【正文】 相位差的測量是研究網(wǎng)絡(luò)相頻特性中必不可少的重要方面。 4. 中界頻率 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 測量時(shí)間間隔的原理 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 長時(shí)間的測量（外控時(shí)間間隔測量） 由上述得知，通用電子計(jì)數(shù)器無論測頻還是測周，其測量方法的依據(jù)是：閘門時(shí)間等于計(jì)數(shù)脈沖周期與閘門開啟時(shí)通過的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)之積。 所謂 高頻 、 低頻 是以稱之為“ 中界頻率 ”的頻率為界來劃分的。當(dāng)被測信號(hào)為正弦波，即 Um為其幅度，門控電路觸發(fā)電平為 Up=0V，且門控信號(hào)周期擴(kuò)大 k倍，則由隨機(jī)噪聲引起的觸發(fā)相對(duì)誤差為 電子計(jì)數(shù)法測周的總誤差為 ???????????????mnccs 211UUk πfffkTffxxxmnn21ΔUUk πTTx???電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 4. 中界頻率 ???????? ?????ccs1fffTffxxx測頻誤差 ???????? ?????cc1ffTfffxxx測周誤差（忽略觸發(fā)誤差） 前一式表明，被測信號(hào)頻率 fx越高，用計(jì)數(shù)法測量頻率的精確度越高，而后一式表明，被測信號(hào)周期 Tx越長，用計(jì)數(shù)法測量周期的測量精確度越高，顯然二者結(jié)論 對(duì)立 。 在測量周期時(shí)，被測信號(hào)經(jīng)放大整形后作為時(shí)間閘門的控制信號(hào) (簡稱門控信號(hào) )，因此，噪聲將影響門控信號(hào)(即 Tx)的準(zhǔn)確性，造成所謂 觸發(fā)誤差 。 1誤差。② Tx越 小 ，由 177。 時(shí) 基 TxTs= 1 / fsTsu1u2N = 6時(shí) 基 TxTs= 1 / fsTsu1u2N ′= 5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 量化誤差的特點(diǎn)： 無論 N為多少，其最大誤差總是 177。 周期的測量 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 在實(shí)際測量周期時(shí)，為了提高測量精度，常采用周期乘以 10n（ n為正整數(shù)），讀取周期平均值的方法，就是把被測信號(hào)的周期擴(kuò)大 10n 倍，用它作為閘門時(shí)間，再對(duì)計(jì)數(shù)器的讀數(shù)除以 10n，最后便可得到平均周期值。如時(shí)標(biāo) Ts=10μs，則計(jì)數(shù)值 N=1000，顯示的 Tx為 “ ”ms。 二者在原理上有相似之處，但又不等同 ，下面作具體的討論。 量化誤差的相對(duì)值為 電子計(jì)數(shù)法測頻的總誤差為 ???????? ?????cc1ffTfffxxxccffTT ????電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 將計(jì)數(shù)式測頻框圖中晶振標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)和輸入被測信號(hào)的位置對(duì)調(diào)。② fx越 低 ，由 177。 1個(gè)量化單位。 用計(jì)數(shù)式頻率計(jì)測量頻率比 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) TTNNffxx ????? 誤差分析 由計(jì)數(shù)式測頻原理（ f=N/T）及誤差傳遞公式，有 由于 量化誤差 和 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差 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 測頻誤差 為 量化誤差 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差 ???????? ??????TTNNffxx電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 誤差分析 1. 量化誤差 在測頻時(shí)，由于標(biāo)準(zhǔn)閘門時(shí)間與被測信號(hào)脈沖之間沒有必然的聯(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。為得到真實(shí)結(jié)果，需將計(jì)數(shù)值 N縮小 10倍（小數(shù)點(diǎn)左移 1位），即 fA/fB=N/10。 ?在閘門開啟時(shí)間內(nèi)閘門輸出脈沖，再送入計(jì)數(shù)器，由計(jì)數(shù)器直接積累出脈沖總數(shù)，完成累加計(jì)數(shù)。主閘門由標(biāo)準(zhǔn)門控信號(hào) uD來控制其開、閉時(shí)間，只有在主閘門開通時(shí)間 T內(nèi)，被計(jì)數(shù)的脈沖 uE才能通過主閘門送到十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到所測的頻率。 (2) 十進(jìn)制電子計(jì)數(shù)器： 它的任務(wù)是對(duì)來自閘門的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來。 電子計(jì)數(shù)式頻率計(jì)的原理 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 為了使 N值能直接表示 fx： 小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)向右移一位 注意： 顯示結(jié)果的有效數(shù)字末位的意義，它表示了頻率測量的分辨力（應(yīng)等于時(shí)基頻率 f）。 放 大 整 形 主 門 計(jì) 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(hào)置 0fxu1u2T電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) 電子計(jì)數(shù)式頻率計(jì)的原理 在已知的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)累計(jì)未知的待測輸入信號(hào)的脈沖的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)頻率的測量。普通晶振穩(wěn)定度為105，恒溫晶振達(dá)107~109。我國的中國計(jì)量科學(xué)院、陜西天文臺(tái)、上海天文臺(tái)都建立了地方原子時(shí)，參加了國際原子時(shí)（ ATI），與全世界 200多臺(tái)原子鐘 聯(lián) 網(wǎng)進(jìn)行加權(quán)修正 ， 作為我國時(shí)間標(biāo)準(zhǔn) 通過 廣播 電視信號(hào)和因特網(wǎng) 發(fā)布 。 協(xié)調(diào)世界時(shí) （ UTC） 協(xié)調(diào)世界時(shí)秒是原子時(shí)和世界時(shí) 折中 的產(chǎn)物，即用閏秒的方法來對(duì)天文時(shí)進(jìn)行修正。秒的定義由天文實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)過渡到原子自然標(biāo)準(zhǔn)，時(shí)間單位秒由天文秒改為原子秒，準(zhǔn)確度提高了 4~5個(gè)量級(jí)，達(dá) 5 1014（ 相當(dāng)于 62萬年 177。有 hfnm=EnEm 式中， h= 1027為普朗克常數(shù)， En、 Em為受激態(tài)的兩個(gè)能級(jí)， fnm為吸收或輻射的電磁波頻率。準(zhǔn)確度達(dá) 1?109。 ? 第二類世界時(shí)（ UT2） ： 對(duì)地球自轉(zhuǎn)的季節(jié)性變化（影響自轉(zhuǎn)速率）作修正得到。 時(shí)間和頻率的原始標(biāo)準(zhǔn) ? 天文時(shí)標(biāo) ? 原子時(shí)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(shí)間和頻率的原始標(biāo)準(zhǔn) 世界時(shí) （ 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(shí)間稱為世界時(shí)。 ? 頻率 的定義 周期信號(hào)在單位時(shí)間（ 1s）內(nèi)的變化次數(shù)（周期數(shù)）。 ? 具有動(dòng)態(tài)性質(zhì) —— 時(shí)光在 流逝 ? 測量準(zhǔn)確度高 —— 時(shí)間頻率基準(zhǔn) 具有 最高準(zhǔn)確度（可達(dá) 1014）， 校準(zhǔn) （比對(duì)）方便，因而數(shù)字化時(shí)頻測量可達(dá)到很高的準(zhǔn)確度。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(hào)的頻率參數(shù)，必須測量頻率。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) DVM的術(shù)語 DVM的測量范圍包括 顯示位數(shù) 、 量程劃分 和 超量程能力 ，還可包括量程的選擇方式是手動(dòng)、自動(dòng)或遙控等。 非完整顯示位反映 DVM的超量程能力。 ? DVM的測量范圍 ? 顯示位數(shù)： 能顯示測量值有效數(shù)字的位數(shù)， 顯示位數(shù) 越大， DVM的分辨力越高。 1個(gè)字。位 SX1842DVM測量 ，分別用 2V檔和 200V檔測量，已知 2V檔和 200V檔固有誤差分別為177。 %Ux177。 DVM的測量誤差 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) [例 2] 用 4189。 但其測量 速度較低 ，一個(gè)測量周期約為幾十 至 一百毫秒。可見，適當(dāng)?shù)剡x擇時(shí)鐘周期 T0和取樣時(shí)間 T0，以及基準(zhǔn)電壓 UN，可以使計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值直接對(duì)應(yīng)被測電壓值。同時(shí)，計(jì)數(shù)器仍以 T0為時(shí)鐘計(jì)數(shù)。 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) (1) 雙斜積分式 DVM的工作原理 (a) 基本原理框圖 圖 雙斜積分式 DVM DVM的主要類型 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) (b)工作波形 圖 雙斜積分式 DVM DVM的主要類型 (1) 雙斜積分式 DVM的工作原理 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué) (a) 基本原理框圖 圖 雙斜積分式 DVM (b)工作波形 圖 雙斜積分式 DVM 工作過程分三個(gè)階段： ? 準(zhǔn)備階段（ t0~t1）： “ 邏輯控制 ”使開關(guān) S4閉合，其他開關(guān)斷開，積分器輸入接地，積分器清零； DVM的主要類型 (1) 雙斜積分式 DVM的工作原理 電子測量與儀表（ Electronic Measurement and Instruments ） 西南科技大學(xué)