电气测量 第5版 教学课件 作者 陈立周 4章.ppt

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1、第四章频率和相位的测量第一节频率的测量方法第二节数字频率计的测量原理第三节E312系列数字频率第四节相位的测量方法第五节电动系相位表第六节整步表ElectricalMeasure本章要点本章主要介绍测量频率的方法，以及电子数字频率计的结构与原理。用电子数字频率计测量频率，是今后测量频率的主要手段，也是频率计的发展方向。相位计和整步表是电力系统运行中常用仪表，本章对其作一般性介绍，以供相关专业使用。第一节频率的测量方法一、工频的测量--用电动系频率表测量工频1.电动系频率表的结构采用比率表型，两可动线圈空间错开90°。无工作时呈随遇平衡状态。被测频率等

2、于固定线圈回路的谐振频率时，指针停在标尺中心，即固定线圈轴线位置，标尺两边示值分别为大于或小于谐振频率的值。2.电动系频率表工作原理按接线图，两可动线圈所受力矩分别为由于两个力矩方向相反，当平衡时两者相等。联立可得3.电动系频率表标尺特性返回本章首页工频的测量--用变换式频率表测量工频1.变换式频率表的结构变换式频率表由磁电系测量机构和变换电路组成，变换电路包含方波形成、微分、整流、指示和偏置五个环节，通过变换电路，被测频率转换为一定大小的直流电流，然后通过磁电系测量机构进行测量。微分电路整流电路指示仪表偏置电路双向限幅2.变换式频率表工作原理被测电

3、压经稳压管双向限幅并经微分转换为尖脉冲，由于电容小充电时间短，可形成尖脉冲波，若用表示充电电流，则电流脉冲波形可用下式表示通过磁电系测量机构的电流平均值为由于电路中很小故上式可简化为按式可知，通过磁电系测量机构的电流可以反映被测频率的大小。3.变换式电动系频率表标尺特性工频频率表所测量的频率范围并不要求从0开始，标尺一般为45～55Hz、900～1100Hz等等。变换式频率表可通过调节偏置电阻，改变机械零点的频率读数。得到相应标尺。以45～65Hz的频率表为例，被测输入信号经微分得到的电流方向是从上到下，经过偏置电路的电流是从下到上，调节偏置电路使偏

4、置电流平均值等于45Hz时输入尖脉冲电流的平均值，则机械零点的频率值就等于45Hz。选择指示电表的灵敏度使满度为65Hz。工频的测量--用振簧式频率表测量工频早期还常用振簧式频率表测量工频频率，振簧式频率表是利用交流电磁铁吸引一排机械振动频率不同的簧片，簧片固有振动频率与电源频率相同时，产生共振的簧片振幅最大，从窗口看，好像簧片顶端被拉长。可以从产生共振的簧片位置读出频率值。二、低频和高频的测量1.比较法将被测频率与标准频率相比较，通过检测差拍、李沙育图形或混频后的频率求得被测频率。差拍法李沙育图形测频率混频法2.无源测量法无源测量法是指测量电路不需

5、要另加电源，直接用被测信号进行测量如文氏电桥测频率和谐振回路测频率。谐振回路测频率文氏电桥测频率3.计数法计数法可适用于工频、低频与高频，由于集成化程度的提高，计数器电路体积小，价格便宜，几乎取代了所有其他形式的测频仪器。第一张幻灯片返回本章首页计数法测频率计数法测周期第二节数字频率计的测量原理一、硬件计数频率计硬件计数频率计其结构如下图所示，被测信号通过整形，转换为与被测信号频率相同的脉冲，然后对脉冲进行计数，也就是把频率测量转换为脉冲个数的测量。计数器可选用专用的集成电路，外围再配上显示器、放大整形以及电源电路即可组成频率计。二、软件计数频率计1

6、.软件计数频率计的结构软件计数是指用单片机软件进行计数而构成的频率计，它由单片机，以及外围配置的显示器件、放大整形、电源等电路组成。2.软件计数频率计的工作原理整形放大：将任意波形的被测信号，转换为前沿陡峭的脉冲，以利计数。计数：由单片机内部的计数单元完成，每当被测信号从低到高变化时，将计数器加1，并由内部时钟计时，每一秒所计的变化次数，就等于被测信号的频率。数码转换与显示：读出的频率值由软件将它转换为七段码，送LED数码管显示。三、计数器的测量误差1.秒信号时间不准造成的误差：由于电子数字频率计是把规定的一秒钟内所计的信号个数作为频率，如果秒信号本

7、身不准确，必然造成计数误差。2.触发误差：由于干扰造成计数器的误触发所产生的误差。3.量化误差：计数闸门开启时间不刚好是被测信号周期的整数倍，而且脉冲到达时刻不刚好是闸门开启时刻，因此在相同的开启时间内，可能会有正负一个数的误差。量化误差示意图计数闸门开启时间不刚好是被测信号周期的整数倍造成的量化误差。在时间T内脉冲个数为7.5,测出数可能为6。计数开始不刚好是第一个脉冲到达时刻，造成的量化误差。在时间T内，被测脉冲个数为7，测出数可能为5。返回本章首页第三节E312系列数字频率一、频率计数器专用集成电路ICM7226B二、由ICM7226B组成的E

8、312X系列数字频率计电路返回本章首页第四节相位的测量方法一、相位含义相位一般是指两个同频率波形，过零点的时