频率测量原理及应用

晶振
放大整 型电路
倍频器（m）
TX 分频器 （1/Kf）
闸门
计数显示
TX
Kf TX
门控电路
电子计数器测周原理方框图 TX=N/mKffs=NTs/mKf
注意：适用于测量低的频率
误差分析
测量最本质的原理图
t1
t2
误差的主要来源： 1. 基准频率的误差： 准确度与稳定度 频率源：晶振、有源晶振、原子钟、光钟 2. 电子计数器的舍入误差：±1 注： 由于目前一般频率源的精度可以控制在10-6以上，可忽略不计的 因此主要的误差来源为舍入误差
被测信号
A/D采样
数字信号处理
显示
数字计数器法
数字计数器法：测频法与测周法
1
1、测频法
1 2 5 十进制 计数器
2
3
时基T
脉冲形 成电路
闸门 4 门控 电路 3
4
5
时基信号发生器 电子计数器测频原理方框图
被测频率值：
fx
N T
注意：适用于测量较高的频率
数字计数器法
2、侧周法
fs=1/Ts Ts/m
示波器
fx fs
~ ~
耳机
v
有源测量方法
2、差频法： 利用非线性器件和标准信号对被测信号 进行差频变换来实现频率的测量。适用 于高频段的测量。
fx
~
混频
fs
滤波放大器
V
~
差频法测频原理
软件实现-FFT算法
FFT算法：
FFT算法即快速傅里叶算法，是傅里叶变换一种 高效的实现方法，它将时域的信号通过该算法得到频域 的频谱，因此可以直接读出频率值。
实现方法
等精度测量方法(多周期测量方法）
测周：
测频：
多测周：
实现方法
单片机实现方案
实现方法
程序流程图
实现方法
可编程逻辑器件的实现方案
应用
仪器仪表：频率计
信号传输：V-F
导航：精密的时间同步 测速:多谱勒
无源测量方法
3、频率—电压变换法： 频率—电压变换法测频就是先把频率信号变换为 电压或电流信号，然后用带有频率刻度的电压表或 电流表直接得出被测频率。 ux 脉冲形成 A 单稳态多谐振荡器 B 积分 U0
有源测量方法
1、拍频法：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
将被测信号与标准信号经线性元件直接进 行叠加来实现频率的测量。通常只用于音 频的测量。
频率测量的原理及应用
提纲
频率测量方法的概述 电子计数法的原理 误差分析 实现 应用
概述
谐振法 无源测频法 模拟法 （直读法） 电桥法 频率—电压变换法
拍频法
比较法 差频法 示波法 数字法： 软件实现： 电子计数器法 FFT算法 李沙育图形法 测周期法
无源测量方法
1、谐振法：
被测信号经互感M与LC串联谐振回路 进行松耦合，改变可变电容C,使回路发生 串联谐振。谐振时回路电流达到最大。
M fx ~ L C v
fx
c
谐振法测频原理
无源测量方法
平衡条件与频率有关的电桥都可以用来测量 频率，电桥的频率特性应尽可能尖锐。常用的电 桥有：文氏电桥、谐振电桥、双T电桥。
2、电桥法：
fx
~
R3
R4 R2
C1
R1
fx
C2
R C
取R1= R2=R，C1=C2=C，则由f= ω/2 π 得 fx=1/2πRC