【正文】 第 2章 電參量測量技術 ? 頻率、時 間和相位的測量 ? 電壓 、 電流和功率測量 ? 阻抗測量 檢測方法 ：直接或通過各種傳感器、電路等轉換為與被測量相關的電壓、電流、時間、頻率等電學基本參量。 好處 1：便于對被測量的檢測、處理、記錄和控制 好處 2：又能提高測量的精度。 本章內容 ：分別介紹時間、頻率和相位、電壓、電流以及阻抗等參量的測量方法。 頻率、時間和相位的測量 頻率、時間的應用與人們日常生活息息相關，而在當代高科技中顯得尤為重要。例如 ,郵電通訊，大地測量，地震預報，人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機的導航定位控制等都與頻率、時間密切相關，因此準確測量時間和頻率是十分重要的。 相位是描述交流信號的三要素之一。相位差的測量是研究信號、網(wǎng)絡特性的不可缺少的重要方面 。 頻率的測量 在工業(yè)生產領域中周期性現(xiàn)象十分普遍，如各種周而復始的旋轉、往復運動、各種傳感器和測量電路變換后的周期性脈沖等。周期與頻率互為倒數(shù)關系 : （ 21） 頻率測量方法： 1：計數(shù)法 2：模擬法 Tf 1?1. 頻率 (周期 )的數(shù)字測量 ⑴計數(shù)法測量原理 計數(shù)法就是在一定的時間間隔 T內，對周期性脈沖的重復次數(shù)進行計數(shù)。若周期性脈沖的周期為TA， 則計數(shù)結果為 : （ 22） 計數(shù)法原理如圖 21(a)所示，周期為 TA的脈沖①加到閘門的輸入端，寬度為 T的門控信號②加到閘門的控制端，只有在閘門開通時間 T內才輸出計數(shù)脈沖③進行計數(shù)。 ATTN ?圖 21 計數(shù)法測量原理 由于 T和 TA兩個量是不相關的， T不一定正好是 TA的整數(shù) N倍，即 T與 NTA之間有一定誤差，如圖 21(b)所示。處在 T區(qū)間內計數(shù)脈沖個數(shù) (即計數(shù)器計數(shù)結果 )為 N， 則 （ 23） 顯然，脈沖計數(shù)的最大絕對誤差△ N=177。 1 。 AAAATNNTTttNttNTT)(2121??????????? ??????????脈沖計數(shù) 最大相對誤差 為： （ 2－ 4） TTNNN A???? 1△⑵通用計數(shù)器的基本組成和工作方式 通用計數(shù)器一般都具有測頻和測周兩種方式。基本組成如圖 22所示。 圖 22中整形器是將頻率為 fA(或 fB)的正弦信號整形為周期為 TA=1／ fA (或 TB)的脈沖信號。門控電路是將周期為 mTB (fB經 m分頻 )的脈沖變?yōu)殚l門時間為 T=mTB的門控信號，將 T=mTB代入 (22)式可得圖 22中十進制計數(shù)器的計數(shù)結果為： BAABffmTmTN ?? （ 25） 圖 22 通用計數(shù)器的基本組成 由上式可見，圖 22中計數(shù)結果 N與 fA／ fB成正比，此時計數(shù)器工作在頻率比測量方式。 如圖 22中 A輸入端 (fA=fx)， 晶振標準頻率 fc信號接到 B輸入端 (fB=fc)，則計數(shù)器工作在測頻方式，此時 (25)式變?yōu)椋? （ 26） 若將被測信號 fx接到圖 22中 B輸入端 (fB=fx)，晶振標準頻率 fc信號接到 A輸入端 (fA=fc)， 則稱計數(shù)器工作在測周方式，此時 (25)式變?yōu)椋? （ 27） mNff cx ?cx mfNT ?⑶頻率 (周期 )的測量誤差與測量范圍 理論上講測量頻率與測量周期是等效的，但從實際測量來看，圖 22所示通用計數(shù)器工作在測頻方式和工作在測周方式，其測量誤差和范圍都不一樣。 ①測頻方式 由 (26)式可得“測頻”的相對誤差為： ccccxxffNffNNff △△△△ ???? 1進一步推導可得測頻最大相對誤差為： 由上式可見，被測頻率 fx越高，分頻系數(shù) m越大，測頻的相對誤差△ fx/fx越小，測頻的精確度越高。 若采用 K位十進制計數(shù)器，為使計數(shù)結果不超過計數(shù)器最大允許計數(shù)值而發(fā)生溢出，要求： 且 （ 29） (28) cx fmNf ?? m a x???????????ccxcxxffmffff △△110m a x ?? KN（ 210） 一般晶振的精度很高，△ fc/fc可忽略，故上式簡化為： （ 211） 因此可得“測頻”范圍為： （ 212） ?mff cx ?? ?m a xm a x ffmNfm f cxc 或?????????????cccxffmff△?同時，最大相對誤差還應滿足測量精度的要求，因此 fx應滿足： ② 測周方式 由 (211)式可得測周的相對誤差為： 將 (210)式代入得測周的最大相對誤差為：