电子测量 频率测量及其误差分析

湘潭大学

电子测量

实验报告

姓名：

学号：

班级：

指导老师：

日期：

频率测量及其误差分析

实验步骤:

1 用示波器测量信号频率

用信号发生器输出Vp-p=1V、频率为100Hz—5MHz的正弦波加到示波器，适当调节示波器各旋钮，读取波形周期，填表3-1，并以信号源指示的频率为准，计算频率测量的相对误差。

表3-1“周期法”测量信号频率

信号Vp-p 1V 采集

方式

采样垂直刻度系数200mV

显示

方式

YT

输入通道CH2 输入藕

合方式

交流触发源CH1 触发极性

上升

沿

信号频率水平刻度系数

周期读数

（格或cm）

测得频率

频率测量

相对误差

111Hz 2.5ms 5 99.9921Hz 0.000079 1250Hz 250us 5 999.947Hz 0.000053 11kHz 25.0us 5 9.99985KHz 0.0000015 121kHz 2.50us 5 99.9987KHz 0.000013

1.22MHz 250us 5 999.987KHz 0.000013

5.12MHz 50us 5 4.9993MHz 0.000014

2 用虚拟频率计测量频率

把实验箱上Q0~Q7的输出信号依次送到DSO2902的CH-A1通道, 适当调节示波器各旋

钮使波形清晰稳定。设置测量显示参数，打开测量显示框读数，填表3-2,分析Q0~Q7的输

出信号特点。

表3-2测频实验

序号测试点虚拟频率计测得值万用表测得值

1 Q8 16.129 KHz 16.479 KHz

2 Q15 4.081 KHz 4.122 KHz

3 Q5 126.6 Hz 128.8 Hz

4 Q17 31.7 Hz 32.2 Hz

5 Q9 8.04 Hz 8.1 Hz

6 Q21 2.14 Hz 2.2 Hz

3 用UT39E型数字万用表测量频率

用UT39E型数字万用表依次测量实验箱上Q0~Q7的输出信号的频率，填表3-2。试与

虚拟频率计测量的频率比较,判断哪个更准确。

4 随机误差及其消除

用信号发生器输出Vp-p=100mV、频率为1kHz的正弦波加到到DSO2902的CH-A1通道,

适当调节示波器各旋钮使波形清晰稳定。设置测量显示参数，打开测量显示框，每隔30秒

读一次数，读20次，填表3-3,计算频率测量的最佳估计值、方差和标准差。

表3-3随机误差实验

序号读数(KHz) 序号读数(KHz) 序号读数(KHz) 序号读数(KHz)

1 1.07 6 1.06 11 1.0 16 0.99505

2 1.002 7 1.0 12 1.005 17 1.015

3 0.97561 8 1.007 13 0.99618

4 18 1.0

4 1.01 9 0.99502 14 1.01 19 1.01

5 0.98522 10 0.98557 15 1.015 20 1.001

最佳估计值（算术平均值） 1.0069 方差 2.483E-7 标准差 4.983E-4

思考题:

1 理解电子计数器测频原理，测频误差主要与哪些因素有关？

答：原理：电子计数器里面有一个晶振，频率一般是50M赫兹，晶振不断输出频率

为50MHZ的脉冲，而所测的频率一般是方波，计数器内部电路测出待测频率两个上升沿

之间晶振振动了多少下，再根据电路转化变可得到到频率。

误差来源:

(1)量化误差：被测量与标准单位不是正好为整数倍，加之闸门开启与关闭的时间

和被测信号不同步，出现±1误差。

(2)触发误差：门控脉冲在干扰信号的作用下使触发提前或滞后所带来的误差。

(3)标准频率误差：由于电子计数器所采用的频率基准受外界环境或自身结构性能

等因素的影响产生漂移而给测量结果引入的误差。

2 示波器测频和频率计测频有何区别？

答：示波器测频是需要人为的调节示波器上的横纵向微调按钮，网格的量程，还需

要一些相关量程的调节以便能找到一个好的显示网格从而更好地读取网格数，人为

因素对测量结果的影响较大，所以示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较

大。用频率计测量时可以很方便地直接读取数值，因此仪器本身的客观因素对测量

结果的影响较大。