第2章 电参量测量技术

《第2章 电参量测量技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、现代检测技术任课教师：林国余Tel：13512504727Email：Andrew.Lin@seu.edu.cn2第二章导言在现代测试技术中，对于各种类型的被测量大多数都是直接或通过各种传感器、电路等转换为与被测量相关的电压、电流、时间、频率等电学基本参量后进行检测和处理的，这样不仅便于对被测量的检测、处理、记录和控制，又能提高测量的精度。因此，了解和掌握这些基本参量的测量方法是十分重要的。本章分别介绍时间、频率和相位；电压、电流以及阻抗等参量的测量方法。3第二章电参量测量技术2.1频率、时间和相位的测量2.3电流测量2.2电压测量2.4阻抗测量4

2、2.1频率、时间和相位的测量时间是国际单位制中七个基本物理量之一，单位是秒(s)。频率以单位时间内周期性振荡的次数来计量，单位是赫兹(Hz)。因此，频率测量和时间测量是紧密相联系的。频率、时间的应用与人们日常生活息息相关，而在当代高科技中显得尤为重要。例如,邮电通讯，大地测量，地震预报，人造卫星、宇宙飞船、航天飞机的导航定位控制等都与频率、时间密切相关，因此准确测量时间和频率是十分重要的。相位是描述交流信号的三要素之一。相位差的测量是研究信号、网络特性的不可缺少的重要方面。52.1频率、时间和相位的测量2.1.1频率的测量在工业生产领域中周期性现象

3、十分普遍，如各种周而复始的旋转、往复运动、各种传感器和测量电路变换后的周期性脉冲等。周期:周期性过程重复出现一次所需要的时间；频率:单位时间内周期性过程重复出现的次数；周期与频率互为倒数关系:数字式测量法模拟式测量法62.1频率、时间和相位的测量72.1频率、时间和相位的测量1.频率（周期）的数字测量（1）计数法测量基本原理：计数法就是在一定的时间间隔T内，对周期性脉冲的重复次数进行计数。若周期性脉冲的周期为TA，则计数结果为：N=T/TA。82.1频率、时间和相位的测量测量原理：周期为TA的脉冲①加到闸门的输入端作为输入信号;宽度为T的门控信号②

4、加到闸门的控制端控制闸门的开、闭时间，只有在闸门开通时间T内闸门才输出计数脉冲③到十进制计数器进行计数;计数器对TA进行计数。92.1频率、时间和相位的测量在一定的时间间隔T内，对周期性脉冲的重复次数进行计数。若周期性脉冲的周期为TA，则计数结果为:102.1频率、时间和相位的测量由于T不一定是TA的整数倍，则计数器的计数有误差。设T区间内计数脉冲个数为N，则：△t1是闸门开启时刻至第一个计数脉冲上升沿的时间(假设脉冲上升沿使计数器翻转计数)；△t2是闸门关闭时刻至下一个计数脉冲上升沿的时间。0≤△t1≤TA，0≤△t2≤TA112.1频率、时间和

5、相位的测量式子中，0≤△t1≤TA，0≤△t2≤TA。如果△t1=△t2，则△N=0；如果△t1=TA，△t2=0，则△N=1；如果△t1=0，△t2=TA，则△N=1；因此脉冲计数的最大绝对误差（量化误差）为：△N=±1脉冲计数最大相对误差为：122.1频率、时间和相位的测量（2）通用计数器的基本组成和工作方式通用计数器的基本组成132.1频率、时间和相位的测量通用计数器的基本组成整形器将频率为fA(或fB)的正弦信号整形为周期为TA(或TB)的脉冲信号。门控电路将周期为mTB的脉冲变为闸门时间为T=mTB的门控信号。十进制计数器的计数结果：T1

6、42.1频率、时间和相位的测量通用计数器有测频和测周期两种功能。测频方式：A输入端接被测信号fx；B输入端接（晶振）标准频率fc信号。则：通用计数器的基本组成测周方式：A输入端接（晶振）标准频率fc信号；B输入端接被测信号fx。则：152.1频率、时间和相位的测量（3）频率(周期)的测量误差与测量范围由于周期与频率互为倒数，因此一般认为只要测出其中一个就可求得另一个，因此，理论上测量频率与测量周期是等效的。但实际测量中，上图所示通用计数器分别在测频方式和测周方式时，其测量误差和范围都不一样。162.1频率、时间和相位的测量①测频方式相对误差：最大相

7、对误差为：结论：测频法中，被测频率fx越高，分频系数m越大，测频精确度越高。晶振精度一般很高，所以0172.1频率、时间和相位的测量测频方式测量范围：若采用K位十进制计数器，最大计数值为：为使计数结果不超过计数器最大允许计数值而发生溢出，要求：即：同时：182.1频率、时间和相位的测量最大相对误差还应满足测量精度的要求，即：将其代入（△fc/fc0）测频范围:结论：测频方式所能测量的最低频率受测量精度的限制；能测量的最高频率受计数器容量(Nmax)或速度(fmax)的限制。192.1频率、时间和相位的测量②测周方式即可用于测周，也可以用于测

8、频。测周法测周相对误差：最大相对误差为：202.1频率、时间和相位的测量测周法测频相对误差：最大相对误差为：结论：测周法中