【文章內(nèi)容簡介】 字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 1. 交流電壓 直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換器 多用型數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 1. 交流電壓 直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換器 多用型數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 多用型數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 直流電壓（ RU）轉(zhuǎn)換器 多用型數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 直流電壓（ RU ）轉(zhuǎn)換器 多用型數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 多用型數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 多用型數(shù)字電壓表 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 頻率的測量 在電子領(lǐng)域， 頻率 與 電壓 一樣是基本的參數(shù)。一方面，通過 V/F轉(zhuǎn)換，將電壓（或其他參數(shù)）轉(zhuǎn)換為頻率，通過頻率測量來測量電壓；另一方面，許多場合要求信號的頻率參數(shù)，必須測量頻率。 頻率測量方法也有模擬式和數(shù)字式。目前模擬式已經(jīng)很少采用，基本都采用數(shù)字式。 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。 ? 具有動態(tài)性質(zhì) —— 時光在 流逝 ? 測量準(zhǔn)確度高 —— 時間頻率基準(zhǔn) 具有 最高準(zhǔn)確度（可達 1014）， 校準(zhǔn) （比對）方便，因而數(shù)字化時頻測量可達到很高的準(zhǔn)確度。 ? 應(yīng)用范圍廣 —— 由于時頻測量具有很高的準(zhǔn)確度，許多物理量的測量都轉(zhuǎn)換為時頻測量。 ? 自動化程度高、測量速度快 —— 易于 數(shù)字化 。 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。 ? 頻率 的定義 周期信號在單位時間（ 1s）內(nèi)的變化次數(shù)（周期數(shù)）。如果在一定 時間間隔 T內(nèi)周期信號重復(fù)變化了 N次 ，則頻率可表達為： f =N/T ? 時間與頻率的關(guān)系：可以互相轉(zhuǎn)換 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)頻率源 ? 原始標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有 恒定不變性 。 ? 頻率和時間互為倒數(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)具有 一致性 。 ? 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； ? 微觀標(biāo)準(zhǔn)： 基于量子電子學(xué)，更穩(wěn)定更準(zhǔn)確。 時間和頻率的原始標(biāo)準(zhǔn) ? 天文時標(biāo) ? 原子時標(biāo) 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)頻率源 時間和頻率的原始標(biāo)準(zhǔn) 世界時 （ UT， Universal Time） :由天文觀測得到的，以地球自轉(zhuǎn)周期為標(biāo)準(zhǔn)而測定的時間稱為世界時。 ? 零類世界時（ UT0） ： 以 地球自轉(zhuǎn)周期 (1天 )確定的時間，即 1/(24?60?60)=1/86400為 1秒。其誤差約為 106量級。 ? 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。 ? 第二類世界時（ UT2） ： 對地球自轉(zhuǎn)的季節(jié)性變化（影響自轉(zhuǎn)速率）作修正得到。準(zhǔn)確度為 3?108。 ? 歷書時（ ET） ： 以地球繞太陽公轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)，即公轉(zhuǎn)周期（ 1年）的 31 556 1秒。參考點為 1900年 1月 1日 0時（國際天文學(xué)會定義）。準(zhǔn)確度達 1?109。 1960年第 11屆國際計量大會接受 ET “秒” 為時間標(biāo)準(zhǔn)。 天文時標(biāo) 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)頻率源 時間和頻率的原始標(biāo)準(zhǔn) 基于天文觀測的宏觀標(biāo)準(zhǔn)用于測試計量中的不足 ? 設(shè)備龐大、操作麻煩； ? 觀測時間長； ? 準(zhǔn)確度有限。 原子時標(biāo) （ AT）的基本原理 （ 量子電子學(xué)基礎(chǔ) ） 原子時標(biāo) 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。有 hfnm=EnEm 式中， h= 1027為普朗克常數(shù)， En、 Em為受激態(tài)的兩個能級， fnm為吸收或輻射的電磁波頻率。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 時間和頻率的原始標(biāo)準(zhǔn) 1967年 10月 ，第 13屆國際計量大會正式通過了 秒的新定義： “秒是 銫 133（ Cs133）原子 基態(tài)的兩個超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級之間躍遷頻率相應(yīng)的射線束持續(xù) 9,192,631,770個周期的時間”。 以此為標(biāo)準(zhǔn)定義出的時間標(biāo)準(zhǔn)稱為 原子時秒 。 1972年起實行，為全世界所接受。秒的定義由天文實物標(biāo)準(zhǔn)過渡到原子自然標(biāo)準(zhǔn)，時間單位秒由天文秒改為原子秒，準(zhǔn)確度提高了 4~5個量級，達 5 1014（ 相當(dāng)于 62萬年 177。 1秒 ），并仍在提高，這是所有其他物理量標(biāo)準(zhǔn)所遠遠不能及的。 原子頻標(biāo)的基本原理 標(biāo)準(zhǔn)頻率源 原子時標(biāo) 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 時間和頻率的原始標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)頻率源 世界時和原子時之間互有聯(lián)系，可以精確運算，但不能彼此取代，各有各的用處。 原子時 只能提供準(zhǔn)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 。 協(xié)調(diào)世界時 （ UTC） 協(xié)調(diào)世界時秒是原子時和世界時 折中 的產(chǎn)物，即用閏秒的方法來對天文時進行修正。 這樣，既擺脫了天文定義，又使準(zhǔn)確度提高 4~5個數(shù)量級。 現(xiàn)在，各國標(biāo)準(zhǔn)時號發(fā)播臺所發(fā)送的就是世界協(xié)調(diào)時 。 電子測量與儀表（ 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。我國的中國計量科學(xué)院、陜西天文臺、上海天文臺都建立了地方原子時，參加了國際原子時（ ATI），與全世界 200多臺原子鐘 聯(lián) 網(wǎng)進行加權(quán)修正 ， 作為我國時間標(biāo)準(zhǔn) 通過 廣播 電視信號和因特網(wǎng) 發(fā)布 。 時間和頻率的原始標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)頻率源 協(xié)調(diào)世界時 （ UTC） 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 電子計數(shù)式頻率計的原理 電子計數(shù)器 內(nèi)部時間、頻率基準(zhǔn) 采用 石英晶體振蕩器（簡稱“晶振”） 產(chǎn)生。由 內(nèi)部 晶體振蕩器 （也可 外接 ），通過 倍頻或分頻 得到。 內(nèi)部基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度，一般要求高于所要求的測量準(zhǔn)確度一個數(shù)量級。普通晶振穩(wěn)定度為105，恒溫晶振達107~109。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 電子計數(shù)式頻率計的原理 被測信號經(jīng)過放大整形，轉(zhuǎn)變?yōu)橛嫈?shù)脈沖，作為閘門的輸入信號。門控電路輸出的門控信號控制閘門的啟閉。在閘門開啟期間計數(shù)電路對脈沖進行計數(shù)。 放 大 整 形 主 門 計 數(shù) 器門 控 譯 碼 器分 頻 顯 示 器晶 振1 0 m s 1 0 sS被 測 信 號置 0fxu1u2T電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 電子計數(shù)式頻率計的原理 在已知的標(biāo)準(zhǔn)時間內(nèi)累計未知的待測輸入信號的脈沖的個數(shù)，實現(xiàn)頻率的測量。 時 基 TuxTx= 1 / fxTxu1u2放 大 整 形 主 門 計 數(shù) 器門 控 譯 碼 器分 頻 顯 示 器晶 振1 0 m s 1 0 sS被 測 信 號置 0fxu1u2T 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 閘門的開門時間可以改變，即時基脈沖周期不是固定不變，可以選擇。 閘門打開時間為 1s，被測信號經(jīng)整形后通過閘門的脈沖數(shù)若有 100000個，即被測信號的頻率f=100000Hz，則顯示讀數(shù)為 100000，單位為 Hz。 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。 電子計數(shù)式頻率計的原理 電子測量與儀表（ Electronic Measurem