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，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章电参量测量技术2.1频率、时间和相位的测量2.2电压、电流和功率测量2.3阻抗测量检测方法：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。好处1：便于对被测量的检测、处理、记录和控制好处2：又能提高测量的精度。本章内容：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。2.1频率、时间和相位的测量频率、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

2、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。2.1.1频率的测量在工业生产领域中周期性现象十分普遍，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。周期与频率互为倒数关系:（2-1）频率测量方法：1：计数法2：模拟法1.频率(周期)的数字测量⑴计数法测量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:（2-2）计数法原理如图2-1(a)所示，周期为TA的脉冲①加到闸门的输

3、入端，宽度为T的门控信号②加到闸门的控制端，只有在闸门开通时间T内才输出计数脉冲③进行计数。图2-1计数法测量原理由于T和TA两个量是不相关的，T不一定正好是TA的整数N倍，即T与NTA之间有一定误差，如图2-1(b)所示。处在T区间内计数脉冲个数(即计数器计数结果)为N，则（2-3）显然，脉冲计数的最大绝对误差△N=±1。脉冲计数最大相对误差为：（2－4）⑵通用计数器的基本组成和工作方式通用计数器一般都具有测频和测周两种方式。基本组成如图2-2所示。图2-2中整形器是将频率为fA(或fB)的正弦信号整形为周期为TA=1／fA(

4、或TB)的脉冲信号。门控电路是将周期为mTB(fB经m分频)的脉冲变为闸门时间为T=mTB的门控信号，将T=mTB代入(2-2)式可得图2-2中十进制计数器的计数结果为：（2-5）图2-2通用计数器的基本组成由上式可见，图2-2中计数结果N与fA／fB成正比，此时计数器工作在频率比测量方式。如图2-2中A输入端(fA=fx)，晶振标准频率fc信号接到B输入端(fB=fc)，则计数器工作在测频方式，此时(2-5)式变为：（2-6）若将被测信号fx接到图2-2中B输入端(fB=fx)，晶振标准频率fc信号接到A输入端(fA=fc)，

5、则称计数器工作在测周方式，此时(2-5)式变为：（2-7）⑶频率(周期)的测量误差与测量范围理论上讲测量频率与测量周期是等效的，但从实际测量来看，图2-2所示通用计数器工作在测频方式和工作在测周方式，其测量误差和范围都不一样。①测频方式由(2-6)式可得“测频”的相对误差为：进一步推导可得测频最大相对误差为：由上式可见，被测频率fx越高，分频系数m越大，测频的相对误差△fx/fx越小，测频的精确度越高。若采用K位十进制计数器，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：且（2-9）(2-8)（2-10）一般晶振的精度

6、很高，△fc/fc可忽略，故上式简化为：（2-11）因此可得“测频”范围为：（2-12）同时，最大相对误差还应满足测量精度的要求，因此fx应满足：②测周方式由(2-11)式可得测周的相对误差为：将(2-10)式代入得测周的最大相对误差为：（2-13）因Tx=1/fx，△Tx／Tx=-△fx／fx，故由上式可测周法测频的最大相对误差为：（2-14）由上式可见，被测频率fx越低，分频系数m越大，测周的相对误差△Tx/Tx越小，即测周的精度越高测频的精度也越高。总结1若被测频率fx较高，则直接测频的相对误差较小2若被测频率fx较低，则

7、用测周法测频的相对误差较小。3当f0＝fc时，测频与测周相对误差都一样从提高测量精度考虑，当被测频率fx高于fc时应采用直接测频法；当被测频率fx低于fc时应采用测周法。测周法的周期测量范围，同样也受到测量精度要求值和计数器的限制，即应满足故Tx的测量范围为：（2－15）若取fc=fmax，并忽略晶振的误差，则上式简化为图2-2中分频系数m一般取10的整数次幂且分挡可选，即m=10n(n=0，1，2，3…等可选)。此时改变n只是改变fx和Tx的指示数字的小数点位置。例如N=100，fc=1MHz(Tc=lμs)，若取n=2，则f

8、x=1MHz，Tx=1μs。若取n=3，则x=0.1MHz，Tx=0.1μs。（2－16）2.频率的模拟测量⑴直读法测频⑵比较法测频⑶示波器测量频率①电桥法测频②谐振法测频③频率-电压(f-V)转换法测频2.1.2时间间隔的数字测量时间间隔的测量方案和周期测量的