电子测量技术与应用项目24第47-48学时4.1-4.2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 频率和时间测量及仪器,频率测量的方法：,无源测频法,:,谐振法,电桥法,有源比较测频法：拍频法,差频法,示波器法：,第一节 概述,测量方法,无源测频法是利用电路的频率响应特性,来测量频率；,有源比较测频法是利用已知的参考频率,同被测频率进行比较而测得被测频率的；,示波器法是先测出信号的周期再换算出,频率。,第二节 电子计数器概述,一、电子计数器的分类,（,1,）通用电子计数器,（,2,）频率计数器,（,3,）计算计数器,（,4,）特种计数器,VC2000,频率计,F40,型数字合成函数信号发生器,/,计数器,通常把数字式测量频率和时间的仪器称为电子计数器或 通用计数器。,二、电子计数器基本组成,（,1,）输入通道,（,2,）计数显示电路,（,3,）逻辑控制电路,（,4,）标准时间产生电路,电子计数器基本组成方框,9,倍频：系数,m,越高，频率越高,m,f,，,周期越小，,T/m,。,分频：系数,k,f,越高，频率越低,f/,k,f,，,周期越大，,K,f,T,。,10,弄清楚 四个信号的区别与联系：,计数脉冲,门控信号,时标信号,时基信号,（,1,）输入通道,输入通道即输入电,路。其作用是接收被,测信号，并对被测信,号进行放大整形，然后送入闸门（即主门或信号,门）。输入通道通常包括,A,、,B,两个独立的单元电路。,A,通道是,计数脉冲,信号的通道。它对输入信号进,行放大整形、变换，转变成计数脉冲信号。计数脉,冲信号经过闸门进入十进制计数器,是十进制计数器,的触发脉冲源。,B,通道是闸门,时间信号的通道，,用于控制闸门的,开启和关闭，又称,门控信号,。输入信号经整形后用来触发门控电路（双稳态触发器），使其状态翻转。以一个脉冲开启闸门，而以随后的一个脉冲关闭闸门，两脉冲的时间间隔为闸门时间。在此期间，十进制计数器对经过,A,通道的计数脉冲进行计数。,（,2,）计数显示电路,计数显示电路是一个,十进制计数显示电路，,将被测信号转换成于之,成比例的脉冲信号，（由放大整形电路完成）。,再对通过闸门的脉冲（即计数脉冲）进行计数，,并以十进制方式显示计数结果。计数显示电路,由计数器、寄存器、译码器、显示电路组成。,（,3,）标准时间产生电路,标准时间信号由石英晶体振荡器提供，作为,电子计数器的内部时间基准。,测周期时,:,标准时间信号（晶振）经过放大,整形和倍频电路，送入,A,通道，用作测周,期时的,计数脉冲,，称为,时标信号,；,测频率时,:,标准时间信号（晶振）经过放大,整形和一系列分频，送入,B,通道，用作控制,闸门电路的的,门控信号,，称为,时基信号,。,（,4,）逻辑控制电路,逻辑控制电路,产生各种,控制信号，用于控制电子,计数器各单元电路的协调,工作。在“启动”、,“停止”信号作用下，,输出门控信号控制门电路即控制显示时间的长短。,计数结束后发出复零指令，每一次测量的工作程,序为：,准备,、,计数,、,显示,、,准备下次测量,。,17,四个信号的区别与联系：,计数脉冲,时标信号,门控信号,时基信号,三、电子计数器的主要技术指标,P,75,1.,测试功能：,2.,测量范围：仪器的有效测量范围,3.,输入特性,：,（,1,）输入耦合方式,（,2,）触发电平及其可调范围,（,3,）输入灵敏度,（,4,）最高输入电压,（,5,）输入阻抗,4.,测量准确度,5.,闸门时间和时标,6.,显示及工作方式,7.,输出,20,一、测频原理,对一个周期性信号，若在一定时间间隔,T,内计得这个周期性信号的重复变化次数,N,则其频率为：,f,=N/T,可见，只要知道了,N,和,T,，就可以决定频率。,第三节 通用电子计数器,一、测量频率,计数脉冲,时基信号,倍频系数,m,分频系数,K,f,被测信号从,A,通道输入，,B,通道是作为计数脉冲的晶振信号。,f,x,被测信号频率，其倒数为周期,T,x,；,N,闸门开启期间十进制计数器计出 的计数脉冲个数；,f,s,晶振信号频率；,T,s,晶振信号周期；,m,倍频系数；,K,f,分频系数；,闸门时间,K,f,T,s,闸门时间选择,调节,K,f,的旋钮；,时基信号,计数脉冲,23,脉冲形成电路,闸门,十进电子计数器,门控,电路,十进,分频器,石英,晶振,f,x,（,a,）,（,b,）,（,c,）,（,d,）,（,e,）,计数器测频原理方框图,只有当闸门开启时，计数脉冲在闸门时间,T,内才能通过闸门，进入十进制计数器去计数，计数结果为,N,个计数脉冲。,a,b,c,d,e,f,N,个计数脉冲,24,测频率的公式关系,若计数器计数结果为,N,：,（,N,个计数脉冲的周期），被测信号作为计数脉冲，从,A,通道输入。,门控时间：晶振信号作为门控信号，称时基信号,从,B,通道输入,为使,N,能直接表示,f,x,，常取,mk,f,T,s,=1ms,10ms,0.1s,1s,10s,等闸门时间。,25,为了使,N,值能够直接表示,f,x,:,即当闸门时间为,110,n,s (,n,为整数,),，并且使,闸门开启时间的改变与计数器显示屏上小数,点位置的移动同步进行时，无需对计数结果,进行换算，就可直接读出测量结果。,常取,mK,f,T,s,=1ms,、,10ms,、,0.1s,、,1s,、,10s,等几种闸门时间。,门控信号,(,f,s),二、测量周期,被测信号从,B,通道输入，,A,通道是作为计数脉冲的晶振信号。,T,X,K,f,为闸门时间；,K,f,分频器分频次数；,T,s,为晶振信号周期；,调节,K,f,的旋钮称为“周期倍乘率”,;,改变,T,s,/m,的大小的旋钮称为“时标选择”开关。,三、测量频率比,四、累加计数,累加计数指的是在限定时间内，对输入的,计数脉冲进行累加。,五、测量时间间隔,通用电子计数器测量时间间隔示意图,33,用电子计数器测量频率，已知闸门时间和计数值,N,如下表所示，求各情况下的,f,x,=?,T,10s,1s,0.1s,10ms,1ms,N,1 000 000,100 000,10 000,1 000,100,f,x,提示：根据前面公式：,为使,N,能直接表示,f,x,，常取,闸门时间为：,mK,f,T,s,=1ms,10ms,0.1s,1s,10s,等数值。,六、自检（自校）,检查仪器自身的逻辑功能以及电路的工作是否正常。,自检时的计数脉冲不再是被测信号而是晶,振信号经倍频后产生的时标信号。显然，,只要满足关系：,1,是因为计数器中存在量化误差,总结,1.,频率测量的方法,：,无源测频法,有源比较测频法,示波器法,2.,电子计数器基本组成：（,1,）,输入通道,（,2,）计数显示电路,（,3,）逻辑控制电路,（,4,）标准时间产生电路,3.,通用电子计数器测量频率、周期的方法及公式：,37,总结,1.,频率测量的方法：无源测频法,有源比较测频法,示波器法,2.,电子计数器基本组成：（,1,）,输入通道,（,2,）计数显示电路,（,3,）逻辑控制电路,（,4,）标准时间产生电路,38,3.,通用电子计数器测量频率、周期的方法及公式：,作业,P,89-90,1,，,2,，,5,补充题,：,解释以下信号的,含义,：,时标信号、时基信号、计数脉冲、门控信号。,作业,补充题,1,：,1.,画出通用电子计数器测量频率、周期的原理框图，简述其基本原理，并说明二者的区别。,2.,用电子计数器测量频率，已知闸门时间和计数值,N,如下表，求各情况下的,f,x,=?,T,10s,1s,0.1s,10ms,1ms,N,1 000 000,100 000,10 000,1 000,100,f,x,