电子测量与应用 教学课件 陆绮荣 顾炳根 项目5.ppt

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1、项目5测频法测周法的误差分析5．1．1项目内容从数学定义上看时间是频率的倒数，频率和时间是可以相互转换的，但对于某些频率，采用测量周期的方法和采用测量频率的方法，引起的误差是不同的。通过实验的方法分析测频法和测周法的误差，并对中界频率进行界定。5．1项目要求5．1．2知识要求了解通用电子计数器的基本组成，掌握采用电子计数器测量频率、频率比、周期、时间间隔和累加计数等的方法。了解测频的量化误差、时基误差和计数误差分析计算，了解周期测量的量化误差、时基误差和触发误差分析计算，正确理解闸门时间、周期倍乘、比值倍乘概念。5．2相关知识5．2．1本章涉及的概念和方法1、频

2、率和周期的基本概念2、时间与频率测量的特点（1）时频测量具有动态性质。（2）测量精度高。（3）测量范围广。（4）频率信息的传输和处理比较容易。3、频率测量的基本方法（1）直接法是指直接利用电路的某种频率响应特性来测量频率的方法。电桥法和谐振法是这类测量方法的典型代表。直接法常常通过数学模型先求出频率表达式，然后利用频率与其它已知参数的关系测量频率。（2）比对法是利用标准频率与被测频率进行比较来测量频率。其测量准确度主要取决于标准频率的准确度。拍频法、外差法及计数器测频法是这类测量方法的典型代表。电子计数器测量频率和时间是这类测量方法的典型代表，是目前最好的测频方

3、法之一。5．2．2电子计数器面板及控键示意图5．2．3电子计数器的主要电路技术1．输入通道电子计数器一般设置2个或3个输入通道，记作A、B、C。A通道用于测频、自校；B通道用于测周；B、C通道合起来测时间间隔；A、B通道合起来测频率比。&衰减器&图5.2A通道的基本框图宽带放大器≥1整形电路脉冲形成器去主门测频控制被测信号时标输入自校控制2．计数器计数器用触发器构成。在数字仪表中，最常用的是按8421编码的十进制计数器，来了十个脉冲就产生一个进位。3．显示与驱动电路电子计数器以数字方式显示出被测量，目前常用的有LED显示器和LCD显示器。4．逻辑控制电路由门电路

4、和触发器组成的时序逻辑电路。它产生各种指令信号，如闸门脉冲、闭锁脉冲、显示脉冲、复零脉冲、记忆脉冲等，这些指令控制整机各单元电路的工作，使整机按一定的工作程序完成测量任务。5．2．4电子计数器测量频率1．测频的基本原理放大整形主门门控信号被测信号晶体振荡分频电路计数译码显示逻辑控制Tx图5.3电子计数器测频原理框图2．测频方法的误差分析电子计数器测频的相对误差由两部分组成。一是计数的相对误差，也叫量化误差；二是闸门开启时间的相对误差。按最坏结果考虑，频率测量的公式误差应是两种误差之和。（1）量化误差无论计数值是多少，量化误差的最大值都是一个字，也就是说量化误差的

5、绝对误差。被测值的读数N不同时，对量化误差的影响是不同的，增大N能够减少量化误差。即被测信号频率一定时，主门开启时间越长，量化的相对误差就越小；当主门开启时间一定时，提高被测信号的频率，也可减小量化误差的影响。图5.4量化误差示意图8212331445566778(a)(b)（2）闸门开启时间的误差闸门时间准确与否，取决于石英晶体振荡器的频率稳定度、准确度，分频电路和开关速度及其稳定性的影响。在尽量排除了电路和闸门开关速度的影响后，闸门开启时间的误差主要由晶振的频率误差引起。（3）测频公式误差（4）测频计数误差Tx1t触发电平Tx2t触发电平Tx3(a)无噪声干

6、扰的计数脉冲(b)有噪声干扰的计数脉冲图5.5噪声干扰引起的计数误差（5）结论利用电子计数器测量频率时，提高频率测量的准确度（减少测量误差）可采取如下措施：①选择准确度和稳定度高的晶振作为时标信号发生器，以减小闸门时间误差。②在不使计数器产生溢出的前提下，加大分频器的分频系数k，扩大主门的开启时间，以减小量化误差的影响。③当被测信号频率较低时，用测频方法测得的频率误差较大，应选用其它方法进行测量。④对随机的计数误差，可提高信噪比或调小通道增益来减小误差程度。5．2．5电子计数器测量周期1．测量周期的基本原理主门门控信号被测信号晶体振荡分频电路计数译码显示逻辑控制

7、放大整形TS图5.6测周的基本原理图2．测周方法的误差分析（1）公式误差（2）触发误差指在测量周期时，由于输入信号中的干扰噪声影响，使输入信号经触发器整形后，所形成的门控脉冲时间间隔与信号的周期产生了差异而产生的误差。信噪比越高，触发误差越小，测量越准确。（3）结论电子计数器测量周期的总误差可修正为下式。当越大（即被测频率越低），±1误差对测周精确度影响越小。也就是说，当被测信号的频率较低时，采用测周法可提高测量的精度。5．2．6电子计数器的自校在使用电子计数器测量前，应对电子计数器进行自校检验，一是检验电子计数器得逻辑关系是否正常，二是检验电子计数器能否准确

8、地进行定量测试。TS译码