电子测量05-电子通信09

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1、第五章时间-频率测量5.1概述5.2电子计数器测量频率5.3电子计数器测量时间5.4通用电子计数器5.5电子计数器性能的改进5.6标准频率源的测量5.7调制域测量9/19/202115.1概述一、时间与频率关系二、时间频率基准三、时间频率测量的特点四、测量方法9/19/20212指某事件发生的瞬间。如tl时刻开始出现，在t2时刻消失；通常要与年月日时分秒关联。时间“时刻”,“间隔”,即两个时刻之间的间隔，表示该事件持续了多久.如图中，Δt=t2-tl是两时刻之间的“间隔”即矩形脉冲持续的时间长度。“周期”是指同一事件重复出现的时间，如T。“频率”是单位时间（1秒）内周期性事件重复的次数，单

2、位是赫兹Hz。时频关系示意图tU0t1t2t3t4T一、时间与频率关系9/19/20213电子表走时是否准确取决于石英晶体作振荡器设石英晶体振荡器日频率稳定度为10-6则日误差：频率标准时间标准32768Hz（215Hz）液晶屏分频计数译码2151秒601分601小时24日电子表的组成原理振荡驱动9/19/20214时间的单位是秒。随着科学技术的发展，“秒”的定义曾作过三次重大的修改：1.世界时秒（UT）基于天体运动确定的宏观计时标准，由天文观测得到，以地球自转周期为标准而测定的时间称为世界时（UT）。定义地球自转周期的1／86400作为世界时的1s，零类世界时（UT0），其准确度在10-

3、6量级。校正后的世界时称为第二类世界时（UT2），其准确度在3×10-8量级。历书时秒作为时间单位提高到十亿分之一秒，即1×10-9量级。世界时秒是与年、月、日、时、分、秒相关联的，属年历计时。地球太阳二、时间频率基准9/19/20215从宏观转向微观，利用原子能级跃迁频率作为计时标准。1967年10月第13届国际计量大会正式通过了秒的定义：“秒”是Cs133原子基态的两个超精细结构能级［F=4，mF=0］和［F=3，mF=0］之间跃迁频率相应的射线束持续9192631770个周期的时间。2.原子时秒（AT）F=4mF=0F=3mF=09192631770个周期=1秒跃迁频率很高很稳定为原

4、子时秒(记作AT)。并自1972年1月1日零时起，时间单位秒由天文秒改为原子秒。这样，时间标准改为由频率标准来定义，其准确度可达±5×10-14，远远高于其它物理量标准。9/19/202163.协调世界时秒（UTC）世界时和原子时之间互有联系，可以精确运算，但不能彼此取代，各有各的用处。原子时只能提供准确的时间间隔，而世界时考虑了时刻（年月日时分秒）和时间间隔。协调世界时秒（UTC）是原子时和世界时折衷的产物，即用闰秒的方法来对天文时进行修正。这样，国际上则可采用协调世界时来发送时间标准，既摆脱了天文定义，又使准确度可提高4～5个数量级。现在各国标准时号发播台所发送的就是世界协调时UTC，

5、其准确度优于±2×10-11。中国计量科学院、陕西天文台、上海天文台都建立了地方原子时，参加了国际原子时（TAI）200多台原子钟联网进行加权平均修正，作为我国时间标准由中央人民广播电台发布。9/19/20217三、时间-频率测量的特点具有动态性质测量范围大测量精度高测量速度快易于实现测量自动化9/19/20218四、频率（时间）测量方法频率测量方法可以分为：差频法拍频法示波法电桥法谐振法比较法直接法李沙育图形法测周期法模拟法频率测量方法计数法电子计数器法±1×10-8～±1×10-13量级9/19/202191）直接法直接法是利用电路的某种频率响应特性来测量频率值，又可细分为谐振法和电桥

6、法。（1）谐振法：调节可变电容器C使回路发生谐振，此时回路电流达到最大，则:9/19/202110（2）电桥法利用交流电桥平衡条件和频率有关的特性来进行频率测量，通常采用如图所示的文氏电桥来进行测量。电桥达到复平衡时，则有9/19/2021112）比较法利用标准频率和被测量频率进行比较来测量频率。主要有拍频法、外差法、示波法等。◆拍频法：将标准频率与被测频率叠加，由指示器（耳机或电压表）指示。适于音频测量。9/19/202112◆外差法：将标准频率与被测频率混频，经滤波取出差频并测量。可测量范围达几十MHz（外差式频率计）。9/19/202113◆李沙育图形法：将被测频率和基准频率分别接到

7、示波器Y轴和X轴，根据显示的李沙育图形得到被测信号频率。9/19/2021143)电子计数器法◆按功能分为如下四类：（1）通用计数器：测量频率、频率比、周期、时间间隔、累加计数、自检等。（2）频率计数器：功能一般限于测频和计数。但测频范围往往很宽。（3）时间计数器：以时间测量为基础测量周期、脉冲参数等，其测时分辨力和准确度很高。（4）特种计数器:具有特殊功能的计数器。包括可逆计数器、序列计数器、预置计数器等。多用于工业测