频率与相位的测量 频率计 相位计

1 ( R1 ) R4 ( ) R3 j X C1 1 / R2 j X C2 fX 1 2 πRC
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fX
1 2 π LC
谐振回路测频率
文氏电桥测频率
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电气测量技术
第四章
频率和相位的测量
第二节 数字频率计的测量原理 一、硬件计数频率计
硬件计数频率计其结构如下图所示，被测信号通过 整形，转换为与被测信号频率相同的脉冲，然后对脉 冲进行计数，也就是把频率测量转换为脉冲个数的测 量。计数器可选用专用的集成电路，外围再配上显示 器、放大整形以及电源电路即可组成频率计。
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第四章
频率和相位的测量
Electrical Measure
第四章 频率和相位的测量 • • • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 频率的测量方法 数字频率计的测量原理 E312系列数字频率 相位的测量方法 电动系相位表 整步表
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频率和相位的测量
3 .变换式电动系频率表标尺特性 工频频率表所测量的频率范围并不要求 从0开始，标尺一般为45～55Hz、 900～1100Hz等等。变换式频率表可通过调
节偏置电阻，改变机械零点的频率读数。得到
相应标尺。以45～65Hz的频率表为例，被测输入信号经微分得到的 电流方向是从上到下，经过偏置电路的电流是从下到上，调节偏
微分电路 整流电路 指示仪表 偏置电路
双向限幅
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频率和相位的测量
2.变换式频率表工作原理
被测电压经稳压管双向限幅并经微分 转换为尖脉冲，由于电容小充电时间 短，可形成尖脉冲波，若用i1 表示充 电电流，则电流脉冲波形可用下式表示
2U i1 e Ri 通过磁电系测量机构的电流平均值为
置电路使偏置电流平均值等于45Hz时输入尖脉冲电流的平均值，
则机械零点的频率值就等于45Hz。选择指示电表的灵敏度使满度 为65Hz。
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频率和相位的测量
工频的测量--用振簧式频率表测量工频
早期还常用振簧式频率表测量工频频率，振簧式频 率表是利用交流电磁铁吸引一排机械振动频率不同的 簧片，簧片固有振动频率与电源频率相同时，产生共 振的簧片振幅最大，从窗口看，好像簧片顶端被拉长。 可以从产生共振的簧片位置读出频率值。
I CP 1 1 2U i dt e 1 T 0 T 0 Ri
T T t Ri i C0 i

t Ri i C 0 i
dt
2UC0 (e T

t Ri i C0 i
1)
由于电路中 Ri、C 0 很小故上式可简化为
I CP 2UC0 f 按式可知，通过磁电系测量机构的电流可以反映被测 频率的大小。
由于 M1、M 联立可得
tg
2
两个力矩方向相反，当平衡时两者相等。
Í1 Ú
R0 R2 1 C0 ( L ) Φ( ) R0 C
即指针偏转角 是频率 的函数 。
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Í2 Í
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频率和相位的测量
三、标尺特性
R0 R2 1 tg C0 ( L ) Φ( ) R0 C
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二、工作原理
按接线图，两可动线圈所受力矩分别为
M 1 k1 II1 cos cos ( II1 ) k1 IU C0 cos

^
L 1 / C
R 2 ( L 1 / C ) 2
^
M 2 k2 II 2 cos(90 ) cos( II 2 ) R0 k2 IU sin R0 R2 1 R 2 ( L 1/ C )2
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频率和相位的测量
工频的测量--用变换式频率表测量工频
1.变换式频率表的结构
变换式频率表由磁电系测量机构和变换电路组成， 变换电路包含方波形成、微分、整流、指示和偏置五 个环节，通过变换电路，被测频率转换为一定大小的 直流电流，然后通过磁电系测量机构进行测量 。
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频率和相位的测量
第一节 频率的测量方法
一、工频的测量--用电动系频率表测量工频
用电动系频率计
用变换式频率计
用振簧式频率计
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第四章
频率和相位的测量
第一节 频率的测量方法 一、工频的测量--用电动系频率表测量工频
1.电动系频率表的结构
采用比率表型，两可动线圈空间错开90°。无工作时呈 随遇平衡状态。被测频率等于固定线圈回路的谐振频率时， 指针停在标尺中心，即固定线圈轴线位置，标尺两边示值 分别为大于或小于谐振频率的值。
频率和相位的测量
本章要点
• 本章介绍测量频率的方法以及电动系频 率表和电子数字频率计的结构与原理，用 电子数字频率计测量频率，是频率测量的 主要手段，也是频率计的发展方向。 • 相位虽然不是常见的测量对象，但在电 力系统运行中，也是评价运行质量的一项 重要指标，本章主要介绍电动系相位表的 原理和使用方法。
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频率和相位的测量
二、低频和高频的测量
1.比较法
将被测频率与标准频率相比较，通过检测差拍、李沙育 图形或混频后的频率求得被测频率。
差拍法
李沙育图形测频 率
混频法
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2.无源测量法
无源测量法是指测量电路不需要另加电源，直接用被测信号 进行测量如文氏电桥测频率 和谐振回路测频率。
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第二节
数字频率计的测量原理
计数法可适用于工频、低频与高频，由于集成化程度的提高， 计数器电路体积小，价格便宜，几乎取代了所有其他形式的 测频仪器。
1 当被测频率等于谐振频 率时 L 偏转角 0, 指针 C 位于标尺中心, 即固定线圈轴线位置 。
1 > > 0 , 为负角，指针将 L若被测频率 0 , 则 C 顺时针偏转。 1 若被测频率 0 ,则 L 0, 为正角,指针将反 C
时针偏转