现代测量技术实验一

西华大学实验报告

西华大学实验报告（理工类）

开课学院及实验室：电气与电子信息学院 实验室6A217

实验时间 ：2016年 5 月20日

学 生 姓 名

学 号

成 绩 学生所在学院

年级/专业/班 课 程 名 称 现代测试技术及应用 课 程 代 码 6002699 实验项目名称 电子计数器测频和测周的原理

项 目 代 码 1（必做）

指 导 教 师

王维博

项 目 学 分

一、实验目的：

1、了解频率测量的基本原理。

2、了解电子计数器测频/测周的基本功能。

3、熟悉SJ-8002B 电子测量实验系统的基本操作。

二、实验原理：

1、测频原理 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。电子计数器是严格按照f ＝N/T 的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1-1 所示。从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。若闸门开启时间为T 、待测信号频率为fx ，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为N ，则待测频率为

fx = N/T (1-1)

若假设闸门时间为1s ，计数器的值为1000，则待测信号频率应为1000Hz 或1.000kHz ，此时，测频分辨力为1Hz 。

图1-1 测频原理框图和时间波形

2、测周原理

由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。其原理如图1-2所示。

图1-2 测周原理图

第 组

待测信号Tx 通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦称为时标信号)周期为To ，电子计数器读数为N ，则待测信号周期的表达式为

X O

T N T =⨯ （1-2）

例如：fx = 50Hz ，则主门打开1/50Hz （= 20ms ）。若选择时基频率为fo = 10MHz ，时基To ＝0.1μs ，计数器计得的脉冲个数为

O

X

T T N =

= 200000 个，如以ms 为单位，则计数

器可读得20.0000(ms) ，此时，测周分辨力为0.1μs 。

三、实验设备、仪器及材料：

计算机 １台 SJ-8002B 电子测量实验箱

１台 Q9连接线

１根

四、实验步骤 （按照实际操作过程）：

1、实验准备

（1）按照图1-3所示的方法连线，S602接“no”端。

E P P

电子测量实验箱

信号发生器

电源

计算机

①

②示波器

监测

Fx

Aout1

图1-3 实验连接框图

说明：被测输入信号有两种接法，一种是如图1-3所示的①，由外接信号发生器连接实验箱测频输入fx 的BNC 插座；一种是如图1-3所示的②，由实验箱上的信号源Aout1(或Aout2)连接实验箱测频输入fx 的

BNC 接头。

（2）先打开实验箱电源，电源指示灯“亮”。然后在PC 机上运行主界面程序；

（3）从主界面进入“电子测量实验室”，最后选择实验二，软件则自动打开了电子计数器测频和测周的界面，实验运行电子计数器程序进行测量。 2、电子计数器

电子计数器的面板如图1-7所示：

图1-7 虚拟电子计数器面板

3、使用说明：

（1）当选择测频/测周按钮置“测频”时，可选“闸门时间”分别为：1ms, 10ms, 100ms, 1s, 10s，时标选择旋钮不使能；

（2）当选择测频/测周按钮置“测周”时，可选“周期倍乘”分别为：×1，×10，×100，×1000，×10000。时标选择旋钮可选10MHz, 1MHz, 100kHz, 10kHz, 1kHz。

（3）当选择“自动”按钮时，测频/测周按钮、时标选择旋钮和测频/测周按钮不使能，将自动根据被测信号与中界频率的大小关系来确定采用测频或测周方式，并显示相关内容。

注意：在“测周”模式下，若选择大的周期倍乘系数，测量低频信号时，测量时间会很长。五、实验过程记录（数据、图表、计算等）：

（1）利用实验箱上的信号源产生不同频率的信号，波形可分别为方波、正弦波、三角波，幅度为1V～5V,由虚拟电子计数器对其进行“测频”，选择不同的闸门时间，对测量结果进行比较和分析。记录测量的频率值，并填入表1-1：

表1-1

信号频率

闸门时间

10Hz 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz 1MHz

1ms X X 999.00 10000 100008 500034

10ms X X 998.90 10000 100008 500057

0.1s X 98.9432 999.00 10000 100007 500171

1s 9.536743 98.9442 999.00 10000 100007 500040

10s 9.536743 98.9432 999.00 10000 100007 500035

（2）利用实验箱上的信号源产生不同频率的信号，由虚拟电子计数器对其进行“测周”，选择不同的周期倍乘，对测量结果进行比较和分析。记录测量的周期值，并填入表1-2：

表1-2

信号周期周期倍乘

0.1s

(10Hz)

10ms

(100Hz)

1ms

(1kHz)

0.1ms

(10kHz)

10μs

(100kHz)

1μs

(1MHz)

1 104.8576

ms

10.1067

ms

1.0010

ms

99.990

us

9.99930

us

1.99967

us

10 104.8576

ms

10.1067

ms

1.0011

ms

99.9990

us

9.99930

us

1.99967

us

100 104.8576

ms

10.1068

ms

1.0010

ms

99.9990

us

9.99930

us

1.99920

us

1000 可不做10.1068 1.0010 99.9990 9.99930 1.99920

10000 可不做可不做 1.0010 99.9990 9.99960 1.99920

（3）利用实验箱上的信号源产生不同频率的信号，选择“自动方式”，观察仪器自动选择的“测频或测周”模式，记录测量的频率值和周期值选择不同的周期倍乘，对测量结果进行比较和分析，并填入表1-3：