現(xiàn)代電子測量技術(shù)(5)-資料下載頁
2025-05-10 11:43本頁面
【正文】 和周期測量Tx=NT0，可見， 由于計數(shù)值 N為整數(shù) ， fx和 Tx必然產(chǎn)生“ 截斷誤差 ” ，該誤差即為 “ 量化誤差 ” 。也稱為 “ 177。 1誤差 ” ，它是所有數(shù)字化儀器都存在的誤差。 ◆產(chǎn)生原因：量化誤差并非由于計數(shù)值 N的不準確（也并非標準頻率源 fs或時標 T0的不準確）造成。而是由于 閘門開啟和關(guān)閉的時間與被測信號不同步引起（亦即開門和關(guān)門時刻與被測信號出現(xiàn)的時刻是隨機的），使得在閘門開始和結(jié)束時刻有一部分時間零頭沒有被計算在內(nèi)而造成的測量誤差。 ◆下圖為頻率測量時量化誤差的 示意圖。 1）量化誤差 ?如圖，對同一被測信號，在相同的閘門時間內(nèi)，計數(shù)結(jié)果不同。根據(jù)頻率定義，準確的 fx應(yīng)為 式中， 即， 或 因此，量化誤差的影響相當(dāng)于計數(shù)值 N的“ 177。 ”個字。 ◆ 是隨機的，它們 服從均勻分布，其差值 則服從三角分布。 12xsNfT t t? ? ? ? ?12,s x x xT NT T t t T? ? ? ? ? ? ?12( 1 ) ( 1 )x s xN T T t t N T? ? ? ? ? ? ? ?1211s xT t tNNT? ? ? ?? ? ? ?12tt??、12tt? ?? 測量誤差的來源 2）觸發(fā)誤差 ◆什么是 觸發(fā)誤差：輸入信號都需經(jīng)過通道電路放大、整形等，得到脈沖信號，即 輸入信號 ?(轉(zhuǎn)換為 )脈沖信號 。 這種 轉(zhuǎn)換要求只對信號幅值和波形變換，不能改變其頻率 。但是，若輸入被測信號 疊加有干擾信號 ，則信號的頻率（周期）及相對閘門信號的觸發(fā)點就可能變化。由此產(chǎn)生的測量誤差稱為 “ 觸發(fā)誤差 ” ，也稱為 “ 轉(zhuǎn)換誤差 ” 。 ◆ 如圖。周期為 Tx的輸 入信號，觸發(fā)電平在 A1點，但在 A1’點上有 干擾信號 (幅度 Vn)。 提前觸發(fā) ,周期 Tx?Tx’。 測量誤差的來源 3）標準頻率誤差 機內(nèi)時基（閘門時間）和時標是頻率和時間間隔測量的參考基準，它們由內(nèi)部晶體振蕩器（標準頻率源）分頻或倍頻后產(chǎn)生。因此，其準確度和測量時間之內(nèi)的短期穩(wěn)定度將直接影響測量結(jié)果。 通常，要求 標準頻率誤差小于測量誤差的一個數(shù)量級 。 因此，內(nèi)部晶振要求較高穩(wěn)定性。 若不能滿足測量要求，還可外接更高準確度的外部基準源。 頻率測量的誤差分析 1）誤差表達式 ◆ 由頻率測量表達式： fx=N/Ts=Nfs，計數(shù)器直接測頻的誤差主要由兩項組成：即量化誤差（ 177。 1誤差）和標準頻率誤差?？傉`差采用分項誤差絕對值合成，即 : 式中， 即為 177。 1誤差，其最大值為 ,而 由于 fs由晶振 (fc)分頻得到，設(shè) fs=fc/k，則 于是，頻率測量的誤差表達式可寫成： xsffNf N f?????N? 1N? ? ?scscffff???s sxxTN T fT??1xcx s x cfff T f f????? ? ?????1）誤差表達式 ?誤差曲線 ?分析： 誤差曲線直觀地表示了 測頻誤差與被測頻率 fx和閘門時間 Ts的關(guān)系 。 fx愈大則誤差愈小，閘門時間愈大誤差也愈小，并且，測頻誤差以標準頻率誤差為極限。 頻率測量的誤差分析 2）量化誤差的影響 ◆從頻率測量的誤差表達式： 可知，量化誤差為 它是頻率測量的主要誤差（標準頻率誤差一般可忽略）。 為減小量化誤差，需增大計數(shù)值 N： 增大閘門時間 Ts或在相同的閘門時間內(nèi)測量 較高的頻率 可得到較大的 N。 ◆但需注意：增大閘門時間將降低測量速度，并且計數(shù)值的增加不應(yīng)超過計數(shù)器的計數(shù)容量，否則將產(chǎn)生溢出（高位無法顯示）。 例如：一個 6位的計數(shù)器，最大顯示為 999999，當(dāng)用Ts=10s的閘門測量 fx=1MHz時 ,應(yīng)顯示 “ ”Hz或”MHz ,顯然溢出 。 1xcx s x cfff T f f????? ? ?????xs fTNNN 11 ????? 頻率測量的誤差分析 3） 實例分析 [例 ] 被測頻率 fx＝ 1MHz， 選擇閘門時間 Ts＝ 1s， 則由 177。 1誤差產(chǎn)生的測頻誤差 (不考慮標準頻率誤差 )為： 若 Ts增加為 10s， 則計數(shù)值增加 10倍 ， 相應(yīng)的測頻誤差也降低 10倍 ， 為 177。 1 10－ 7， 但測量時間將延長 10倍 。 注意：該例中 ， 當(dāng)選擇閘門時間 Ts＝ 1s時 ， 要求標準頻率誤差優(yōu)于 177。 1 10－ 7 （ 即比量化誤差高一個數(shù)量級 ） ， 否則 ，標準頻率誤差在總測量誤差中不能忽略 。 66 10110111 ?????????xxff
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