第二章 頻率的測量

1、楊俊清楊俊清Tel:昌大學(xué)過程裝備與測控工程系南昌大學(xué)過程裝備與測控工程系 1. 頻率的測量 教學(xué)目的教學(xué)目的1.理解頻率的模擬和數(shù)字測量及其測量原理；2.了解頻率數(shù)字測量的測量誤差。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容3數(shù)字法：數(shù)字法： 電子計數(shù)器法模擬法模擬法無源測頻法（直讀法）比較法諧振法電橋法頻率電壓變換法拍頻法差頻法示波法李沙育圖形法測周期法2.1 頻率的測量4 2.1.1 2.1.1 頻率的模擬頻率的模擬測量測量、直讀法、直讀法1 1平衡電橋法平衡電橋法 2 2諧振法諧振法 3 3頻率頻率- -電壓轉(zhuǎn)換法電壓轉(zhuǎn)換法 5圖2-1-1 電橋測頻原理1 1平衡電橋法平衡電橋法 34

2、212xRRfRC若取R1=R2=R,C1=C2=C，則平衡條件為：6n電橋平衡條件： l 實部相等，則： ， l 虛部相等，則： ， 即： 432211)1)(1(RRcjRcjRxx312214RRCRCR011221xxCRCR21211ccRRx7CCCRRR2121432RR Rcfx21l取 得: ，432RR l在按頻率刻度，可從刻度上直接讀得被測信號頻率fx。條件下，R（或C）調(diào)節(jié)旋紐82 2諧振法諧振法 12xfLC12xfLC圖-1-諧振法測頻原理電路9l變電感改變頻段（頻率粗調(diào)）l調(diào)電容頻率細(xì)調(diào)（電容旋紐按頻率刻度）LCfx21103 3頻率頻率- -電壓轉(zhuǎn)換法電壓轉(zhuǎn)換法

3、 頻率電壓變換法測頻就是先把頻率信號變換為電壓或電流信號，然后用帶有頻率刻度的電壓表或電流表直接得出被測頻率。11圖2-1-3 f-V轉(zhuǎn)換法測量頻率xmxmBfUTUuU0電壓表接頻率刻度 12將被測信號與標(biāo)準(zhǔn)信號經(jīng)線性元件直接進(jìn)將被測信號與標(biāo)準(zhǔn)信號經(jīng)線性元件直接進(jìn)行疊加來實現(xiàn)頻率的測量。通常只用于音行疊加來實現(xiàn)頻率的測量。通常只用于音頻的測量。頻的測量。v耳機(jī)示波器fxfs1 1拍頻法拍頻法 二、比較法測頻率二、比較法測頻率13利用非線性器件和標(biāo)準(zhǔn)信號對被測信號利用非線性器件和標(biāo)準(zhǔn)信號對被測信號進(jìn)行差頻變換來實現(xiàn)頻率的測量。適用進(jìn)行差頻變換來實現(xiàn)頻率的測量。適用于高頻段的測量。于高頻段的測量

4、。混頻濾波放大器V差頻法測頻原理fsfx2 2差頻法差頻法 141.1.測被測信號周期測被測信號周期被測信號加X 通道，用標(biāo)尺測量周期。2.2.觀察李沙育圖形觀察李沙育圖形被測信號加X通道、標(biāo)準(zhǔn)信號加Y通道三、示波器法測頻三、示波器法測頻152.1.2 2.1.2 頻率（周期）的數(shù)字測量頻率（周期）的數(shù)字測量一、計數(shù)法測量的基本原理一、計數(shù)法測量的基本原理圖2-1-4 計數(shù)法原理框圖ATNT16圖2-1-5 計數(shù)法的量化誤差1ATNNNT 1718二、通用計數(shù)器的基本組成及工作方式二、通用計數(shù)器的基本組成及工作方式1 1、基本組成、基本組成 圖2-1-6通用計數(shù)器基本組成 BmTT BAABA

5、ffmTTmTTNBBfT/1BmT192 2、工作方式、工作方式20誤差傳遞公式誤差傳遞公式 設(shè)一個被測量 由兩個分項 、 合成，其函數(shù)表達(dá)式為 則絕對誤差傳遞公式絕對誤差傳遞公式為 式中 被測量 的絕對誤差； 直接測量 的絕對誤差； 直接測量 的絕對誤差。 y1x2x21, xxfy 2211xxfxxfyyy1x2x1x2x補(bǔ)充補(bǔ)充: :測量誤差的合成21 相對誤差傳遞公式相對誤差傳遞公式為 式中 被測量 的相對誤差； 直接測量 的絕對誤差； 直接測量 的絕對誤差。2211lnlnxxfxxfyy1x2xy1x2x補(bǔ)充補(bǔ)充: :測量誤差的合成22 同理，當(dāng)被測量 由m個分項合成時,誤差傳遞公式為 式中 第i個測量分項的測量值； 直接測量量 的絕對誤差。一般，若 的函數(shù)關(guān)系為和、差關(guān)系時，常先求總合的絕對誤差，若函數(shù)關(guān)系為積、商或乘方、開方關(guān)系時，常先求總合的相對誤差比較方便。 imiixxfy1miiiyxxf1lnixixmxxxfy ,21ixy補(bǔ)充補(bǔ)充: :測量誤差的合成23三、頻率（周期）的測量誤差與測量范圍三、頻率（周期）的測量誤差與測量范圍1 1“測頻測頻”方式方式24252 2“測周測周”方式方式26273.“3.“測頻測頻”還是還是“測周測周”28294 4分頻系數(shù)的選擇分頻系數(shù)的選擇30