量仪器，它普遍 地应用于国防、科研、学校以及工、农、商业等各个 领域。
《频率时间的测量》
0
t1 Δt
t2
t
由此可见，“时刻”和“间隔”二
者的含义和测量方法都是不同的。
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6.1.1 时间和频率的基本概念
频率的定义和标准
基本定义
事物在1秒钟内完成的周期性变化
的次数叫做频率，常用 f 表示。
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5
6.1.1 时间和频率的基本概念
fc（周期为Tc）有关。理论上可以证明，闸门时间的相对误差ΔT/T在数值上 等于晶振频率的相对误差Δfc /fc，即： T f c
T fc
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28
6.2.2 电子计数法测频的误差分析
电子计数法测频的相对误差公式
f c f x 1 (| || |) fx f xT fc
从上式可知，为了减小电子计数法的测量误差，应该采取以下
(μs) 、纳秒(ns) 和皮秒(ps) 。
它们的换算关系是：1s = 103ms = 106μs = 109ns = 1012ps
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3
6.1.1 时间和频率的基本概念
从科学意义上讲，时间的实际上有 两个含义： 1.时刻； 2.时间的间隔。
u
如图所示，t1是矩形脉冲开始的时刻，
t2是消失的时刻。而Δt= t1-t2是指t1时刻
第六章 频率测量
6.1 概述
6.1.1 时间和频率的基本概念
时间的定义和标准
基本定义
时间是国际单位制中的七个基 本物理量之一，它的基本单位是秒， 用s表示。
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2
6.1.1 时间和频率的基本概念
早期一般把地球自转一周所需的时间定为一天，而它的1/86400 则定义为1秒，这种方法由于自转速度受到季节等因素的影响，需要 经常进行修正。 后来则出现了以原子秒（ Atomic seconds ）为基础的时间标准， 定义1秒为铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁的辐射9292631770 个周期的时间，其准确度可达到2×10-11。 在电子电器测量中，往往使用较小的单位，如毫秒(ms)、微秒
第4章 时间与频率的测量
4.4 通用计数器 4.4.1 通用电子计数器的基本组成 4.4.2 电子计数器的使用 4.4.3 通用电子计数器的测量功能 4.5 其他测量频率的方法 4.5.1 电桥法测频 4.5.2 谐振法测频 4.5.3 频率-电压转换法测量频率 4.5.4 拍频法测频 4.5.5 差频法测频 4.5.6 用示波器测量频率
=
±⎜⎜⎝⎛
1 10n Tx
fc
+
1
2 ×10n π
× Vn Vm
+
Δf c fc
⎟⎟⎠⎞
（4-16）
（2）采用多周期测量可提高测量准确度；
（3）提高标准频率，可以提高测周分辨力；
（4）触发转换误差与被测信号的信噪比有关，信噪比越 高，触发转换误差越小。测量过程中尽可能提高信噪 比 Vm /Vn 。
整形
送主门的一
0
t
个输入端。
微分
0
t
图4-6 输入电路工作波形图
3)计数显示电路
这部分电路的作用，简单地说，就是 计数被测周期信号重复的次数，显示 被测信号的频率。它一般由计数电路、 逻辑控制电路、译码器和显示器组成。
4)控制电路
控制电路的作用是产生各种控制信号， 去控制各电路单元的工作，使整机按 一定的工作程序完成自动测量的任务。 在控制电路的统一指挥下，电子计数 器的工作按照“复零一测量—显示”的 程序自动地进行，其工作流程如图4.6 所示。
在测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相 关的，即是说它们在时间轴上的相对位置是随机的。这样，既 便在相同的主门开启时间T，计数器所计得的数却不一定相同。 可能多1个或少1个的±1误差，这是频率量化时带来的误差故 称量化误差，又称脉冲计数误差或±1误差。
频率时间间隔测量原理
频率时间间隔测量原理
频率时间间隔测量原理是通过测量事件发生的时间间隔来计算出事件的频率。
该原理适用于各种领域，如物理学、电子学、计算机科学等。
在物理学中，频率是指单位时间内事件发生的次数。
通过测量事件的时间间隔，我们可以计算出事件的频率。
例如，假设我们想测量一个摆动钟的频率，我们可以开始计时，然后记录摆钟完成一次摆动所经过的时间。
通过将这个时间除以一秒，我们就可以得到摆钟的频率。
在电子学中，频率是指电信号的周期性变化。
通过测量电信号的时间间隔，我们可以计算出电信号的频率。
例如，在无线电中，我们可以通过测量电磁波的周期性变化来计算出无线电波的频率。
在计算机科学中，频率是指计算机处理指令的速度。
通过测量计算机执行指令的时间间隔，我们可以计算出计算机的时钟频率。
例如，我们可以通过测量计算机执行一条指令所需的时间来计算出计算机的时钟频率。
频率时间间隔测量原理是基于时间的。
通过测量一系列事件的时间间隔，我们可以计算出事件的频率。
这个原理在许多领域都有广泛的应用，可以帮助我们了解事物的运动规律、电信号的变化规律以及计算机的性能等。
《电子测量技术》课程标准(电子信息技术专业)
《电子测量技术》课程标准课程名称：电子测量技术 Electronic Measurement Technology课程性质：专业选修学分：2.5总学时：45，理论学时：36，实验(上机)学时：9适用专业：电子信息技术先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、微机原理一、教学目的与要求《电子测量技术》是电子信息、自动控制、测量仪器等专业的通用技术基础课程。
包括电子测量的基本原理、测量误差分析和实际应用，主要电子仪器的工作原理，性能指标，电参数的测试方法，该领域的最新发展等。
电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。
通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。
二、教学内容与学时分配三、各章节主要知识点与教学要求第1章序论第一节测量的基本概念一、测量的定义二、测量的意义三、测量技术第二节计量的基本概念一、计量二、单位和单位制三、计量标准四、测量标准的传递第三节电子测量技术的内容，特点和方法一、电子测量二、电子测量的内容和特点三、电子测量的一般方法第四节电子测量的基本技术一、电子测量的变换技术二、电子测量的放大技术三、电子测量的比较技术四、电子测量的处理技术五、电子测量的显示技术第五节本课程的任务重点：测量的基本概念、基本要素；单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。
难点：量值的传递准则教学要求：理解测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法。
理解计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。
理解测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。
理解电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。
第2章测量误差理论与数据处理第一节测量误差的基本概念一、有关误差的基本概念二、测量误差的基本表示方法第二节测量误差的来源与分类一、测量误差的来源二、测量误差的分类第三节测量误差的分析与处理一、随机误差的分析与处理二、系统误差的判断及消除方法三、粗大误差的分析与处理第四节测量误差的合成与分配一、测量误差的合成二、测量测量不确定度及其合成三、误差分配及最佳测量方案第五节测量数据处理一、有效数字处理二、测量结果的处理三、最小二乘法与回归分析重点：测量误差的分类估计和处理，系统误差和粗大误差的判断及处理，不确定度的评定方法。
《电子测量技术基础》教学大纲
《电子测量技术基础》教学大纲一、说明1、课程的性质、地位和任务本课程为两专业的重要技术基础课，是电子信息工程和通信工程各专业课的必需先行课，为学生学习工作所需的专业知识做好准备。
2、教学的基本要求使学生了解和掌握电子测量仪器的工作原理和结构特点、能自己设计和应用测量电路。
基本内容包括模拟和数字的测量仪器、示波器、信号源、频率计、频谱分析仪、失真度测量仪、网络分析仪、逻辑分析仪、虚拟仪器、测量用电路等。
3、本课程的重点与难点重点：本课程的有关基本理论和基本概念；测量方法和数据处理的过程，减小测量误差的措施；常用测量仪器的原理、结构、操作和应用；对于各种被测电量和被测系统采用的不同测量原则和测量电路，及测量结果的表达。
难点：理解数据处理的根据，减小测量误差的方法的依据；理解各种仪器的原理与功能；对于不同测量对象和对测量速度与测量准确度的不同要求采用的不同测量配置与测量方法的掌握。
二、课堂教学时数及课后作业题型分配三、本文第一章绪论【教学目的】通过本章教学，使学生明确本课程的学科性质、基本内容和学习意义，掌握电子测量仪器与应用技术中一些常用术语的涵义及其相互区别，了解本门课程的教学要求和学习方法。
【重点难点】电子测量技术的研究对象及基本内容，测量、计量和电子测量仪器的概念，以及测量方法的意义。
第一节电子测量一、测量二、电子测量第二节电子测量的内容和特点一、电子测量的内容二、电子测量的特点第三节电子测量的一般方法一、按测量手续分类二、按测量方式分类三、按被测量的性质分类四、测量方法的选择原则第四节电子测量仪器概述一、测量仪器的功能二、测量仪器的主要性能指标三、电子测量仪器的分类第五节计量的基本概念一、计量二、单位制三、计量基准四、量值的传递与跟踪，检定与比对【思考题】1．叙述电子测量的主要内容。
2．选择测量方法时主要考虑的因素有哪些？3．叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，各举一两个测量实例。
4．解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。
雷达原理--第6章
正向削波 移相电路
脉冲产生 器
二
自动距离跟踪
自动距离跟踪系统
自动距离跟踪：
系统的电移动距标
包括
自动地跟踪目标并 连续地给出目标距 离数据
搜索 捕获 自动跟踪
来自接收 机的回波 脉冲
时间鉴别器
ue=k1(t-t’)
控 制 器 u=f(ue)
t
t’
跟踪脉冲 产生器
自动距离跟踪简化方框图
脉冲调频测距
脉冲法测距时由于重复频率高会产生测距模糊，
为了判别模糊，必须对周期发射的脉冲信号加 上某些可识别的“标志”，调频脉冲串也是可 用的一种方法。图6.12（a）就是脉冲调频测距 的原理框图。
§6.3 距离跟踪原理
测距时需要对目标距离作连
续的测量，称为距离跟踪。 距离跟踪方法分类： 人工距离跟踪， 自动距离跟踪
判距离模糊的方法 ： 1多种重复频率判模糊 2“舍脉冲”法判模糊Leabharlann §6.2 调频法测距
调频连续波雷达的组成方框如图6.7所示。发射机产生 连续高频等幅波，其频率在时间上按三角形规律或按 正弦规律变化，目标回波和发射机直接耦合过来的信 号加到接收机混频器内。在无线电波传播到目标并返 回天线的这段时间内，发射机频率较之回波频率已有 了变化，因此在混频器输出端便出现了差频电压。后 者经放大、限幅后加到频率计上。由于差频电压的频 率与目标的距离有关，所以频率计上的刻度可以直接 采用距离长度作为单位。
随机误差是指因某种偶 然因素引起的测距误差， 所以又称偶然误差。凡 属设备本身工作不稳定 性造成的随机误差称为 设备误差 .凡属系统以外 的各种偶然因素引起的 误差称为外界误差.
主要的随机误差：1.电波传播速度 变化产生的误差 ； 2.因大气折射 引起的误差 ；3.测读方法的误差
物理实验测量物体的频率
物理实验测量物体的频率频率是描述物体振动或周期性运动特征的重要物理量，它在物理实验中具有广泛的应用。
本文将介绍物理实验中测量物体频率的方法。
一、引言在物理学中，频率是指单位时间内某一运动的周期性重复次数。
在物体振动或周期性运动的实验中，我们常需要测量其频率，以便更好地理解物体的运动特性和相应理论模型。
测量物体的频率是物理实验中常见的任务，但也需要一定的技巧和适当的仪器。
二、计数法测量频率计数法是最简单且常见的测量频率的方法之一。
通过计数一定时间内运动次数来确定频率。
1. 实验装置与操作步骤a. 准备一个具有周期性运动的物体，例如摆钟、摆锤等。
b. 使用计时器记录物体振动的次数，同时记录测量的时间间隔。
c. 根据测量的次数和时间间隔，计算频率。
2. 注意事项a. 时间间隔应足够长，以保证测量的结果具有较高的准确性。
b. 重复多次测量，取平均值以提高结果的可靠性。
c. 注意选择合适的计时器，最好使用精确度较高的设备。
三、光电法测量频率在一些实验中，特别是涉及高频率运动的情况下，计数法可能不太适用。
这时可以采用光电法进行频率测量。
1. 实验装置与操作步骤a. 准备一个具有周期性运动的物体。
b. 使用光电传感器将物体运动转化为光电信号。
c. 通过光电传感器输出的信号，使用计时器或频率计进行测量和计算。
2. 注意事项a. 光电传感器应正确安装，使得物体运动能够准确地转化为光电信号。
b. 计时器或频率计的选择要与光电传感器配合使用，保证测量结果的准确性。
四、示波器法测量频率示波器是物理实验中常见的测量频率的设备，它能够直观地显示物体的振动或周期性运动。
1. 实验装置与操作步骤a. 准备一个具有周期性运动的物体。
b. 将示波器与物体连接，并调整示波器的参数和触发模式，使其能够稳定地显示物体的振动或运动曲线。
c. 通过示波器的时间基准和测量工具，测量和计算频率。
2. 注意事项a. 示波器参数的调整要根据实验需求进行，以获得更好的测量结果。
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第6章时间与频率的测量
6.1 概述
目前，在电子测量中，时间和频率的测量精确度是最高的。
在检测技术中，常常将一些非电量或其它电参量转换成频率进行测量。
1．频率和周期的基本概念
频率定义为相同的现象在单位时间内重复出现的次数。
周期是指出现相同现象的最小时间间隔。
周期性现象，是指经过一段相等的时间隔又出现相同状态的现象，在数学上可用一个周期函数来表示所谓周期性现象。
对一个周期现象来说，周期和频率都是描述它的重要参数。
周期与频率互为倒数关系，只要测出其中一个，便可取倒数而求得另一个。
2．时间与频率测量的特点
（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。
3．频率测量的基本方法
（1）直接法
指直接利用电路的某种频率响应特性来测量频率的方法。
电桥法和谐振法是这类测量方法的典型代表。
（2）比对法
是利用标准频率与被测频率进行比较来测量频率。
其测量准确度主要取决于标准频率的准确度。
拍频法、外差法及计数器测频法是这类测量方法的典型代表。
6.2 电子计数器及其应用
6．2．1电子计数器面板及控键示意图
（1）功能选择
有6个键，完成计数、测量频率、测量周期、测量时间间隔、测量频率比和自校功能。
（2）时间选择
测量频率时，用于选择闸门时间；测量周期时，用于选择周期倍乘。
（3）输入通道
具有A、B和C三个通道，其中A、B通道可对输入信号进行衰减。
（4）触发选择
用于选择触发方式。
置“+”时，为上升沿触发；置“-”时，为下降沿触发。
（5）触发电平
可连续调节触发电平。
（6）数码显示器
用于测量值显示，小数点自动定位。
6．2．2电子计数器的主要电路技术
电子计数器一般由输入通道、计数器、逻辑控制、显示器及驱动等电路构成。
1．输入通道
电子计数器一般设置2个或3个输入通道，记作A、B、C。
A通道用于测频、自校；B通道用于测周；
B、C通道合起来测时间间隔；A、B通道合起来测频率比。
2．计数器
计数器用触发器构成。
在数字仪表中，最常用的是按8421编码的十进制计数器，来了十个脉冲就产生一个进位。
3．显示与驱动电路
电子计数器以数字方式显示出被测量，目前常用的有LED显示器和LCD显示器。
4．逻辑控制电路
由门电路和触发器组成的时序逻辑电路。
产生各种指令信号，如闸门脉冲、闭锁脉冲、显示脉冲、复零脉冲、记忆脉冲等，这些指令控制整机各单元电路的工作，使整机按一定的工作程序完成测量任务。
6．2．3电子计数器测量频率
1．测频的基本原理
电子计数器测频是严格按照频率的定义进行的。
（1）输入单元电路
由放大、整形电路构成，它将输入频率为fx的被测周期性信号放大、整形，变换成计数器能接受的计数脉冲信号，并加到闸门电路输入端。
（2）时基Ts产生电路
包括石英晶体振荡器、分频器及时基选择电路。
用于产生准确的时间间隔Ts 。
（3）主门电路
通常由一个与门（或一个或门）构成。
它进行时间或频率的量化比较，完成时间或频率的数字转换。
（4）计数显示电路
包括多级十进制计数器、寄存器、译码器和数字显示器等。
它对主门输出的脉冲个数进行计数，再用数字显示出来。
（5）逻辑控制电路
包括门电路和触发器组成的时序逻辑电路。
它产生各种控制信号，如寄存、显示、复位信号等，控制整机各单元电路的工作，使整机按一定的工作程序完成测量任务。
电子计数器的测频原理实质是：以比较法为基础，将被测信号的频率fx和已知的时基信号频率fs相比，将相比的结果以数字的形式显示出来。
2．测频方法的误差分析
量化误差的相对值为提高被测信号的频率，或增大主门开启时间，都可降低量化误差的影响。
（3）测频公式误差
由于的符号可正可负，若按最坏情况考虑，可得电子计数器测量频率的最大相对误差计算公式为（4）测频计数误差
计数误差是指在测量频率时，由于被测信号中的干扰噪声影响，使输入信号经触发器整形后，形成的计数脉冲发生了错误而产生的误差。
（5）结论
电子计数器测量频率时要提高频率测量的准确度（减少测量误差）可采取如下措施：
①选择准确度和稳定度高的晶振作为时标信号发生器，以减小闸门时间误差。
②加大分频器的分频系数k，扩大主门的开启时间，以减小量化误差的影响。
③当被测信号频率较低时，用测频方法测得的频率误差较大，应选用其它方法进行测量。
④对随机的计数误差，可提高信噪比或调小通道增益来减小误差程度。
6．2．4电子计数器测量周期
1．测量周期的基本原理
电子计数器测周的基本原理与测频类似，也是一种比较测量方法。
用被测信号控制主门的开门，用标准时标脉冲进行计数的。
整机电路包括输入整形电路、时标、时基产生电路、主门电路、计数显示及逻辑控制电路等。
电子计数器测量周期的原理如图6.6所示。
2．测周方法的误差分析
（1）公式误差
（2）触发误差
触发误差是指在测量周期时，由于输入信号中的干扰噪声影响，使输入信号经触发器整形后，所形成的门控脉冲时间间隔与信号的周期产生了差异而产生的误差。
触发误差与被测信号的信噪比有关，信噪比越高，触发误差越小，测量越准确。
（3）结论
当被测信号的频率较低时，采用测周法可提高测量的精度。
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。
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。
6．2．6电子计数器测量频率比
6．2．7电子计数器测量时间间隔
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，
6．2．8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。
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。
2．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。
4．差频倍增技术
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
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。
2．谐振点的判断
谐振电路的曲线如图6.14所示。
3．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。
6．3．3频率-电压转换法测频
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。