频率时间测量

第4章频率、周期、时间测量4.1概述4.2电子计数法测量频率4.3电子计数法测量周期4.4电子计数法测量时间间隔4.4通用电子计数器4.1概述一、时间、频率的基本概念1．时间的定义与标准时间是国际单位制中七个基本物理量之一，它的基本单位是秒，用s表示。在电子测量中有时又嫌秒的单位太大，常用毫秒(ms，10-3s)、微秒(s，10-6s)、纳秒(nS，l0-9s)、皮秒(ps，l0-12s)。“时间”在一般概念中有两种含义：一是指“时刻”，二是指“间隔”。2．频率的定义与标准频率是单位时间内周期性过程重复、循环或振动的次数，记为f。3．标准时频的传递其一：称为本地比较法。其二：发送—接收标准电磁波法。二、频率测量方法概述4.2电子计数法测量频率一、电子计数法测频原理TNfx计数式频率计框图、波形图(1)时间基准T产生电路。这部分的作用就是提供准确的计数时间T。(2)计数脉冲形成电路。这部分电路的作用是将被测的周期信号转换为可计数的窄脉冲。(3)计数显示电路。这部分电路的作用，简单地说，就是计数被测周期信号重复的次数，显示被测信号的频率。二、误差分析计算TTNNffxx电子计数测量频率方法引起的频率测量相对误差，由计数器累计脉冲数相对误差和标准时间相对误差两部分组成。1．计数脉冲量化误差—±1误差xxxxTttNTTttNttNTT2121211NTfNNNx112．闸门时间误差(标准时间误差)闸门信号T是由晶振信号分频而得。设晶振频率为fc，(周期为Tc)，分频系数为m，有ccffTTccfmmTT1ccccfdfTdTfdfmdT2ccxxxffTfff1ccxxxffTfff14.3电子计数法测量周期一、电子计数法测量周期的原理ccxfNNTT各点波形二、电子计数器测量周期的误差分析ccxNdTdNTdTcccxTdTNdNNTdTccxxTdTNdNTdT用增量符号代上式中微分符号，得ccxxTTNNTT因，Tc上升时，fc下降，所以有ccfT1ccccffTT△N为计数误差，在极限情况下，量化误差，所以1NxcxcccTfTTNTTNNN11由于晶振频率误差，的符号可能正，可能为负，考虑最坏情况，取绝对值相加：ccff/xcccccxxTTffNffTT1例如，某计数式频率计，在测量周期时，取，则当被测信号周期时7102/ccffsTc1sTs1667102.1)101102(xxTT其测量精确度很高，接近晶振频率准确度。当时，测量误差为)1000(1HzfmsTxx%1.0)1010102(367xxTT当时，)100(10kHzfsTxx%10)101102(7xxTT由这几个简单例子数量计算结果，可以明显看出，计数器测量周期时，其测量误差主要决定于量化误差，被测周期越大(fx越小)时误差越小，被测周期越小(fx大)时误差越大。为了减小测量误差，可以减小Tc(增大fc)，但这受到实际计数器计数速度的限制。在条件许可的情况下，尽量使fc增大。另一种方法是把Tx扩大m倍，形成的闸门时间宽度为mTx，以它控制主门开启，实施计数。计数器计数结果为cxTmTN由于，所以1NxcmTTNNcxccxcccxxfmTffmTTffTT1量化误差降低了m倍。4.4电子计数法测量时间间隔一、电子计数器法时间间隔测量原理测量两信号间的时间间隔测量同一信号波形上的任意两点间的时间间隔二、误差分析mncccxxxUUfffTTT2114.4通用电子计数器E一312一、E一312型电子计数式频率计的主要技术指标①晶振频率：1MHz，频率精确度为2×10-7；②测量频率范围：10Hz～10MHz；③闸门时间：1ms、10ms、0.1s、1s、10s五档；④测量周期范围：；⑤时基频率周期：五种；⑥周期倍乘：×1、×10、×102、×103、×104五档；⑦显示：七位数字显示。msssss11001011.0、、、、ss1~1二、测量功能原理1、测量频率2．测量周期3.测量两个脉冲之间的时间间隔