第二章 頻率的測(cè)量

1、楊俊清楊俊清Tel:昌大學(xué)過(guò)程裝備與測(cè)控工程系南昌大學(xué)過(guò)程裝備與測(cè)控工程系 1. 頻率的測(cè)量 教學(xué)目的教學(xué)目的1.理解頻率的模擬和數(shù)字測(cè)量及其測(cè)量原理；2.了解頻率數(shù)字測(cè)量的測(cè)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(jì)數(shù)器法模擬法模擬法無(wú)源測(cè)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(cè)周期法2.1 頻率的測(cè)量4 2.1.1 2.1.1 頻率的模擬頻率的模擬測(cè)量測(cè)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(cè)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(shí)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(cè)信號(hào)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(cè)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(cè)頻就是先把頻率信號(hào)變換為電壓或電流信號(hào)，然后用帶有頻率刻度的電壓表或電流表直接得出被測(cè)頻率。11圖2-1-3 f-V轉(zhuǎn)換法測(cè)量頻率xmxmBfUTUuU0電壓表接頻率刻度 12將被測(cè)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)線性元件直接進(jìn)將被測(cè)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)線性元件直接進(jìn)行疊加來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。通常只用于音行疊加來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。通常只用于音頻的測(cè)量。頻的測(cè)量。v耳機(jī)示波器fxfs1 1拍頻法拍頻法 二、比較法測(cè)頻率二、比較法測(cè)頻率13利用非線性器件和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)被測(cè)信號(hào)利用非線性器件和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行差頻變換來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。適用進(jìn)行差頻變換來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量。適用于高頻段的測(cè)量。于高頻段的測(cè)量

4、?；祛l濾波放大器V差頻法測(cè)頻原理fsfx2 2差頻法差頻法 141.1.測(cè)被測(cè)信號(hào)周期測(cè)被測(cè)信號(hào)周期被測(cè)信號(hào)加X(jué) 通道，用標(biāo)尺測(cè)量周期。2.2.觀察李沙育圖形觀察李沙育圖形被測(cè)信號(hào)加X(jué)通道、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)加Y通道三、示波器法測(cè)頻三、示波器法測(cè)頻152.1.2 2.1.2 頻率（周期）的數(shù)字測(cè)量頻率（周期）的數(shù)字測(cè)量一、計(jì)數(shù)法測(cè)量的基本原理一、計(jì)數(shù)法測(cè)量的基本原理圖2-1-4 計(jì)數(shù)法原理框圖ATNT16圖2-1-5 計(jì)數(shù)法的量化誤差1ATNNNT 1718二、通用計(jì)數(shù)器的基本組成及工作方式二、通用計(jì)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(jì)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(gè)被測(cè)量 由兩個(gè)分項(xiàng) 、 合成，其函數(shù)表達(dá)式為 則絕對(duì)誤差傳遞公式絕對(duì)誤差傳遞公式為 式中 被測(cè)量 的絕對(duì)誤差； 直接測(cè)量 的絕對(duì)誤差； 直接測(cè)量 的絕對(duì)誤差。 y1x2x21, xxfy 2211xxfxxfyyy1x2x1x2x補(bǔ)充補(bǔ)充: :測(cè)量誤差的合成21 相對(duì)誤差傳遞公式相對(duì)誤差傳遞公式為 式中 被測(cè)量 的相對(duì)誤差； 直接測(cè)量 的絕對(duì)誤差； 直接測(cè)量 的絕對(duì)誤差。2211lnlnxxfxxfyy1x2xy1x2x補(bǔ)充補(bǔ)充: :測(cè)量誤差的合成22 同理，當(dāng)被測(cè)量 由m個(gè)分項(xiàng)合成時(shí),誤差傳遞公式為 式中 第i個(gè)測(cè)量分項(xiàng)的測(cè)量值； 直接測(cè)量量 的絕對(duì)誤差。一般，若 的函數(shù)關(guān)系為和、差關(guān)系時(shí)，常先求總合的絕對(duì)誤差，若函數(shù)關(guān)系為積、商或乘方、開(kāi)方關(guān)系時(shí)，常先求總合的相對(duì)誤差比較方便。 imiixxfy1miiiyxxf1lnixixmxxxfy ,21ixy補(bǔ)充補(bǔ)充: :測(cè)量誤差的合成23三、頻率（周期）的測(cè)量誤差與測(cè)量范圍三、頻率（周期）的測(cè)量誤差與測(cè)量范圍1 1“測(cè)頻測(cè)頻”方式方式24252 2“測(cè)周測(cè)周”方式方式26273.“3.“測(cè)頻測(cè)頻”還是還是“測(cè)周測(cè)周”28294 4分頻系數(shù)的選擇分頻系數(shù)的選擇30