【正文】 西南科技大學(xué) 被測(cè)信號(hào)控制門控電路輸出門控信號(hào)控制閘門的啟閉，晶振信號(hào)經(jīng)倍頻后形成計(jì)數(shù)脈沖 Ts，作為閘門的輸入信號(hào)。 請(qǐng)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(cè)量的分辨力（應(yīng)等于時(shí)標(biāo) T0）。 周期的測(cè)量 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 周期測(cè)量的誤差分析 ssTTNNTTxx ?????由計(jì)數(shù)式測(cè)周原理（ Tx=NTs）及誤差傳遞公式，有 由于 量化誤差 和 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間誤差 的符號(hào)之間沒有聯(lián)系，因此應(yīng)按照最壞情況考慮，則 電子計(jì)數(shù)法 的 測(cè)周 主要 誤差為 量化誤差 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間誤差 ???????? ??????ssTTNNTTxx電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 周期測(cè)量的 誤差分析 1. 量化誤差 與電子計(jì)數(shù)法測(cè)頻相同，測(cè) 周 時(shí)，由于 時(shí)標(biāo)脈沖 與 被測(cè)信號(hào)周期 之間沒有必然的聯(lián)系，它們?cè)跁r(shí)間關(guān)系上是完全任意的，這就造成在閘門時(shí)間相同的情況下，計(jì)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(gè)量化單位。 1誤差 引起的測(cè)頻誤差越 大 。 量化誤差的相對(duì)值為 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 周期測(cè)量的誤差分析 2. 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 Ts由晶振信號(hào)經(jīng)分頻產(chǎn)生，因此晶振頻率 fc （標(biāo)準(zhǔn)頻率）的誤差或變化，將引起 Ts產(chǎn)生誤差，稱為標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差或標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間誤差。 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 用電子計(jì)數(shù)器測(cè)量信號(hào)周期的誤差共有三項(xiàng)，即量化誤差 (177。 周期測(cè)量的誤差分析 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 4. 中界頻率 因?yàn)轭l率與周期有互為倒數(shù)關(guān)系，所以頻率、周期的測(cè)量可以相互轉(zhuǎn)換，即是說測(cè)信號(hào)周期可以先測(cè)出頻率，經(jīng)倒數(shù)運(yùn)算得到周期；反之亦然?！爸薪珙l率”是這樣來 定義 的： 對(duì)某信號(hào)使用測(cè)頻法和測(cè)周法測(cè)量頻率，兩者引起的誤差相等，則該信號(hào)的頻率定義為 中界頻率， 記為 f0。 電子測(cè)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(shí)相位 初相位 t =0時(shí)刻的瞬時(shí)相位值 兩個(gè)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(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 相位的測(cè)量 測(cè)量相位差的數(shù)字方法主要有： ? 將相位差轉(zhuǎn)換為時(shí)間間隔，先測(cè)量出時(shí)間間隔再換算為相位差 ? 將相位差轉(zhuǎn)換為電壓，先測(cè)量出電壓再換算為相位差 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 相位的測(cè)量 脈沖計(jì)數(shù)法測(cè)相位 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 若 1秒內(nèi)有 f 個(gè)門控信號(hào)，則N1=Nf 0NTtφ ??360??Ttφ φ?? 36036000 ???? NffTNTφ)(360360 11 ??NNφ ??ffφN 03 60 ??。尤其在圖像信號(hào)傳輸與處理、多元信號(hào)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(jì)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(cè)信號(hào)的周期，可以采取與上相反的過程。 周期測(cè)量的誤差分析 設(shè) Un為被測(cè)信號(hào)上疊加的噪聲“振幅值”。閘門時(shí)間信號(hào)則由被測(cè)信號(hào)經(jīng)整形產(chǎn)生，它的寬度不僅決定于被測(cè)信號(hào)周期 Tx，還與被測(cè)信號(hào)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(cè)量過程中是無法預(yù)先知道的，因此測(cè)量周期的誤差因素比測(cè)量頻率時(shí)要多。對(duì)被測(cè)信號(hào)作分頻，可降低 177。 1誤差。 1誤差 。 ◆ 測(cè)量速度與分辨力： 一次測(cè)量時(shí)間即為一個(gè)周期Tx， Tx愈大 (頻率愈低 )則測(cè)量時(shí)間愈長；計(jì)數(shù)值 N與時(shí)標(biāo)有關(guān)，時(shí)標(biāo)愈小分辨力愈高。 sxT N T? 周期的測(cè)量 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 例如：時(shí)標(biāo) Ts=1μs，若計(jì)數(shù)值 N=10000，則顯示的 Tx為“ 10000”μs，或 “ ”ms。 時(shí)間的測(cè)量 周期是頻率的倒數(shù)，即然電子計(jì)數(shù)器能測(cè)量信號(hào)的頻率，我們會(huì)自然聯(lián)想到 電子計(jì)數(shù)器也能測(cè)量信號(hào)的周期 。 量化誤差的相對(duì)值為 s電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 誤差分析 2. 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差 閘門時(shí)間 T由晶振信號(hào)經(jīng)分頻產(chǎn)生，因此晶振頻率 fc （標(biāo)準(zhǔn)頻率）的誤差或變化，將引起 T產(chǎn)生誤差，稱為標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差或閘門時(shí)間誤差。但增大 T也降低了測(cè)量速度。 時(shí) 基 TTx= 1 / fxTxu1u2N = 6時(shí) 基 TTx= 1 / fxTxu1u2N ′= 5電子測(cè)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(diǎn)： 無論 N為多少，其最大誤差總是 177。 ◆ 提高頻率比的測(cè)量精度： 擴(kuò)展 B通道信號(hào)的周期個(gè)數(shù) 。 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 例如：以 B通道信號(hào)的 10個(gè)周期作為閘門信號(hào)，則計(jì)數(shù)值為 N=10TB/TA=10fA/fB，即計(jì)數(shù)值擴(kuò)大了 10倍，相應(yīng)的測(cè)量精度也就提高了 10倍。 ?閘門的開啟時(shí)間由手動(dòng)控制，即從“啟動(dòng)”到“停止”的轉(zhuǎn)換所用的時(shí)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(gè)獨(dú)立的通道 。 如果測(cè)量時(shí)所取時(shí)基為 ，即閘門打開 的時(shí)間，這時(shí)計(jì)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(cè)頻率 f=10000 10=100000Hz。在閘門開啟期間計(jì)數(shù)電路對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 內(nèi)部基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度，一般要求高于所要求的測(cè)量準(zhǔn)確度一個(gè)數(shù)量級(jí)。 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 高度準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)頻率和時(shí)間信號(hào)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(shí) 只能提供準(zhǔn)確的 時(shí)間間隔， 而 世界時(shí) 考慮了 時(shí)刻 （年、月、日、時(shí)、分、秒）和 時(shí)間間隔 。 1972年起實(shí)行，為全世界所接受。 原子時(shí)標(biāo) （ AT）的基本原理 （ 量子電子學(xué)基礎(chǔ) ） 原子時(shí)標(biāo) 原子（分子）在能級(jí)躍遷中將吸收 (低能級(jí)到高能級(jí) )或輻射（高能級(jí)到低能級(jí)）電磁波，其頻率是恒定的。參考點(diǎn)為 1900年 1月 1日 0時(shí)（國際天文學(xué)會(huì)定義）。 ? 第一類世界時(shí)（ UT1） ： 對(duì)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(biāo)準(zhǔn)和 微觀 標(biāo)準(zhǔn) ? 宏觀標(biāo)準(zhǔn)： 基于天文觀測(cè)； ? 微觀標(biāo)準(zhǔn)： 基于量子電子學(xué)，更穩(wěn)定更準(zhǔn)確。 頻率的測(cè)量 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 時(shí)間和頻率的定義 頻率的測(cè)量 ? 時(shí)間 有兩個(gè)含義 時(shí)刻： 即某個(gè)事件何時(shí)發(fā)生； 時(shí)間間隔： 即某個(gè)事件相對(duì)于某一時(shí)刻持續(xù)了多久。 電子測(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 時(shí)頻測(cè)量的特點(diǎn) ? 最常見和最重要的測(cè)量 —— 時(shí)間是 7個(gè) 基本國際單位之一 ，時(shí)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(shí)頻測(cè)量。 %100??? 量程值 量程值能測(cè)量出的最大顯示值超量程能力電子測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ）