电子测量技术与仪器教学配套课件王成安第4章频率和时间的测量技术与测量仪器

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1、高等职业教育“十二五”规划教材（电子信息类）电子测量技术与仪器电子测量技术与仪器电电子子教教案案课件策划：王成安课件制作：宋月丽机械工业出版社目录第1章电子测量技术的基础知识第2章常用信号发生器的使用第3章电流和电压的测量方法与测量仪器第4章频率和时间的测量技术与测量仪器第5章万用电桥和Q表的使用第6章晶体管特性图示仪的使用第7章信号频谱与电路频率特性的测量技术第8章数据信号的测量技术第9章智能化测量仪器与自动测量系统第10章虚拟测量技术第4章频率和时间的测量技术与测量仪器•4．1频率和时间测量的基本要求和方法•在自然界中，周期

2、现象是极为普遍的，在电子技术领域内，频率是最基本的参数之一，它是指在单位时间内信号周期变化的次数。频率和周期T是从不同的侧面来描述周期现象的两个参数，但二者存在着互为倒数关系。周期的单位为秒，用s表示。频率的单位为赫兹，用HZ表示。1•频率和周期的关系为：Tf•式中的和T分别是频率和周期的英文字母。•“时间”一般有两种含义：一是指“时刻”，用以指明某现象何时发生；二是指“间隔”，即两个时刻之间的间隔，用以指明某现象持续多长时间。二者概念不同，测量方法也有所不同。•时间和频率的测量有三大特点：•1.测量准确度高。•2.自动化程度高。•3.测量速度快

3、。•4.1.1频率的测量方法•频率的测量可以分为模拟法测量和数字法测量两大类。在模拟法测量中又有许多种方法。•1.直接法•（1）谐振法•谐振法是利用谐振回路的谐振特性来测量频率值，如图4.1所示。具体方法是将被测信号作用到一个LC电路中，通过改变回路中的可变电容器C，使LC电路发生谐振，此时电路中的电流达到最大值，可用电f流表指示出来。按照谐振频率的公式可得到被测频率：M1Lfxf0fxC2LCI•（2）电桥法•电桥法是利用电桥的平衡条件和频率有关的特性来进行频率测量,通常采用如图4.2所示的文氏电桥来进行测量，常用来测量低频频率。C1R3R

4、1fxR2R4C2•图4.2用电桥法测频率•调节R1和R2，使电桥z在被测频率值上达到平衡，根据电桥平衡的原理，可以得到如下关系：1fx2RRCC1212•通常在电路中取R1=R2=R，C1=C2=C，则上式就成为：1fx2RC•2.比较法•（1）拍频法•（2）差频法•（3）示波法•4.1.2时间的测量方法•人们通常所说的时间测量，主要是指时间间隔的测量，例如某脉冲的前沿、脉宽的测量等。由于时间和频率描述了周期现象的两个侧面，且在数值上频率和周期（时间的特例）互为倒数，即T1f，因此，时间和频率在测量方法上是共通的。关于时间间隔的测量方法

5、将在4.5节中做详细说明。•4．2使用示波器测量频率的操作方法•示波器是一种能显示信号波形的仪器，它是电子测量中最常用的仪器之一，它不仅可以显示电信号的波形（如交流电、心电、脑电、肌电等），通过适当的换能装置，也可以显示非电信号的波形，如声波、心率、体温、血压等随时间变化的过程。•从交流信号的波形图上，可以很容易观察到交流信号随时间变化的规律，并且很容易从波形图上测出它的电压峰－峰值（Vp-p）、周期（Ｔ）、相位差（φ）等参数。•示波器从对信号的处理方式上可分为模拟示波器和数字示波器两大类，也可以从使用的角度上分为通用示波器（包括简易示波器和多踪示

6、波器等）、取样示波器、存储示波器、特种示波器等。•4.2.1示波器的工作原理及主要技术性能•1．示波器工作原理•示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上，以便于对信号进行测量。•（1）通用示波器的组成•示波器主要由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成，其组成框图如图4.5所示。至Y偏转板Y输入Y输入Y前置Y后置延迟线电路放大器放大器内至X扫描偏转板外触发触发电路水平发生器外放大器电源X输入校准信号输出校准信号至各电路正高压低压电源高压电源发生器负高压•（2

7、）示波管•示波器要进行图象显示，核心部件是阴极射线示波管（CRT）。CRT主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，其基本结构如图4.6所示。图4.6示波管（CRT）的结构•如果在Y偏转板上加上一个随时间作正弦变化的电压，在荧光屏上仅能看到一条铅直的亮线，而看不到正弦曲线。只有同时在X偏转板上加入一个锯齿形电压时，才能将亮点沿Y方向的振动展开，从而在屏幕上显示信号电压和时间t的关系曲线，其示波原理如图4.7所示。图4.7扫描发生器及示波器显示波形的原理•2．CA8020型双踪示波器•CA8020型示波器是比较常见的便携式双通道示波器。本机垂直系统具

8、有0～20MHz的频带宽度和5mV/div～5V/div的偏转灵敏度，配以10：1探极，可以最大显示出50V/div。•本