【正文】 西南科技大學(xué) 被測信號控制門控電路輸出門控信號控制閘門的啟閉，晶振信號經(jīng)倍頻后形成計數(shù)脈沖 Ts，作為閘門的輸入信號。 請注意： 顯示結(jié)果的有效數(shù)字末位 的意義，它表示了周期測量的分辨力（應(yīng)等于時標 T0）。 周期的測量 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 周期測量的誤差分析 ssTTNNTTxx ?????由計數(shù)式測周原理（ Tx=NTs）及誤差傳遞公式，有 由于 量化誤差 和 標準時間誤差 的符號之間沒有聯(lián)系，因此應(yīng)按照最壞情況考慮，則 電子計數(shù)法 的 測周 主要 誤差為 量化誤差 標準時間誤差 ???????? ??????ssTTNNTTxx電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 周期測量的 誤差分析 1. 量化誤差 與電子計數(shù)法測頻相同，測 周 時，由于 時標脈沖 與 被測信號周期 之間沒有必然的聯(lián)系，它們在時間關(guān)系上是完全任意的，這就造成在閘門時間相同的情況下，計數(shù)器所得的數(shù)卻不一定相同，在顯示器的末位將產(chǎn)生 177。 1個量化單位。 1誤差 引起的測頻誤差越 大 。 量化誤差的相對值為 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 周期測量的誤差分析 2. 標準頻率誤差 標準時間 Ts由晶振信號經(jīng)分頻產(chǎn)生，因此晶振頻率 fc （標準頻率）的誤差或變化，將引起 Ts產(chǎn)生誤差，稱為標準頻率誤差或標準時間誤差。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 用電子計數(shù)器測量信號周期的誤差共有三項，即量化誤差 (177。 周期測量的誤差分析 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 4. 中界頻率 因為頻率與周期有互為倒數(shù)關(guān)系，所以頻率、周期的測量可以相互轉(zhuǎn)換，即是說測信號周期可以先測出頻率，經(jīng)倒數(shù)運算得到周期；反之亦然。“中界頻率”是這樣來 定義 的： 對某信號使用測頻法和測周法測量頻率，兩者引起的誤差相等，則該信號的頻率定義為 中界頻率， 記為 f0。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 振幅 頻率 相位 )s i n ( 0m ?? ?? tUu以電壓為例，其函數(shù)關(guān)系為 電壓的振幅 角頻率 初相位 瞬時相位 初相位 t =0時刻的瞬時相位值 兩個頻率相同的正弦量間的相位差是常數(shù)，并等于兩正弦量的初相之差。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 相位的測量 測量相位差的數(shù)字方法主要有： ? 將相位差轉(zhuǎn)換為時間間隔，先測量出時間間隔再換算為相位差 ? 將相位差轉(zhuǎn)換為電壓，先測量出電壓再換算為相位差 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 相位的測量 脈沖計數(shù)法測相位 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 若 1秒內(nèi)有 f 個門控信號，則N1=Nf 0NTtφ ??360??Ttφ φ?? 36036000 ???? NffTNTφ)(360360 11 ??NNφ ??ffφN 03 60 ??。尤其在圖像信號傳輸與處理、多元信號的相干接收等學(xué)科領(lǐng)域，研究網(wǎng)絡(luò) (或系統(tǒng) )的相頻特性顯得更為重要。 解： 將條件代入中界頻率計算式，得 ? ?46S0 21 0 1 0 0 1 0 3 1 . 6 2 k H z1 0 1 0kffnT??? ? ??所以本儀器可選擇的中界頻率為 f0=。若測信號的周期，可以采取與上相反的過程。 周期測量的誤差分析 設(shè) Un為被測信號上疊加的噪聲“振幅值”。閘門時間信號則由被測信號經(jīng)整形產(chǎn)生，它的寬度不僅決定于被測信號周期 Tx，還與被測信號的幅度、波形陡直程度以及疊加噪聲情況等有關(guān)，而這些因素在測量過程中是無法預(yù)先知道的，因此測量周期的誤差因素比測量頻率時要多。對被測信號作分頻，可降低 177。 1誤差。 1誤差 。 ◆ 測量速度與分辨力： 一次測量時間即為一個周期Tx， Tx愈大 (頻率愈低 )則測量時間愈長；計數(shù)值 N與時標有關(guān)，時標愈小分辨力愈高。 sxT N T? 周期的測量 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 例如：時標 Ts=1μs，若計數(shù)值 N=10000，則顯示的 Tx為“ 10000”μs，或 “ ”ms。 時間的測量 周期是頻率的倒數(shù)，即然電子計數(shù)器能測量信號的頻率，我們會自然聯(lián)想到 電子計數(shù)器也能測量信號的周期 。 量化誤差的相對值為 s電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 誤差分析 2. 標準頻率誤差 閘門時間 T由晶振信號經(jīng)分頻產(chǎn)生，因此晶振頻率 fc （標準頻率）的誤差或變化，將引起 T產(chǎn)生誤差，稱為標準頻率誤差或閘門時間誤差。但增大 T也降低了測量速度。 時 基 TTx= 1 / fxTxu1u2N = 6時 基 TTx= 1 / fxTxu1u2N ′= 5電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 誤差分析 xxTfTTNNN 11 ???????1. 量化誤差 量化誤差的特點： 無論 N為多少，其最大誤差總是 177。 ◆ 提高頻率比的測量精度： 擴展 B通道信號的周期個數(shù) 。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 例如：以 B通道信號的 10個周期作為閘門信號，則計數(shù)值為 N=10TB/TA=10fA/fB，即計數(shù)值擴大了 10倍，相應(yīng)的測量精度也就提高了 10倍。 ?閘門的開啟時間由手動控制，即從“啟動”到“停止”的轉(zhuǎn)換所用的時間決定。然后將它加到主閘門的輸入端。 輸入電路通常有 A、 B、 C三個獨立的通道 。 如果測量時所取時基為 ，即閘門打開 的時間，這時計數(shù)器的讀數(shù)為 10000，顯然，這一數(shù)值乘以 10才是 1s內(nèi)通過閘門的脈沖數(shù)，即被測頻率 f=10000 10=100000Hz。在閘門開啟期間計數(shù)電路對脈沖進行計數(shù)。 內(nèi)部基準的準確度，一般要求高于所要求的測量準確度一個數(shù)量級。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 高度準確的標準頻率和時間信號主要是通過無線電波的發(fā)射和傳播，提供給使用部門的。 原子時 只能提供準確的 時間間隔， 而 世界時 考慮了 時刻 （年、月、日、時、分、秒）和 時間間隔 。 1972年起實行，為全世界所接受。 原子時標 （ AT）的基本原理 （ 量子電子學(xué)基礎(chǔ) ） 原子時標 原子（分子）在能級躍遷中將吸收 (低能級到高能級 )或輻射（高能級到低能級）電磁波，其頻率是恒定的。參考點為 1900年 1月 1日 0時（國際天文學(xué)會定義）。 ? 第一類世界時（ UT1） ： 對地球自轉(zhuǎn)的極移效應(yīng)（自轉(zhuǎn)軸微小位移）作修正得到。 ? 宏觀 標準和 微觀 標準 ? 宏觀標準： 基于天文觀測； ? 微觀標準： 基于量子電子學(xué)，更穩(wěn)定更準確。 頻率的測量 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 時間和頻率的定義 頻率的測量 ? 時間 有兩個含義 時刻： 即某個事件何時發(fā)生； 時間間隔： 即某個事件相對于某一時刻持續(xù)了多久。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 時頻測量的特點 ? 最常見和最重要的測量 —— 時間是 7個 基本國際單位之一 ，時間、頻率是極為重要的物理量，在電子學(xué)和其他領(lǐng)域都離不開時頻測量。 %100??? 量程值 量程值能測量出的最大顯示值超量程能力電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) CMOS雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器 7106， 7107， 7116， MC14433， 7135 A/D轉(zhuǎn)換器為主體構(gòu)成的數(shù)字電壓表 直流數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 直流數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 直流數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ）