時(shí)間頻率測(cè)量

第四章時(shí)間與頻率的測(cè)量4.1 概述4.2 時(shí)間與頻率的原始基準(zhǔn)4.3 頻率和時(shí)間的測(cè)量原理4.4 電子計(jì)數(shù)器的組成原理和測(cè)量功能4.5 電子計(jì)數(shù)器的測(cè)量誤差4.6 高分辨時(shí)間和頻率測(cè)量技術(shù)4.7 微波頻率測(cè)量技術(shù)4.8 時(shí)頻測(cè)量技術(shù)201114.1 概述4.1.1時(shí)間、頻率的基本概念

1）時(shí)間和頻率的定義 2）時(shí)頻測(cè)量的特點(diǎn) 3）測(cè)量方法概述4.1.2電子計(jì)數(shù)器概述

1）電子計(jì)數(shù)器的分類 2）主要技術(shù)指標(biāo) 3）電子計(jì)數(shù)器的發(fā)展201124.1.1時(shí)間、頻率的基本概念

1）時(shí)間和頻率的定義◆時(shí)間有兩個(gè)含義：

“時(shí)刻”：即某個(gè)事件何時(shí)發(fā)生；

“時(shí)間間隔”：即某個(gè)時(shí)間相對(duì)于某一時(shí)刻持續(xù)了多久?！纛l率的定義：周期信號(hào)在單位時(shí)間（1s）內(nèi)的變化次數(shù)（周期數(shù)）。如果在一定時(shí)間間隔T內(nèi)周期信號(hào)重復(fù)變化了N次，則頻率可表達(dá)為：f＝N/T◆時(shí)間與頻率的關(guān)系：可以互相轉(zhuǎn)換。201132)時(shí)頻測(cè)量的特點(diǎn)◆最常見和最重要的測(cè)量 時(shí)間是7個(gè)基本國(guó)際單位之一，時(shí)間、頻率是極為重要的物理量，在通信、航空航天、武器裝備、科學(xué)試驗(yàn)、醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化等民用和軍事方面都存在時(shí)頻測(cè)量。◆測(cè)量準(zhǔn)確度高 時(shí)間頻率基準(zhǔn)具有最高準(zhǔn)確度（可達(dá)10-14），校準(zhǔn)（比對(duì)）方便，因而數(shù)字化時(shí)頻測(cè)量可達(dá)到很高的準(zhǔn)確度。因此，許多物理量的測(cè)量都轉(zhuǎn)換為時(shí)頻測(cè)量?！糇詣?dòng)化程度高◆測(cè)量速度快201143）測(cè)量方法概述◆頻率的測(cè)量方法可以分為：差頻法拍頻法示波法電橋法諧振法比較法直讀法李沙育圖形法測(cè)周期法模擬法頻率測(cè)量方法數(shù)字法電容充放電法電子計(jì)數(shù)器法20115各種測(cè)量方法有著不同的實(shí)現(xiàn)原理，其復(fù)雜程度不同。各種測(cè)量方法有著不同的測(cè)量準(zhǔn)確度和適用的頻率范圍。數(shù)字化電子計(jì)數(shù)器法是時(shí)間、頻率測(cè)量的主要方法，是本章的重點(diǎn)。201164.1.2電子計(jì)數(shù)器概述1）電子計(jì)數(shù)器的分類◆按功能可以分為如下四類：

（1）通用計(jì)數(shù)器：可測(cè)量頻率、頻率比、周期、時(shí)間間隔、累加計(jì)數(shù)等。其測(cè)量功能可擴(kuò)展。

（2）頻率計(jì)數(shù)器：其功能限于測(cè)頻和計(jì)數(shù)。但測(cè)頻范圍往往很寬。

（3）時(shí)間計(jì)數(shù)器：以時(shí)間測(cè)量為基礎(chǔ)，可測(cè)量周期、脈沖參數(shù)等，其測(cè)時(shí)分辨力和準(zhǔn)確度很高。

（4）特種計(jì)數(shù)器:具有特殊功能的計(jì)數(shù)器。包括可逆計(jì)數(shù)器、序列計(jì)數(shù)器、預(yù)置計(jì)數(shù)器等。用于工業(yè)測(cè)控。201171）電子計(jì)數(shù)器的分類按用途可分為：

測(cè)量用計(jì)數(shù)器和控制用計(jì)數(shù)器。按測(cè)量范圍可分為：

（1）低速計(jì)數(shù)器（低于10MHz）

（2）中速計(jì)數(shù)器（10~100MHz）

（3）高速計(jì)數(shù)器（高于100MHz）

（4）微波計(jì)數(shù)器（1~80GHz）201182）主要技術(shù)指標(biāo)（1）測(cè)量范圍：毫赫~幾十GHz。（2）準(zhǔn)確度：可達(dá)10-9以上。（3）晶振頻率及穩(wěn)定度：晶體振蕩器是電子計(jì)數(shù)器的內(nèi)部基準(zhǔn)，一般要求高于所要求的測(cè)量準(zhǔn)確度的一個(gè)數(shù)量級(jí)（10倍）。輸出頻率為1MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz等，普通晶振穩(wěn)定度為10-5，恒溫晶振達(dá)10-7~10-9。（4）輸入特性：包括耦合方式（DC、AC）、觸發(fā)電平（可調(diào)）、靈敏度（10~100mV）、輸入阻抗（50Ω低阻和1MΩ//25pF高阻）等。（5）閘門時(shí)間(測(cè)頻)：有1ms、10ms、100ms、1s、10s。（6）時(shí)標(biāo)(測(cè)周)：有10ns、100ns、1ms、10ms。（7）顯示：包括顯示位數(shù)及顯示方式等。201193）電子計(jì)數(shù)器的發(fā)展◆測(cè)量方法的不斷發(fā)展：模擬數(shù)字技術(shù)智能化?！魷y(cè)量準(zhǔn)確度和頻率上限是電子計(jì)數(shù)器的兩個(gè)重要指標(biāo)，電子計(jì)數(shù)器的發(fā)展體現(xiàn)了這兩個(gè)指標(biāo)的不斷提高及功能的擴(kuò)展和完善。◆例子：●通道：兩個(gè)225MHz通道，也可 選擇第三個(gè)12.4GHz通道?！衩棵?2位的頻率分辨率、150ps的時(shí)間間隔分辨率?！駵y(cè)量功能：包括頻率、頻率比、時(shí)間間隔、上升時(shí)間、下降時(shí)間、相位、占空比、正脈沖寬度、負(fù)脈沖寬度、總和、峰電壓、時(shí)間間隔平均和時(shí)間間隔延遲?！裉幚砉δ埽浩骄?、最小值、最大值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。2011104.2時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)4.2.1時(shí)間與頻率的原始標(biāo)準(zhǔn)

1）天文時(shí)標(biāo)

2）原子時(shí)標(biāo)4.2.2石英晶體振蕩器

1）組成

2）指標(biāo)4.2.3頻率穩(wěn)定度的表征

1）頻率穩(wěn)定度 2）長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度的表征3）短期頻率穩(wěn)定度的表征2011114.2.1時(shí)間與頻率的原始標(biāo)準(zhǔn)1）天文時(shí)標(biāo)◆原始標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有恒定不變性?！纛l率和時(shí)間互為倒數(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)具有一致性?！艉暧^標(biāo)準(zhǔn)和微觀標(biāo)準(zhǔn)

宏觀標(biāo)準(zhǔn)：基于天文觀測(cè)； 微觀標(biāo)準(zhǔn)：基于量子電子學(xué)，更穩(wěn)定更準(zhǔn)確。◆世界時(shí)（UT,UniversalTime）:以地球自轉(zhuǎn)周期(1天)確定的時(shí)間，即1/(24×60×60)=1/86400為1秒。其誤差約為10－7量級(jí)。

2011121）天文時(shí)標(biāo)◆為世界時(shí)確定時(shí)間觀測(cè)的參考點(diǎn)，得到平太陽(yáng)時(shí)：由于地球自轉(zhuǎn)周期存在不均勻性，以假想的平太陽(yáng)作為基本參考點(diǎn)。零類世界時(shí)（UT0）：以平太陽(yáng)的子夜0時(shí)為參考。第一類世界時(shí)（UT1）：對(duì)地球自轉(zhuǎn)的極移效應(yīng)（自轉(zhuǎn)軸微小位移）作修正得到。第二類世界時(shí)（UT2）：對(duì)地球自轉(zhuǎn)的季節(jié)性變化（影響自轉(zhuǎn)速率）作修正得到。準(zhǔn)確度為3×10－8。歷書時(shí)（ET）：以地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)，即公轉(zhuǎn)周期（1年）的31556925.9747分之一為1秒。參考點(diǎn)為1900年1月1日0時(shí)（國(guó)際天文學(xué)會(huì)定義）。準(zhǔn)確度達(dá)1×10－9

。于1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)接受為“秒”的標(biāo)準(zhǔn)。2011132）原子時(shí)標(biāo)◆

基于天文觀測(cè)的宏觀標(biāo)準(zhǔn)用于測(cè)試計(jì)量中的不足設(shè)備龐大、操作麻煩；觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)；準(zhǔn)確度有限。◆原子時(shí)標(biāo)（AT）的量子電子學(xué)基礎(chǔ)

原子（分子）在能級(jí)躍遷中將吸收(低能級(jí)到高能級(jí))或輻射（高能級(jí)到低能級(jí)）電磁波，其頻率是恒定的。

hfn-m=En-Em

式中，h=6.6252×10-27為普朗克常數(shù)，En、Em為受激態(tài)的兩個(gè)能級(jí)，fn-m為吸收或輻射的電磁波頻率。2011142）原子時(shí)標(biāo)原子時(shí)標(biāo)的定義

1967年10月，第13屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)正式通過(guò)了秒的新定義：“秒是Cs133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)之間躍遷頻率相應(yīng)的射線束持續(xù)9,192,631,770個(gè)周期的時(shí)間”。

1972年起實(shí)行，為全世界所接受。秒的定義由天文實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)過(guò)渡到原子自然標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確度提高了4~5個(gè)量級(jí)，達(dá)5×10-14(相當(dāng)于62萬(wàn)年±1秒)，并仍在提高。2011152）原子時(shí)標(biāo)原子鐘原子時(shí)標(biāo)的實(shí)物儀器，可用于時(shí)間、頻率標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和比對(duì)。銫原子鐘準(zhǔn)確度：10-13~10-14。大銫鐘，專用實(shí)驗(yàn)室高穩(wěn)定度頻率基準(zhǔn)；小銫鐘，頻率工作基準(zhǔn)。銣原子鐘準(zhǔn)確度：10-11，體積小、重量輕，便于攜帶，可作為工作基準(zhǔn)。氫原子鐘短期穩(wěn)定度高：10-14~10-15，但準(zhǔn)確度較低（10-12）。2011164.2.2石英晶體振蕩器電子計(jì)數(shù)器內(nèi)部時(shí)間、頻率基準(zhǔn)采用石英晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱“晶振”）為基準(zhǔn)信號(hào)源?；趬弘娦?yīng)產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率輸出。但是晶振頻率易受溫度影響（其頻率-溫度特性曲線有拐點(diǎn)，在拐點(diǎn)處最平坦），普通晶體頻率準(zhǔn)確度為10-5。采用溫度補(bǔ)償或恒溫措施（恒定在拐點(diǎn)處的溫度）可得到高穩(wěn)定、高準(zhǔn)確的頻率輸出。下圖為恒溫晶振的組成。2011171）組成2011182）指標(biāo)◆晶體振蕩器的主要指標(biāo)有: 輸出頻率:1MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz。 日波動(dòng):2×10-10 ；日老化:1×10-10；秒穩(wěn):5×10-12。 輸出波形:正弦波；輸出幅度:0.5Vrms(負(fù)載50Ω)?！魩追N不同類型的晶體振蕩器指標(biāo)

晶振類型輸出頻率(MHz)日穩(wěn)定度準(zhǔn)確度普通1，1010-5~10-610-5溫度補(bǔ)償1，5，1010-6~10-710-6單恒溫槽1，2.5，5，1010-7~10-910-6~10-8雙恒溫槽2.5，5，1010-9~10-11優(yōu)于10-82011194.2.3頻率穩(wěn)定度的表征電子計(jì)數(shù)器基于比較測(cè)量法原理，其時(shí)間、頻率的參考標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)部晶體振蕩器。晶體振蕩器存在老化與漂移，因此，需要進(jìn)行定期校準(zhǔn)（微調(diào)）。校準(zhǔn)方法為將晶體振蕩器輸出作為被測(cè)信號(hào)，用上一級(jí)更準(zhǔn)確的頻率標(biāo)準(zhǔn)為參考，進(jìn)行測(cè)量——稱為“頻率計(jì)量”。測(cè)量的主要內(nèi)容為“頻率穩(wěn)定度”。1）頻率穩(wěn)定度◆頻率準(zhǔn)確度 頻率源輸出的實(shí)際頻率值fx對(duì)其標(biāo)稱值f0的相對(duì)頻率偏差。即：2011201）頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度概念頻率源的頻率值由于受內(nèi)外因素的影響，總是在不斷地變化著，大體上可分為：(1)系統(tǒng)性的或確定性的變化（如老化）；(2)非確定性的或隨機(jī)性的變化（頻率隨機(jī)起伏）。因此，頻率準(zhǔn)確度只能表示當(dāng)前測(cè)量（取樣時(shí)間）的準(zhǔn)確度，它是時(shí)間t的函數(shù)。頻率準(zhǔn)確度隨時(shí)間的變化即為頻率穩(wěn)定度。它表征頻率源維持其工作于恒定頻率上的能力?！?長(zhǎng)期、短期穩(wěn)定度對(duì)頻率穩(wěn)定度的描述引入時(shí)間概念，即在一定時(shí)間間隔內(nèi)的頻率穩(wěn)定度，則有長(zhǎng)期穩(wěn)定度與短期穩(wěn)定度。長(zhǎng)期——年、月、日；短期——秒級(jí)。2011214.2.3頻率穩(wěn)定度的表征2）長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度的表征長(zhǎng)期穩(wěn)定度是指石英諧振器老化而引起的振蕩頻率在其平均值上的緩慢變化，即頻率的老化漂移。多數(shù)高穩(wěn)定的石英振蕩器，經(jīng)過(guò)足夠時(shí)間的預(yù)熱后，其頻率的老化漂移往往呈現(xiàn)良好的線性(增加或減少)。如下圖。圖中表示了實(shí)際頻率隨時(shí)間的變化，由圖可得頻率穩(wěn)定度K：K表示了在t1~t2時(shí)間內(nèi)的相對(duì)頻率漂移（即頻率準(zhǔn)確度的變化）。2011224.2.3頻率穩(wěn)定度的表征◆日老化率對(duì)石英振蕩器，通常用一天內(nèi)的頻率平均漂移作為長(zhǎng)期穩(wěn)定度的表征，叫做“日老化率”。（上圖中的時(shí)間取為一天）日老化率的測(cè)量 顯然，每天的“日老化率”會(huì)有所變化，實(shí)際中連續(xù)測(cè)一周或一個(gè)月。設(shè)每天測(cè)一個(gè)數(shù)據(jù)，共測(cè)n天，得f1,f2,…,fi,…fn,利用最小二乘法擬合得到老化曲線: 則其斜率(估計(jì)值)相對(duì)f0比值即為日老化率（下圖a）。

2011234.2.3頻率穩(wěn)定度的表征

由最小二乘法公式，可求得：式中，

日波動(dòng)晶體振蕩器除老化漂移外，一天內(nèi)還將產(chǎn)生頻率的隨機(jī)起伏，如圖（b）所示。日波動(dòng)綜合表征了老化漂移和隨機(jī)起伏。201124日波動(dòng)定義日波動(dòng)是指頻率源（經(jīng)規(guī)定時(shí)間的預(yù)熱以后）在24小時(shí)內(nèi)最大相對(duì)頻率變化。日波動(dòng)的測(cè)量 根據(jù)檢定規(guī)程，測(cè)量日波動(dòng)時(shí)可每隔1小時(shí)測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)(每次測(cè)量的取樣時(shí)間T>=10s),連續(xù)測(cè)24小時(shí)，共得25個(gè)數(shù)據(jù)，取出fmax和fmin，用下式計(jì)算。

4.2.3頻率穩(wěn)定度的表征2011254.2.3頻率穩(wěn)定度的表征3）短期頻率穩(wěn)定度的表征：目前，對(duì)短期頻率穩(wěn)定度的表征提出了兩種基本定義：時(shí)域定義和頻域定義時(shí)域定義：在時(shí)域內(nèi)用相對(duì)頻率起伏來(lái)表征頻率的不穩(wěn)定性；對(duì)瞬時(shí)頻率f(t)作有限次（n次）測(cè)量，得到f1、f2、…、fn，用貝塞爾公式計(jì)算其估計(jì)值：頻域定義：在頻域內(nèi)用相位噪聲來(lái)表征頻率的不穩(wěn)定度f(wàn)i’和fi為相鄰（無(wú)間隙）兩次測(cè)量值，并將其作為一組，共進(jìn)行m組測(cè)量得到2m個(gè)數(shù)據(jù)。描述了相鄰兩次頻率值的起伏變化2011264.3時(shí)間和頻率的測(cè)量原理4.3.1模擬測(cè)量原理

1）直接法 2）比較法4.3.2數(shù)字測(cè)量原理

1）門控計(jì)數(shù)法測(cè)量原理 2）通用計(jì)數(shù)器的基本組成2011274.3.1模擬測(cè)量原理

1）直接法

直接法是利用電路的某種頻率響應(yīng)特性來(lái)測(cè)量頻率值，其又可細(xì)分為諧振法和電橋法兩種。（1）諧振法：調(diào)節(jié)可變電容器C使回路發(fā)生諧振，此時(shí)回路電流達(dá)到最大(高頻電壓表指示)，則

可測(cè)量1500MHz以下的頻率，準(zhǔn)確度±(0.25～1)%。201128

(2）電橋法：利用電橋的平衡條件和頻率有關(guān)的特性來(lái)進(jìn)行頻率測(cè)量,通常采用如下圖所示的文氏電橋來(lái)進(jìn)行測(cè)量。 調(diào)節(jié)R1、R2使電橋達(dá)到平衡，則有201129令平衡條件表達(dá)式兩端實(shí)虛部分別相等，得到： 和于是，被測(cè)信號(hào)頻率為：通常取R1=R2=R,C1=C2=C，則測(cè)量準(zhǔn)確度：受橋路中各元件的精確度、判斷電橋平衡的準(zhǔn)確程度（取決于橋路諧振特性的尖銳度即指示器的靈敏度）和被測(cè)信號(hào)的頻譜純度的限制，準(zhǔn)確度不高，一般約為±(0.5～1)%。2011302）比較法◆基本原理利用標(biāo)準(zhǔn)頻率fs和被測(cè)量頻率fx進(jìn)行比較來(lái)測(cè)量頻率。有拍頻法、外差法、示波法以及計(jì)數(shù)法等。

數(shù)學(xué)模型為：◆拍頻法：將標(biāo)準(zhǔn)頻率與被測(cè)頻率疊加，由指示器（耳機(jī)或電壓表）指示。適于音頻測(cè)量（很少用）。◆外差法：將標(biāo)準(zhǔn)頻率與被測(cè)頻率混頻，取出差頻并測(cè)量?？蓽y(cè)量范圍達(dá)幾十MHz（外差式頻率計(jì)）?！羰静ǚǎ豪钌秤龍D形法：將fx和fs分別接到示波器Y軸和X軸（X-Y圖示方式），當(dāng)fx＝fs時(shí)顯示為斜線（橢圓或園）；測(cè)周期法：直接根據(jù)顯示波形由X通道掃描速率得到周期，進(jìn)而得到頻率。2011314.3.2數(shù)字測(cè)量原理1）門控計(jì)數(shù)法測(cè)量原理◆時(shí)間、頻率量的特點(diǎn)

頻率是在時(shí)間軸上無(wú)限延伸的，因此，對(duì)頻率量的測(cè)量需確定一個(gè)取樣時(shí)間T，在該時(shí)間內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)的周期累加計(jì)數(shù)(若計(jì)數(shù)值為N)，根據(jù)fx=N/T得到頻率值。 為實(shí)現(xiàn)時(shí)間（這里指時(shí)間間隔）的數(shù)字化測(cè)量，需將被測(cè)時(shí)間按盡可能小的時(shí)間單位（稱為時(shí)標(biāo)）進(jìn)行量化，通過(guò)累計(jì)被測(cè)時(shí)間內(nèi)所包含的時(shí)間單位數(shù)（計(jì)數(shù)）得到。◆測(cè)量原理 將需累加計(jì)數(shù)的信號(hào)（頻率測(cè)量時(shí)為被測(cè)信號(hào)，時(shí)間測(cè)量時(shí)為時(shí)標(biāo)信號(hào)），由一個(gè)“閘門”（主門）控制，并由一個(gè)“門控”信號(hào)控制閘門的開啟（計(jì)數(shù)允許）與關(guān)閉（計(jì)數(shù)停止）。2011324.3.2數(shù)字測(cè)量原理

閘門可由一個(gè)與（或“或”）邏輯門電路實(shí)現(xiàn)。這種測(cè)量方法稱為門控計(jì)數(shù)法。其原理如下圖所示。

上圖為由“與”邏輯門作為閘門，其門控信號(hào)為‘1’時(shí)閘門開啟（允許計(jì)數(shù)），為‘0’時(shí)閘門關(guān)閉（停止計(jì)數(shù)）?！魷y(cè)頻時(shí)，閘門開啟時(shí)間（稱為“閘門時(shí)間”）即為采樣時(shí)間。

測(cè)時(shí)間（間隔）時(shí)，閘門開啟時(shí)間即為被測(cè)時(shí)間。2011332）通用計(jì)數(shù)器的基本組成通用電子計(jì)數(shù)器的組成框圖如下圖所示：2011342）通用計(jì)數(shù)器的基本組成通用計(jì)數(shù)器包括如下幾個(gè)部分輸入通道：通常有A、B、C多個(gè)通道，以實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)量功能。輸入通道電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大、整形等（但保持頻率不變），得到適合計(jì)數(shù)的脈沖信號(hào)。 通過(guò)預(yù)定標(biāo)器還可擴(kuò)展頻率測(cè)量范圍。主門電路：完成計(jì)數(shù)的閘門控制作用。計(jì)數(shù)與顯示電路：計(jì)數(shù)電路是通用計(jì)數(shù)器的核心電路，完成脈沖計(jì)數(shù)；顯示電路將計(jì)數(shù)結(jié)果（反映測(cè)量結(jié)果）以數(shù)字方式顯示出來(lái)。時(shí)基產(chǎn)生電路：產(chǎn)生機(jī)內(nèi)時(shí)間、頻率測(cè)量的基準(zhǔn)，即時(shí)間測(cè)量的時(shí)標(biāo)和頻率測(cè)量的閘門信號(hào)。控制電路：控制協(xié)調(diào)整機(jī)工作，即準(zhǔn)備測(cè)量顯示。2011354.4電子計(jì)數(shù)器的組成原理和測(cè)量功能4.4.1電子計(jì)數(shù)器的組成

1）A、B輸入通道 2）主門電路 3）計(jì)數(shù)與顯示電路 4）時(shí)基產(chǎn)生電路 5）控制電路4.4.2電子計(jì)數(shù)器的測(cè)量功能

1）頻率測(cè)量 2）頻率比測(cè)量 3）周期測(cè)量 4）時(shí)間間隔測(cè)量 5）自檢2011364.4.1電子計(jì)數(shù)器的組成組成原理框圖數(shù)字顯示器寄存器十進(jìn)制計(jì)數(shù)器

A通道(放大、整形)B通道(放大、整形)主門功能開關(guān)閘門選擇、周期倍乘÷10÷10÷10÷1010s(×104)1s(×103)100ms(×102)10ms(×10)1ms(×1)

時(shí)標(biāo)選擇12345332112445時(shí)基部分×10×10÷10÷10÷101ms0.1ms10us1us0.1us10ns控制時(shí)序電路開門鎖存復(fù)位控制時(shí)序電路波形2011371）A、B輸入通道◆作用：它們主要由放大/衰減、濾波、整形、觸發(fā)（包括出發(fā)電平調(diào)節(jié)）等單元電路構(gòu)成。其作用是對(duì)輸入信號(hào)處理以產(chǎn)生符合計(jì)數(shù)要求（波形、幅度）的脈沖信號(hào)。

通過(guò)預(yù)定標(biāo)器（外插件）還可擴(kuò)展頻率測(cè)量范圍?！羲姑芴赜|發(fā)電路：利用斯密特觸發(fā)器的回差特性，對(duì)輸入信號(hào)具有較好的抗干擾作用。2011381）A、B輸入通道通道組合可完成不同的測(cè)量功能：被計(jì)數(shù)的信號(hào)（常從A通道輸入）稱為計(jì)數(shù)端；控制閘門開啟的信號(hào)通道（常從B、C通道輸入）稱為控制端。從計(jì)數(shù)端輸入的信號(hào)有：被測(cè)信號(hào)(fx);內(nèi)部時(shí)標(biāo)信號(hào)等;從控制端輸入的信號(hào)有：閘門信號(hào)；被測(cè)信號(hào)(Tx)等；序號(hào)計(jì)數(shù)端信號(hào)控制端信號(hào)測(cè)試功能計(jì)數(shù)結(jié)果1內(nèi)時(shí)鐘（T0）內(nèi)時(shí)鐘（T）自檢N=T/T02被測(cè)信號(hào)（fx）內(nèi)時(shí)鐘（T）測(cè)量頻率（A）fx＝N/T3內(nèi)時(shí)鐘（T0）被測(cè)周期（Tx）測(cè)量周期（B）Tx＝NT04被測(cè)信號(hào)（fA）被測(cè)信號(hào)（fB）測(cè)量頻率比（A/B）fA/fB=N5內(nèi)時(shí)鐘（T0）被測(cè)信號(hào)相應(yīng)間隔tB-C測(cè)量時(shí)間間隔（A-B）tB-C=NT06外輸入（TA）被測(cè)信號(hào)相應(yīng)間隔tB-C測(cè)量外控時(shí)間間隔B-CtB-C=NTA7外待測(cè)信號(hào)（Nx）手控或遙控累加計(jì)數(shù)（A）Nx＝N8內(nèi)時(shí)鐘（秒信號(hào)）手控或遙控計(jì)時(shí)N（秒）2011392）主門電路◆功能：主門也稱為閘門，通過(guò)“門控信號(hào)”控制進(jìn)入計(jì)數(shù)器的脈沖，使計(jì)數(shù)器只對(duì)預(yù)定的“閘門時(shí)間”之內(nèi)的脈沖計(jì)數(shù)?！綦娐罚河伞芭c門”或“或門”構(gòu)成。其原理如下圖：◆由“與門”構(gòu)成的主門，其“門控信號(hào)”為‘1’時(shí)，允許計(jì)數(shù)脈沖通過(guò)；由“或門”構(gòu)成的主門，其“門控信號(hào)”為‘0’時(shí)，允許計(jì)數(shù)脈沖通過(guò)?！簟伴T控信號(hào)”還可手動(dòng)操作得到，如實(shí)現(xiàn)手動(dòng)累加計(jì)數(shù)。2011403）計(jì)數(shù)與顯示電路◆功能：計(jì)數(shù)電路對(duì)通過(guò)主門的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)（計(jì)數(shù)值代表了被測(cè)頻率或時(shí)間），并通過(guò)數(shù)碼顯示器將測(cè)量結(jié)果直觀地顯示出來(lái)。 為了便于觀察和讀數(shù)，通常使用十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路?！粲?jì)數(shù)電路的重要指標(biāo)：最高計(jì)數(shù)頻率。 計(jì)數(shù)電路一般由多級(jí)雙穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成，受內(nèi)部狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間限制，使計(jì)數(shù)電路存在最高計(jì)數(shù)頻率的限制。而且對(duì)多位計(jì)數(shù)器，最高計(jì)數(shù)頻率主要由個(gè)位計(jì)數(shù)器決定?！舨煌娐肪哂胁煌墓ぷ魉俣龋喝?4LS（74HC）系列為30~40MHz；74S系列為100MHz；CMOS電路約5MHz；ECL電路可達(dá)600MHz。2011413）計(jì)數(shù)與顯示電路類型：?jiǎn)纹膳c可編程計(jì)數(shù)器單片集成的中小規(guī)模IC如：74LS90（MC11C90）十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；74LS390、CD4018(MC14018)為雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。可編程計(jì)數(shù)器IC如：Intel8253/8254等。顯示器LED、LCD、熒光（VFD）等。顯示電路：包括鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)電路。如74LS47、CD4511等。專用計(jì)數(shù)與顯示單元電路：如ICM7216D。2011424）時(shí)基產(chǎn)生電路◆功能：產(chǎn)生測(cè)頻時(shí)的“門控信號(hào)”（多檔閘門時(shí)間可選）及時(shí)間測(cè)量時(shí)的“時(shí)標(biāo)”信號(hào)（多檔可選）?！魧?shí)現(xiàn)：由內(nèi)部晶體振蕩器（也可外接），通過(guò)倍頻或分頻得到。再通過(guò)門控雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器得到“門控信號(hào)”。 如，若fc=1MHz,經(jīng) 106分頻后，可得到 fs=1Hz(周期Ts=1s) 的時(shí)基信號(hào)，經(jīng)過(guò) 門控雙穩(wěn)態(tài)電路得 到寬度為Ts=1s的 門控信號(hào)。2011434）時(shí)基產(chǎn)生電路◆要求：標(biāo)準(zhǔn)性：“門控信號(hào)”和“時(shí)標(biāo)”作為計(jì)數(shù)器頻率和時(shí)間測(cè)量的本地工作基準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)具有高穩(wěn)定度和高準(zhǔn)確度。多值性：為了適應(yīng)計(jì)數(shù)器較寬的測(cè)量范圍，要求“閘門時(shí)間”和“時(shí)標(biāo)”可多檔選擇。常用“閘門時(shí)間”有：1ms、10ms、100ms、1s、10s。常用的“時(shí)標(biāo)”有：10ns、100ns、1us、10us、100us、1ms。2011445）控制電路◆功能：產(chǎn)生各種控制信號(hào)，控制、協(xié)調(diào)各電路單元的工作，使整機(jī)按“復(fù)零－測(cè)量－顯示”的工作程序完成自動(dòng)測(cè)量的任務(wù)。如下圖所示：準(zhǔn)備期（復(fù)零，等待）

測(cè)量期（開門，計(jì)數(shù)）

顯示期（關(guān)門，停止計(jì)數(shù)）2011454.4.2電子計(jì)數(shù)器的測(cè)量功能1）頻率測(cè)量

◆原理：計(jì)數(shù)器嚴(yán)格按照的定義實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量。 根據(jù)上式的頻率定義，T為采樣時(shí)間，N為T內(nèi)的周期數(shù)。采樣時(shí)間T預(yù)先由閘門時(shí)間Ts確定（時(shí)基頻率為fs）。則或 該式表明，在數(shù)字化頻率測(cè)量中，可用計(jì)數(shù)值N表示fx。它體現(xiàn)了數(shù)字化頻率測(cè)量的比較法測(cè)量原理?！衾纾洪l門時(shí)間Ts=1s，若計(jì)數(shù)值N=10000，則顯示的fx為“10000”Hz，或“10.000”kHz。如閘門時(shí)間Ts=0.1s，則計(jì)數(shù)值N=1000，則顯示的fx為

“10.00”kHz。請(qǐng)注意：顯示結(jié)果的有效數(shù)字末位的意義，它表示了頻率測(cè)量的分辨力（應(yīng)等于時(shí)基頻率fs）。2011461）頻率測(cè)量原理框圖和工作波形圖（fx由A通道輸入，內(nèi)部時(shí)基）為便于測(cè)量和顯示，計(jì)數(shù)器通常為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，多檔閘門時(shí)間設(shè)定為10的冪次方，這樣可直接顯示計(jì)數(shù)結(jié)果，并通過(guò)移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)和單位的配合，就可得到被測(cè)頻率。測(cè)量速度與分辨力：閘門時(shí)間Ts為頻率測(cè)量的采樣時(shí)間，Ts愈大，則測(cè)量時(shí)間愈長(zhǎng)，但計(jì)數(shù)值N愈大，分辨力愈高。TB放大、整形閘門門控電路計(jì)數(shù)顯示Afx分頻電路時(shí)基Ts2011474.4.2電子計(jì)數(shù)器的測(cè)量功能2）頻率比的測(cè)量◆原理：實(shí)際上，前述頻率測(cè)量的比較測(cè)量原理就是一種頻率比的測(cè)量：fx對(duì)fs的頻率比。 據(jù)此，若要測(cè)量fA對(duì)fB的頻率比（假設(shè)fA>fB），只要用fB的周期TB作為閘門，在TB時(shí)間內(nèi)對(duì)fA作周期計(jì)數(shù)即可?！舴椒ǎ篺A對(duì)fB分別由A、B兩通道輸入，如下圖。

201148◆注意：頻率較高者由A通道輸入，頻率較低者由B通道輸入?！籼岣哳l率比的測(cè)量精度： 擴(kuò)展B通道信號(hào)的周期個(gè)數(shù)。 例如：以B通道信號(hào)的10個(gè)周期作為閘門信號(hào)，則計(jì)數(shù)值為：,即計(jì)數(shù)值擴(kuò)大了10倍，相應(yīng)的測(cè)量精度也就提高了10倍。為得到真實(shí)結(jié)果，需將計(jì)數(shù)值N縮小10倍（小數(shù)點(diǎn)左移1位），即◆應(yīng)用：可方便地測(cè)得電路的分頻或倍頻系數(shù)。2）頻率比的測(cè)量2011493）周期的測(cè)量◆原理：“時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)法”周期測(cè)量。 對(duì)被測(cè)周期Tx，用已知的較小單位時(shí)間刻度T0（“時(shí)標(biāo)”）去量化，由Tx所包含的“時(shí)標(biāo)”數(shù)N即可得到Tx。即 該式表明，“時(shí)標(biāo)”的計(jì)數(shù)值N可表示周期Tx。也體現(xiàn)了時(shí)間間隔（周期）的比較測(cè)量原理?！魧?shí)現(xiàn)：由Tx得到閘門；在Tx內(nèi)計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)。 ——Tx由B通道輸入，內(nèi)部時(shí)標(biāo)信號(hào)由A通道輸入（A通道外部輸入斷開）。4.4.2電子計(jì)數(shù)器的測(cè)量功能201150◆原理框圖：◆例如：時(shí)標(biāo)T0=1us，若計(jì)數(shù)值N=10000，則顯示的Tx為“10000”us，或“10.000”ms。如時(shí)標(biāo)T0=10us，則計(jì)數(shù)值N=1000，顯示的Tx為

“10.00”ms。請(qǐng)注意：顯示結(jié)果的有效數(shù)字末位的意義，它表示了周期測(cè)量的分辨力（應(yīng)等于時(shí)標(biāo)T0）。為便于顯示，多檔時(shí)標(biāo)設(shè)定為10的冪次方?！魷y(cè)量速度與分辨力：一次測(cè)量時(shí)間即為一個(gè)周期Tx，Tx愈大(頻率愈低)則測(cè)量時(shí)間愈長(zhǎng)；計(jì)數(shù)值N與時(shí)標(biāo)有關(guān)，時(shí)標(biāo)愈小分辨力愈高。3）周期的測(cè)量2011514）時(shí)間間隔的測(cè)量◆時(shí)間間隔：指兩個(gè)時(shí)刻點(diǎn)之間的時(shí)間段。在測(cè)量技術(shù)中，兩個(gè)時(shí)刻點(diǎn)通常由兩個(gè)事件確定。如，一個(gè)周期信號(hào)的兩個(gè)同相位點(diǎn)（如過(guò)零點(diǎn)）所確定的時(shí)間間隔即為周期?！魞蓚€(gè)事件的例子及測(cè)量參數(shù)還有：

同一信號(hào)波形上兩個(gè)不同點(diǎn)之間脈沖信號(hào)參數(shù)； 兩個(gè)信號(hào)波形上，兩點(diǎn)之間相位差的測(cè)量； 手動(dòng)觸發(fā)定時(shí)、累加計(jì)數(shù)?！魷y(cè)量方法：由兩個(gè)事件觸發(fā)得到起始信號(hào)和終止信號(hào)，經(jīng)過(guò)門控雙穩(wěn)態(tài)電路得到“門控信號(hào)”，門控時(shí)間即為被測(cè)的時(shí)間間隔。在門控時(shí)間內(nèi)，仍采用“時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)”方法測(cè)量（即所測(cè)時(shí)間間隔由“時(shí)標(biāo)”量化）。 4.4.2電子計(jì)數(shù)器的測(cè)量功能2011524）時(shí)間間隔的測(cè)量原理框圖 欲測(cè)量時(shí)間間隔的起始、終止信號(hào)分別由B、C通道輸入。時(shí)標(biāo)由機(jī)內(nèi)提供。如下圖。201153◆

觸發(fā)極性選擇和觸發(fā)電平調(diào)節(jié)：為增加測(cè)量的靈活性，B、C輸入通道都設(shè)置有觸發(fā)極性(+、-)和觸發(fā)電平調(diào)節(jié)，以完成各種時(shí)間間隔的測(cè)量。如下圖的脈沖參數(shù)測(cè)量。VBVc起始停止開門時(shí)間C＋(50%)B＋(50%)起始停止開門時(shí)間VBVcB＋(50%)C-(50%)(50%)－B+(50%)C+(50%)

－(50%)

C＋(90%)閘門信號(hào)關(guān)門信號(hào)開門信號(hào)B＋(10%)4）時(shí)間間隔的測(cè)量2011544）時(shí)間間隔的測(cè)量相位差的測(cè)量利用時(shí)間間隔的測(cè)量，可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)同頻率的信號(hào)之間的相位差。兩個(gè)信號(hào)分別由B、C通道輸入，并選擇相同的觸發(fā)極性和觸發(fā)電平。測(cè)量原理如下圖：為減小測(cè)量誤差，分別取 +、-觸發(fā)極性作兩次測(cè)量， 得到t1、t2再取平均，則2011554.4.2電子計(jì)數(shù)器的測(cè)量功能5）自檢（自校）◆功能：檢驗(yàn)儀器內(nèi)部電路及邏輯關(guān)系是否正常?！魧?shí)現(xiàn)方法：為判斷自檢結(jié)果是否正確，該結(jié)果應(yīng)該在自檢實(shí)施前即是已知的。為此，用機(jī)內(nèi)的時(shí)基Ts（閘門信號(hào)）對(duì)時(shí)標(biāo)T0計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)結(jié)果應(yīng)為：◆自檢的方框圖：◆例如：若選擇Ts=10ms, T0=1us,則自檢顯示應(yīng) 穩(wěn)定在N=10000?！糇詸z不能檢測(cè)內(nèi)部基準(zhǔn)源。放大、整形晶振放大、整形閘門計(jì)數(shù)器顯示門控電路分頻電路T0Tx2011564.5電子計(jì)數(shù)器的測(cè)量誤差4.5.1測(cè)量誤差的來(lái)源

1）量化誤差；2）觸發(fā)誤差；3）標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差4.5.2頻率測(cè)量的誤差分析

1）誤差表達(dá)式；2）量化誤差的影響； 3）實(shí)例分析4.5.3周期測(cè)量的誤差分析

1）誤差表達(dá)式；2）量化誤差的影響； 3）中界頻率；4）觸發(fā)誤差

2011574.5.1測(cè)量誤差的來(lái)源1）量化誤差◆什么是量化誤差：由前述頻率測(cè)量fx=N/Ts=Nfs和周期測(cè)量Tx=NT0，可見，由于計(jì)數(shù)值N為整數(shù)，fx和Tx必然產(chǎn)生“截?cái)嗾`差”，該誤差即為“量化誤差”。也稱為“±1誤差”，它是所有數(shù)字化儀器都存在的誤差。◆產(chǎn)生原因：量化誤差并非由于計(jì)數(shù)值N的不準(zhǔn)確（也并非標(biāo)準(zhǔn)頻率源fs或時(shí)標(biāo)T0的不準(zhǔn)確）造成。而是由于閘門開啟和關(guān)閉的時(shí)間與被測(cè)信號(hào)不同步引起（亦即開門和關(guān)門時(shí)刻與被測(cè)信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)刻是隨機(jī)的），使得在閘門開始和結(jié)束時(shí)刻有一部分時(shí)間零頭沒有被計(jì)算在內(nèi)而造成的測(cè)量誤差?！粝聢D為頻率測(cè)量時(shí)量化誤差的示意圖。2011581）量化誤差如圖，對(duì)同一被測(cè)信號(hào)，在相同的閘門時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)結(jié)果不同。根據(jù)頻率定義，準(zhǔn)確的fx應(yīng)為 式中， 即，或 因此，量化誤差的影響相當(dāng)于計(jì)數(shù)值N的“±”個(gè)字?！?/p>

是隨機(jī)的，它們服從均勻分布，其差值 則服從三角分布。2011594.5.1測(cè)量誤差的來(lái)源2）觸發(fā)誤差◆什么是觸發(fā)誤差：輸入信號(hào)都需經(jīng)過(guò)通道電路放大、整形等，得到脈沖信號(hào)，即輸入信號(hào)(轉(zhuǎn)換為)脈沖信號(hào)。 這種轉(zhuǎn)換要求只對(duì)信號(hào)幅值和波形變換，不能改變其頻率。但是，若輸入被測(cè)信號(hào)疊加有干擾信號(hào)，則信號(hào)的頻率（周期）及相對(duì)閘門信號(hào)的觸發(fā)點(diǎn)就可能變化。由此產(chǎn)生的測(cè)量誤差稱為“觸發(fā)誤差”，也稱為“轉(zhuǎn)換誤差”。◆如圖。周期為Tx的輸 入信號(hào)，觸發(fā)電平在 A1點(diǎn)，但在A1’點(diǎn)上有 干擾信號(hào)(幅度Vn)。

提前觸發(fā),周期TxTx’。2011604.5.1測(cè)量誤差的來(lái)源3）標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差

機(jī)內(nèi)時(shí)基（閘門時(shí)間）和時(shí)標(biāo)是頻率和時(shí)間間隔測(cè)量的參考基準(zhǔn)，它們由內(nèi)部晶體振蕩器（標(biāo)準(zhǔn)頻率源）分頻或倍頻后產(chǎn)生。因此，其準(zhǔn)確度和測(cè)量時(shí)間之內(nèi)的短期穩(wěn)定度將直接影響測(cè)量結(jié)果。

通常，要求標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差小于測(cè)量誤差的一個(gè)數(shù)量級(jí)。 因此，內(nèi)部晶振要求較高穩(wěn)定性。若不能滿足測(cè)量要求，還可外接更高準(zhǔn)確度的外部基準(zhǔn)源。2011614.5.2頻率測(cè)量的誤差分析1）誤差表達(dá)式◆由頻率測(cè)量表達(dá)式：fx=N/Ts=Nfs，計(jì)數(shù)器直接測(cè)頻的誤差主要由兩項(xiàng)組成：即量化誤差（±1誤差）和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差?？傉`差采用分項(xiàng)誤差絕對(duì)值合成，即: 式中，即為±1誤差，其最大值為,而 由于fs由晶振(fc)分頻得到，設(shè)fs=fc/k，則 于是，頻率測(cè)量的誤差表達(dá)式可寫成：2011621）誤差表達(dá)式誤差曲線分析：誤差曲線直觀地表示了測(cè)頻誤差與被測(cè)頻率fx和閘門時(shí)間Ts的關(guān)系。fx愈大則誤差愈小，閘門時(shí)間愈大誤差也愈小，并且，測(cè)頻誤差以標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差為極限。2011634.5.2頻率測(cè)量的誤差分析2）量化誤差的影響◆從頻率測(cè)量的誤差表達(dá)式： 可知，量化誤差為 它是頻率測(cè)量的主要誤差（標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差一般可忽略）。

為減小量化誤差，需增大計(jì)數(shù)值N：增大閘門時(shí)間Ts或在相同的閘門時(shí)間內(nèi)測(cè)量較高的頻率可得到較大的N?！舻枳⒁猓涸龃箝l門時(shí)間將降低測(cè)量速度，并且計(jì)數(shù)值的增加不應(yīng)超過(guò)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)容量，否則將產(chǎn)生溢出（高位無(wú)法顯示）。

例如：一個(gè)6位的計(jì)數(shù)器，最大顯示為999999，當(dāng)用Ts=10s的閘門測(cè)量fx=1MHz時(shí),應(yīng)顯示“10000000.0”Hz或10.0000000”MHz,顯然溢出。2011644.5.2頻率測(cè)量的誤差分析3）實(shí)例分析[例]被測(cè)頻率fx＝1MHz，選擇閘門時(shí)間Ts＝1s，則由±1誤差產(chǎn)生的測(cè)頻誤差(不考慮標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差)為：若Ts增加為10s，則計(jì)數(shù)值增加10倍，相應(yīng)的測(cè)頻誤差也降低10倍，為±1×10－7，但測(cè)量時(shí)間將延長(zhǎng)10倍。注意：該例中，當(dāng)選擇閘門時(shí)間Ts＝1s時(shí)，要求標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差優(yōu)于±1×10－7（即比量化誤差高一個(gè)數(shù)量級(jí)），否則，標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差在總測(cè)量誤差中不能忽略。2011654.5.3周期測(cè)量的誤差分析1）誤差表達(dá)式◆由測(cè)周的基本表達(dá)式：根據(jù)誤差合成公式，可得：式中，和分別為量化誤差和時(shí)標(biāo)周期誤差。由(Tc為晶振周期，k為倍頻或分頻比)，有：而計(jì)數(shù)值N為：

所以，2011664.5.3周期測(cè)量的誤差分析2）量化誤差的影響◆由測(cè)周的誤差表達(dá)式： 其中，第一項(xiàng)即為量化誤差。它表示Tx愈大（被測(cè)信號(hào)的頻率愈低），則量化誤差愈小，其意義為Tx愈大則計(jì)入的時(shí)標(biāo)周期數(shù)N愈大。另外，晶振的分頻系數(shù)k愈小，則時(shí)標(biāo)周期愈小，在相同的Tx內(nèi)計(jì)數(shù)值愈大。 此外，第二項(xiàng)為標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差，通常也要求小于測(cè)量誤差的一個(gè)數(shù)量級(jí)，這時(shí)就可作為微小誤差不予考慮?！魹闇p小量化誤差，應(yīng)增加計(jì)數(shù)值N，但也需注意不可使其溢出。

例如：一個(gè)6位的計(jì)數(shù)器，最大顯示為999999,當(dāng)用T0=1us的時(shí)標(biāo)測(cè)量Tx=10s(fx=0.1Hz)時(shí),應(yīng)顯示“10000000”us或“10.000000”s,顯然溢出。2011674.5.3周期測(cè)量的誤差分析3）中界頻率◆測(cè)頻時(shí)，被測(cè)頻率fx愈低，則量化誤差愈大；測(cè)周時(shí)，被測(cè)頻率fx愈高，則量化誤差愈大。 可見，在測(cè)頻與測(cè)周之間，存在一個(gè)中界頻率fm， 當(dāng)fx>fm時(shí)，應(yīng)采用測(cè)頻；當(dāng)fx<fm時(shí)，應(yīng)采用測(cè)周方案。◆中界頻率fm的確定 量化誤差取決于計(jì)數(shù)值N，測(cè)頻時(shí);測(cè)周時(shí)。 令兩式相等，并用Tm表示Tx： 于是，有：或例：若Ts=1s,T0=1us，則fm=1kHz,在該頻率上,測(cè)頻與測(cè)周的量化誤差相等。2011684.5.3周期測(cè)量的誤差分析4）觸發(fā)誤差◆頻率測(cè)量時(shí)觸發(fā)誤差的影響 ●尖峰脈沖的干擾 如圖，尖峰脈沖只 引起觸發(fā)點(diǎn)的改變， 對(duì)測(cè)頻影響不大。

●高頻疊加干擾 如圖，產(chǎn)生錯(cuò)誤計(jì)數(shù)。 ●措施 增大觸發(fā)窗或減小信號(hào)幅度；

輸入濾波。

201169◆周期測(cè)量時(shí)觸發(fā)誤差的影響●尖峰脈沖

周期測(cè)量時(shí)，尖峰脈沖的干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響非常嚴(yán)重。如圖，測(cè)量誤差為：●分析

設(shè)輸入為正弦波：,干擾幅度為Vn。對(duì)觸發(fā)點(diǎn)A1作切線ab，其斜率為

則，

可見，愈小，即觸發(fā)點(diǎn)愈陡峭，誤差愈小。4）觸發(fā)誤差2011704）觸發(fā)誤差進(jìn)一步推導(dǎo)觸發(fā)點(diǎn)的斜率，如下：實(shí)際中，對(duì)正弦輸入信號(hào)，常選擇過(guò)零點(diǎn)為觸發(fā)點(diǎn)（具有最陡峭的斜率），則觸發(fā)點(diǎn)電壓VB滿足：于是，有：若考慮在一個(gè)周期開始和結(jié)束時(shí)可能都存在觸發(fā)誤差，分別用表示，并按隨機(jī)誤差的均方根合成，得到：

●結(jié)論：測(cè)周時(shí)為減小觸發(fā)誤差，應(yīng)提高信噪比。2011714.6.1多周期同步測(cè)量技術(shù)

1）倒數(shù)計(jì)數(shù)器； 2）多周期同步法4.6.2模擬內(nèi)插法

1）內(nèi)插法原理； 2）時(shí)間擴(kuò)展電路4.6.3游標(biāo)法4.6.4平均法4.6高分辨時(shí)間和頻率測(cè)量技術(shù)2011724.6.1多周期同步測(cè)量技術(shù)1）倒數(shù)計(jì)數(shù)器◆如前述，對(duì)低頻信號(hào)，為減小量化誤差，宜采用測(cè)周方案。但測(cè)周時(shí)不能直接得到頻率值的顯示結(jié)果，為得到頻率值顯示，硬件上采用了一種特殊設(shè)計(jì)——即倒數(shù)計(jì)數(shù)器?！粼恚菏紫劝礈y(cè)周模式，設(shè)計(jì)數(shù)值為N，再設(shè)法將1/N予以顯示。思路：設(shè)測(cè)周的時(shí)標(biāo)來(lái)自 晶振(Tc)，測(cè)頻的閘門 為Ts=10nTc，則測(cè)頻時(shí) 計(jì)數(shù)值 式中，N為測(cè)周時(shí)的計(jì)數(shù)值。2011731）倒數(shù)計(jì)數(shù)器 式表明，實(shí)現(xiàn)：首先對(duì)被測(cè)信號(hào)測(cè)周，得計(jì)數(shù)值N，再在10nTc閘門時(shí)間內(nèi)對(duì)(晶振的N分頻)計(jì)數(shù)，即得計(jì)數(shù)值Nf?！粼韴D 圖中計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2分別工作在測(cè)周和測(cè)頻模式。預(yù)定標(biāo)器(由加法計(jì)數(shù)器構(gòu)成)起著分頻器作用。主門2的閘門和輸入計(jì)數(shù)脈沖同步。2011744.6.1多周期同步測(cè)量技術(shù)2）多周期同步法◆多周期同步測(cè)頻測(cè)頻時(shí)量化誤差是由于閘門與被測(cè)信號(hào)的非同步引起的。為減小量化誤差，必須使閘門時(shí)間等于被測(cè)信號(hào)整周期數(shù)。 ●設(shè)計(jì)原理

采用預(yù)置閘門，用fx對(duì)預(yù)置閘門同步，在實(shí)際的同步閘門時(shí)間內(nèi)同時(shí)對(duì)fx計(jì)數(shù)得被測(cè)信號(hào)整周期計(jì)數(shù)得Nx

。為確定同步閘門時(shí)間，用另一計(jì)數(shù)器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率f0計(jì)數(shù)得N0。2011752）多周期同步法●工作波形如圖，同步閘門時(shí)間T’s由N0T0確定，則：●誤差：Nx無(wú)±1誤差，N0存在±1誤差，但一般N0較大，±1/N0較小?！駥?shí)現(xiàn)：基于微處理器，控制預(yù)置閘門（軟件發(fā)出），計(jì)算頻率結(jié)果?？蓪?shí)現(xiàn)不同閘門時(shí)間內(nèi)的等精度測(cè)量。2011762）多周期同步法◆多周期測(cè)周基本測(cè)周模式下，閘門時(shí)間由單個(gè)周期確定。在干擾信號(hào)下，被測(cè)信號(hào)周期的觸發(fā)前后存在的觸發(fā)誤差（轉(zhuǎn)換誤差）?！裨恚簽榻档蛯?duì)單個(gè)周期測(cè)量的影響，利用的隨機(jī)性，可由多個(gè)周期構(gòu)成閘門時(shí)間，使相鄰周期的相互抵消。如下圖。 例如：由10個(gè)周期構(gòu)成閘門時(shí)間測(cè)量，觸發(fā)誤差降為1/10。同時(shí)，由于計(jì)數(shù)值也增大了10倍，則±1誤差也減小為1/10。 電子計(jì)數(shù)器面板上的“周期倍乘”可選擇周期數(shù)，通常有：×1、×10、×100、×1000等多檔選擇。20117710T’x△T1△T210TxTx1Tx10△T2TxA’1A1VnA’2A2A’9A9A’10A102）多周期同步法●誤差表達(dá)式：式中，m為周期倍乘數(shù)。2011784.6.2模擬內(nèi)插法一般時(shí)間間隔測(cè)量的局限性： 為減小量化誤差，需減小時(shí)標(biāo)以增大計(jì)數(shù)值，但時(shí)標(biāo)的減小受時(shí)基電路和計(jì)數(shù)器最高工作頻率限制，而計(jì)數(shù)器也有最大計(jì)數(shù)容量的限制（最大計(jì)數(shù)值）。

內(nèi)插法對(duì)已存在的量化誤差，測(cè)量出量化單位以下的尾數(shù)(零頭時(shí)間)。如下圖所示， 則準(zhǔn)確的Tx為：

Tx=T0+T1-T2為實(shí)現(xiàn)T1-T2的測(cè)量，有模擬和數(shù)字兩種方法。2011794.6.2模擬內(nèi)插法1）模擬內(nèi)插法原理由于T1和T2均很?。ㄐ∮跁r(shí)標(biāo)），采用普通的“時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)法”難以實(shí)現(xiàn)（需要非常小的時(shí)標(biāo)）。其實(shí)現(xiàn)的基本思路是：對(duì)T1和T2作時(shí)間擴(kuò)展（放大）后測(cè)量。三次測(cè)量 若T1、T2均擴(kuò)展k倍， 采用同一個(gè)時(shí)標(biāo)（設(shè)為）分別測(cè)量T0、kT1、kT2，設(shè)計(jì)數(shù)值分別為：N0、N1、N2， 則：意義：上式由于不存在量化誤差，總量化誤差由(N1-N2)引起，降低了k倍。相當(dāng)于用時(shí)標(biāo)的普通時(shí)間測(cè)量。2011804.6.2模擬內(nèi)插法2）時(shí)間擴(kuò)展電路◆時(shí)間擴(kuò)展電路 如下圖所示：◆工作原理 以恒流源對(duì)電容器C充電，設(shè)充電時(shí)間為T1，而以(k-1)T1（可近似為kT1）時(shí)間緩慢放電，當(dāng)放電到原電平時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間為：T1’=T1+(k-1)T1=kT1，即得到T1的k倍時(shí)間擴(kuò)展。在kT1時(shí)間內(nèi)對(duì)時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)。201181◆例如，擴(kuò)展器控制的開門時(shí)間為T1的1000倍(k取999)，即： T’1＝T1＋999T1＝1000T1在T’1時(shí)間內(nèi)對(duì)時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)得N1，則類似地： T’2＝T2＋999T2＝1000T2在T’2時(shí)間內(nèi)對(duì)時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)得N2，則于是：內(nèi)插后測(cè)量分辨力提高了1000倍。◆校準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)插擴(kuò)展技術(shù)可大大提高測(cè)時(shí)分辨力,但測(cè)量前需進(jìn)行校準(zhǔn)。4.6.2模擬內(nèi)插法2011824.6.3游標(biāo)法1）游標(biāo)法的原理◆數(shù)字式游標(biāo)法實(shí)現(xiàn)的原理和游標(biāo)卡尺的原理相似，是利用相差很微小的兩個(gè)量，對(duì)其量化單位以下的差值進(jìn)行多次的疊加，直到疊加的值達(dá)到一個(gè)量化單位為止，通過(guò)相關(guān)的計(jì)算便可以獲得較精確的差值。 ◆設(shè)主時(shí)鐘頻率F01＝1/T01和游標(biāo)時(shí)鐘F02＝1/T02。F01>F02(T01<T02)且F01和F02非常接近。即差值ΔT0=T02－T01很小。 如T01=10ns，T02=11ns，則ΔT0=T02－T01=1ns?！綦p游標(biāo)法的工作原理 如下圖。2011834.6.3游標(biāo)法◆如圖，設(shè)開門與關(guān)門時(shí)的兩個(gè)“零頭時(shí)間”為,開門后同時(shí)啟動(dòng)主計(jì)數(shù)器和游標(biāo)脈沖1計(jì)數(shù)，由于T02>T01，設(shè)經(jīng)過(guò)N1個(gè)計(jì)數(shù)值后,游標(biāo)脈沖與主脈沖重合(圖中符合點(diǎn)1)。此時(shí)：即：2011844.6.3游標(biāo)法同樣，在關(guān)門時(shí)(主時(shí)鐘計(jì)數(shù)停止)啟動(dòng)游標(biāo)脈沖2開始計(jì)數(shù)，由于T02>T01，設(shè)經(jīng)過(guò)N2個(gè)計(jì)數(shù)值后，游標(biāo)脈沖與主脈沖重合(圖中符合點(diǎn)2)。此時(shí)，有：則，被測(cè)時(shí)間間隔為：定義擴(kuò)展系數(shù)K， 則游標(biāo)時(shí)鐘周期用K可表示為： 而 于是，被測(cè)時(shí)間間隔可寫成： 可見，數(shù)字游標(biāo)法將測(cè)時(shí)分辨力由T01提高到了T01/K。2011854.6.4平均法1）平均法原理◆硬件平均法測(cè)量 ●測(cè)頻：在基本頻率測(cè)量中，取樣時(shí)間（即閘門時(shí)間）內(nèi)對(duì)N個(gè)周期脈沖進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，實(shí)際上已是對(duì)N個(gè)周期進(jìn)行了平均。 ●測(cè)周：多周期測(cè)量即是硬件上的平均測(cè)量。 ●硬件平均法的局限：?jiǎn)未螠y(cè)量的時(shí)間有限；計(jì)數(shù)容量有限?！糗浖骄?●單次測(cè)量（測(cè)頻和測(cè)周）總是存在量化誤差，這是一種隨機(jī)誤差,它在－1/N～1/N范圍內(nèi)(誤差限1/N)均勻分布。

●多次測(cè)量取平均。利用隨機(jī)誤差的抵償性，可采取多次測(cè)量取平均的辦法，減小測(cè)量誤差。201186

●設(shè)連續(xù)進(jìn)行有限次（n次）測(cè)量，計(jì)數(shù)值分別為N1、N2、…、Nn，其算術(shù)平均值為： 由于N1≈N2≈…≈Nn≈N，各次的量化誤差為：

對(duì)各單次測(cè)量的量化誤差采用均方根合成，根據(jù)算術(shù)平均值的性質(zhì)，其誤差將減小到單次測(cè)量的 即：4.6.4平均法2011874.6.4平均法2）時(shí)基脈沖的隨機(jī)調(diào)相技術(shù)

◆軟件平均法依賴于各單次測(cè)量的量化誤差的隨機(jī)性，即要求閘門開啟/關(guān)閉時(shí)刻和被測(cè)信號(hào)脈沖之間具有真正的隨機(jī)性。否則，各單次測(cè)量的量化誤差就不具有隨機(jī)誤差的抵償性。◆實(shí)現(xiàn)原理 采用齊納二極管產(chǎn)生的噪聲對(duì)時(shí)基脈沖進(jìn)行隨機(jī)相位調(diào)制，使時(shí)基脈沖具有隨機(jī)的相位抖動(dòng)。

◆原理圖 下圖是一個(gè)實(shí)用的測(cè)量方案。2011884.6.4平均法2011894.7微波頻率測(cè)量技術(shù)4.7.1變頻法

1）變頻法原理 2）組成框圖4.7.2置換法

1）置換法原理 2）組成框圖

2011904.7微波頻率測(cè)量技術(shù)

通用電子計(jì)數(shù)器受內(nèi)部計(jì)數(shù)器等電路的工作速度的限制，對(duì)輸入信號(hào)直接計(jì)數(shù)存在最高計(jì)數(shù)頻率的限制。 中速計(jì)數(shù)器采用“預(yù)定標(biāo)器”（由ECL電路構(gòu)成的分頻器），將輸入信號(hào)進(jìn)行分頻后，再由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 對(duì)于幾十GHz的微波計(jì)數(shù)器，主要采用變頻法和置換法將輸入微波頻率信號(hào)變換成可直接計(jì)數(shù)的中頻。4.7.1變頻法1）變頻法原理 變頻法（或稱外差法）是將被測(cè)微波信號(hào)經(jīng)差頻變換成頻率較低的中頻信號(hào)，再由電子計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)?！糇冾l法的原理框圖如下。

201191

電子計(jì)數(shù)器主機(jī)內(nèi)送出的標(biāo)準(zhǔn)頻率fs，經(jīng)過(guò)諧波發(fā)生器產(chǎn)生高次諧波，再由諧波濾波器選出所需的諧波分量Nfs，它與被測(cè)信號(hào)fx混頻出差頻fI。若由電子計(jì)數(shù)器測(cè)出fI，則被測(cè)頻率fx為：為適應(yīng)fx的變化，諧波濾波器應(yīng)能夠選出合適的諧波分量Nfs?；祛l器差頻放大器電子計(jì)數(shù)器諧波濾波器諧波發(fā)生器輸入fxfIfs4.7.1變頻法2011924.7.1變頻法2）組成框圖自動(dòng)變頻式微波計(jì)數(shù)器的原理方框圖如下圖所示。

混頻器差頻放大器電子計(jì)數(shù)器諧波濾波器（YIG電調(diào)濾波器）諧波發(fā)生器（階躍恢復(fù)二極管）輸入fxfI輸入fs輸出Nfs掃描捕獲電路檢波器fI

（＝fx-Nfs）2011934.7.1變頻法工作原理諧波發(fā)生器：輸入為計(jì)數(shù)器標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)fs。采用階躍恢復(fù)二極管，以產(chǎn)生豐富的諧波Nfs。諧波濾波器：采用YIG（單晶鐵氧體材料）電調(diào)諧濾波器，其諧振頻率可在很寬范圍實(shí)現(xiàn)電調(diào)。

掃描捕獲電路：產(chǎn)生階梯波電流，控制YIG的外加磁場(chǎng)，使YIG的諧振頻率從低到高步進(jìn)式地改變，從而可逐次選出不同的各次諧波。差頻放大器、檢波器：當(dāng)諧波濾波器輸出的某次諧波Nfs與待測(cè)頻率fx的差頻fI（＝fx－Nfs）落在差頻放大器的帶寬（1～101MHz）范圍內(nèi)時(shí)，fI經(jīng)放大、檢波后輸出一直流電壓，使掃描捕獲電路停止掃描，因而YIG固定地調(diào)諧在N次諧波上。

2011944.7.1變頻法微波計(jì)數(shù)器的顯示當(dāng)YIG調(diào)諧成功（選擇的諧波分量Nfs被確定）后，控制電路直接將Nfs在高位上顯示。而fI=fx-Nfs則由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并顯示在Nfs位之后。 這樣，便得到fx=Nfs+fI。例如：若fx=1234.567890MHz，標(biāo)準(zhǔn)頻率fs=100MHz。 則YIG應(yīng)調(diào)諧在N=12次諧波上，即Nfs=1200MHz，高位直接顯示“12”。 計(jì)數(shù)器再對(duì)差頻信號(hào)fI=fx-Nfs=34.567890MHz計(jì)數(shù)， 最后顯示為“12

34.567890”MHz。變頻法特點(diǎn)：諧波Nfs幅度低，靈敏度低，但分辨力高。2011954.7.2置換法1）置換法原理利用一個(gè)頻率較低的置換振蕩器的N次諧波，與被測(cè)微波頻率fx進(jìn)行分頻式鎖相，從而把fx轉(zhuǎn)換到較低的頻率fL（通常為100MHz以下）。原理框圖如下：當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，有：

式中，fs為已知的標(biāo)準(zhǔn)頻率，計(jì)數(shù)器直接對(duì)fL計(jì)數(shù)，但為得到fx，還需確定N值?；祛l器壓控振蕩器電子計(jì)數(shù)器鑒相器fx-NfLfsfLNfL2011964.7.2置換法2）組成方框圖全自動(dòng)置換法微波計(jì)數(shù)器的方框圖如下圖所示。

2011974.7.2置換法工作原理主通道：fx與fL的N次諧波NfL經(jīng)混頻器A，由差頻放大器取出fI=fx-NfL，當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)：fI=fx-NfL=fs。即有：fx=NfL+fs。fL由計(jì)數(shù)器直接計(jì)數(shù)。輔助通道：用于確定N。fL與標(biāo)準(zhǔn)頻率發(fā)生器(F0=1kHz)經(jīng)混頻器C得到差頻：fL-F0，其N次諧波與fx經(jīng)混頻器B，由差頻放大器取出f’I=fx-N(fL-F0)=fs-NF0。再經(jīng)過(guò)混頻器D得到NF0，它與F0經(jīng)“與門”后得到N。時(shí)基擴(kuò)展器：為得到NfL的計(jì)數(shù)值，將閘門時(shí)間擴(kuò)展N倍后對(duì)fL計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值相當(dāng)于原閘門內(nèi)對(duì)NfL計(jì)數(shù)。fx的顯示：由fx=NfL+fs，將fs預(yù)置后與NfL計(jì)數(shù)值顯示。置換法特點(diǎn)：鎖相環(huán)路增益高，靈敏度高，分辨力較差。2011984.8時(shí)頻測(cè)量技術(shù)4.8.1調(diào)制域測(cè)量

1）調(diào)制域測(cè)量 2）調(diào)制域測(cè)量的意義4.8.2時(shí)頻測(cè)量原理

1）瞬時(shí)頻率測(cè)量原理 2）無(wú)間隔計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)3）提高測(cè)量速度與分辨力的方法4）調(diào)制域分析的應(yīng)用5）發(fā)展動(dòng)態(tài)2011994.8.1調(diào)制域測(cè)量1）調(diào)制域測(cè)量◆時(shí)域與頻域分析的局限性 一個(gè)實(shí)際的信號(hào)可以從時(shí)域和頻域進(jìn)行描述和分析，時(shí)域分析可以了解信號(hào)波形（幅值）隨時(shí)間的直觀變化；頻域分析則可以了解信號(hào)中所含頻譜分量，但是，卻不能把握各頻譜分量在何時(shí)出現(xiàn)?！粽{(diào)制域概念 在通信等領(lǐng)域中，各種復(fù)雜的調(diào)制信號(hào)越來(lái)越多地被人們使用，因而，常常需要了解信號(hào)頻率隨時(shí)間的變化，以便對(duì)調(diào)制信號(hào)等進(jìn)行有效分析——即調(diào)制域分析。

調(diào)制域即指由頻率軸(F)和時(shí)間軸(T)共同構(gòu)成的平面域。20111004.8.1調(diào)制域測(cè)量下圖所示描述了同一信號(hào)在時(shí)域（V-T）、頻域（V-F）、調(diào)制域（F-T）的特性?！粽{(diào)制域分析儀能夠完成調(diào)制域分析的測(cè)量?jī)x器稱為調(diào)制域分析儀。調(diào)制域測(cè)量技術(shù)是對(duì)時(shí)域和頻域測(cè)量技術(shù)的補(bǔ)充和完善。20111014.8.1調(diào)制域測(cè)量2）調(diào)制域測(cè)量的意義

調(diào)制域描繪出了頻率、時(shí)間間隔或相位等隨時(shí)間的變化曲線。

方便地表達(dá)出頻域和時(shí)域中難以描述的信號(hào)參數(shù)和信號(hào)特性。為人們對(duì)復(fù)雜信號(hào)的測(cè)試和分析提供了方便直觀的方法，解決了一些難以用傳統(tǒng)方法或不可能用傳統(tǒng)方法解決的難題。

20111024.8.2時(shí)頻測(cè)量原理1）瞬時(shí)頻率測(cè)量原理◆瞬時(shí)頻率的概念 信號(hào)頻率隨時(shí)間的變化，可將頻率量視為時(shí)間t的連續(xù)函數(shù)，用f(t)表示。f(t)也代表了時(shí)間t時(shí)的瞬時(shí)頻率。◆平均頻率 實(shí)際上，由于測(cè)量上的困難，瞬時(shí)頻率只是一種理論上的概念。因?yàn)樗袦y(cè)量都需要一定的采樣時(shí)間（閘門時(shí)間），測(cè)量結(jié)果則為該采樣時(shí)間內(nèi)的平均頻率。◆用平均頻率逼近瞬時(shí)頻率 在時(shí)間軸上以某個(gè)時(shí)刻t0為起始點(diǎn)，連續(xù)地對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣，則：2011103各采樣計(jì)數(shù)值Mi與相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)ti相對(duì)應(yīng)。則可得到采樣時(shí)間內(nèi)的平均頻率值。當(dāng)時(shí)間趨于無(wú)限小時(shí)即可得到各時(shí)間點(diǎn)的瞬時(shí)頻率值。如下圖所示，采樣點(diǎn)A作為時(shí)間起始點(diǎn)t0，則：在采樣點(diǎn)B得到事件周期值M1和時(shí)間標(biāo)記：(T0為時(shí)標(biāo))在采樣點(diǎn)C得到事件周期值M2和時(shí)間標(biāo)記：于是，B點(diǎn)的頻率為：同理，C點(diǎn)的頻率為如此連續(xù)不斷地測(cè)量下去就得到了時(shí)頻曲線。4.8.2時(shí)頻測(cè)量原理20111044.8.2時(shí)頻測(cè)量原理2）無(wú)間隙計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)◆無(wú)間隙計(jì)數(shù)器通用計(jì)數(shù)器的頻率測(cè)量，其前后兩次閘門之間必然存在一段間隙時(shí)間（顯示、存儲(chǔ)、下一次測(cè)量準(zhǔn)備），使有用信息被丟失，導(dǎo)致時(shí)間軸上的不連續(xù)性。為此，就要使用無(wú)間隙計(jì)數(shù)器方案。◆實(shí)現(xiàn)原理

使用兩組計(jì)數(shù)器交替工作，每一組都包括時(shí)間計(jì)數(shù)器（對(duì)時(shí)標(biāo)T0）和事件計(jì)數(shù)器。當(dāng)一組計(jì)數(shù)器工作時(shí)，另一組計(jì)數(shù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示等工作。 如此往復(fù)交替，完成時(shí)間軸上無(wú)間隙的測(cè)量。

20111054.8.2時(shí)頻測(cè)量原理工作原理波形圖2011106◆原理框圖4.8.2時(shí)頻測(cè)量原理20111074.8.2時(shí)頻測(cè)量原理3）提高測(cè)量速度與分辨力的方法◆采用同步和內(nèi)插技術(shù)提高分辨力兩組基本計(jì)數(shù)器均采用雙計(jì)數(shù)器(事件計(jì)數(shù)器和時(shí)間計(jì)數(shù)器)且閘門由輸入信號(hào)同步，同時(shí)采用內(nèi)插技術(shù)進(jìn)一步提高分辨力。◆最小采樣時(shí)間兩組計(jì)數(shù)器交替計(jì)數(shù)，即當(dāng)一組計(jì)數(shù)器在采樣計(jì)數(shù)時(shí)，另一組基本計(jì)數(shù)器正在進(jìn)行內(nèi)插、讀數(shù)、清零等操作，因此最小采樣時(shí)間滿足下式：該式中,后3項(xiàng)取決于器件速度（一般選用高速器件）,因此應(yīng)設(shè)法減小內(nèi)插時(shí)間以提高測(cè)量速度。2011108◆內(nèi)插時(shí)間

在使用模擬內(nèi)插法時(shí)，設(shè)開門和關(guān)門脈沖的最大寬度為Tm(兩個(gè)零頭時(shí)間)，放大倍數(shù)為K，則內(nèi)插時(shí)間為：KTm。為減小內(nèi)插時(shí)間，可提高時(shí)基頻率（如采用更高頻率的晶振）以減小Tm的值。但時(shí)基頻率的提高將給器件的選擇和電路設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。減小內(nèi)插時(shí)間還可減小內(nèi)插系數(shù)K，但K值太小測(cè)時(shí)分辨力降低，為適應(yīng)某些高測(cè)時(shí)分辨力要求，必須協(xié)調(diào)好采樣速度和高測(cè)時(shí)分辨力的矛盾。4.8.2時(shí)頻測(cè)量原理2011109◆采用流水作業(yè)法提高測(cè)量速度流水作業(yè)法：即用幾套相同的硬件順序、連貫地工作，從而提高整體的采樣速率。工作時(shí)序如下圖所示。圖中，T為一套硬件的最小采樣時(shí)間，當(dāng)采用4套硬件時(shí)，整機(jī)工作速度將提高4倍。但是，其速度的提高以硬件的復(fù)雜性和成本的提高為代價(jià)。TLine21Line11Line31Line41Line114.8.2時(shí)頻測(cè)量原理20111104.8.2時(shí)頻測(cè)量原理4）調(diào)制域分析的應(yīng)用◆典型應(yīng)用——調(diào)制參數(shù)的測(cè)試：頻率調(diào)制是通信系統(tǒng)所用的很多調(diào)制電路的基礎(chǔ)。通過(guò)調(diào)制域分析，可立即顯示調(diào)制波形，提供載波頻率、峰-峰值頻偏、調(diào)制率等關(guān)鍵參數(shù)。如下圖。20111114.8.2時(shí)頻測(cè)量原理5）發(fā)展動(dòng)態(tài)隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，調(diào)制域分析技術(shù)和儀器產(chǎn)品在高新技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用并發(fā)揮重要作用。國(guó)外從80年代起開始調(diào)制域分析儀研制(如HP5371A、5373A）。目前已有HP5372A、HP5373A、HP53310A及VXI模塊HPE1740A、HPE1725A等。國(guó)際先進(jìn)水平的調(diào)制域分析儀達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)為：直接測(cè)量頻率：10Hz~500MHz;測(cè)時(shí)分辨率：200ps;連續(xù)采樣速率：10MHz。2011112安全閥基本知識(shí)如果壓力容器(設(shè)備/管線等)壓力超過(guò)設(shè)計(jì)壓力…1.盡可能避免超壓現(xiàn)象堵塞(BLOCKED)火災(zāi)(FIRE)熱泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的發(fā)生?2.使用安全泄壓設(shè)施爆破片安全閥如何避免事故的發(fā)生?01安全閥的作用就是過(guò)壓保護(hù)!一切有過(guò)壓可能的設(shè)施都需要安全閥的保護(hù)!這里的壓力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!設(shè)定壓力(setpressure)安全閥起跳壓力背壓(backpressure)安全閥出口壓力超壓(overpressure)表示安全閥開啟后至全開期間入口積聚的壓力.幾個(gè)壓力概念彈簧式先導(dǎo)式重力板式先導(dǎo)+重力板典型應(yīng)用電站鍋爐典型應(yīng)用長(zhǎng)輸管線典型應(yīng)用罐區(qū)安全閥的主要類型02不同類型安全閥的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性高適用范圍廣價(jià)格經(jīng)濟(jì)對(duì)介質(zhì)不過(guò)分挑剔彈簧式安全閥的優(yōu)點(diǎn)預(yù)漏--由于閥座密封力隨介質(zhì)壓力的升高而降低,所以會(huì)有預(yù)漏現(xiàn)象--在未達(dá)到安全閥設(shè)定點(diǎn)前,就有少量介質(zhì)泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE彈簧式安全閥的缺點(diǎn)過(guò)大的入口壓力降會(huì)造成閥門的頻跳,縮短閥門使用壽命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle彈簧式安全閥的缺點(diǎn)彈簧式安全閥的缺點(diǎn)=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通產(chǎn)品平衡背壓能力差.在普通產(chǎn)品基礎(chǔ)上加裝波紋管,使其平衡背壓的能力有所增強(qiáng).能夠使閥芯內(nèi)件與高溫/腐蝕性介質(zhì)相隔離.平衡波紋管彈簧式安全閥的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)異的閥座密封性能,閥座密封力隨介質(zhì)操作壓力的升高而升高,可使系統(tǒng)在較高運(yùn)行壓力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先導(dǎo)式安全閥的優(yōu)點(diǎn)平衡背壓能力優(yōu)秀有突開型/調(diào)節(jié)型兩種動(dòng)作特性可遠(yuǎn)傳取壓先導(dǎo)式安全閥的優(yōu)點(diǎn)對(duì)介質(zhì)比較挑剃,不適用于較臟/較粘稠的介質(zhì),此類介質(zhì)會(huì)堵塞引壓管及導(dǎo)閥內(nèi)腔.成本較高.先導(dǎo)式安全閥的缺點(diǎn)重力板式產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)目前低壓儲(chǔ)罐呼吸閥/緊急泄放閥的主力產(chǎn)品.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.價(jià)格經(jīng)濟(jì).重力板式產(chǎn)品的缺點(diǎn)不可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)設(shè)定值.閥座密封性差,并有較嚴(yán)重的預(yù)漏.受背壓影響大.需要很高的超壓以達(dá)到全開.不適用于深冷/粘稠工況.幾個(gè)常用規(guī)范ASMEsectionI-動(dòng)力鍋爐(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低壓安全閥設(shè)計(jì)(LowpressurePRV)API520-火災(zāi)工況計(jì)算與選型(FireSizing)API526-閥門尺寸(ValveDimension)API527-閥座密封(SeatTightness)介質(zhì)狀態(tài)(氣/液/氣液雙相).氣態(tài)介質(zhì)的分子量&Cp/Cv值.液態(tài)介質(zhì)的比重/黏度.安全閥泄放量要求.設(shè)定壓力.背壓.泄放溫度安全閥不以連接尺寸作為選型報(bào)價(jià)依據(jù)!如何提供高質(zhì)量的詢價(jià)?彈簧安全閥的結(jié)構(gòu)彈簧安全閥起跳曲線彈簧安全閥結(jié)構(gòu)彈簧安全閥結(jié)構(gòu)導(dǎo)壓管活塞密封活塞導(dǎo)向不平衡移動(dòng)副(活塞)導(dǎo)管導(dǎo)閥彈性閥座P1P1P2先導(dǎo)式安全閥結(jié)構(gòu)先導(dǎo)式安全閥的工作原理頻跳安全閥的頻跳是一種閥門高頻反復(fù)開啟關(guān)閉的現(xiàn)象。安全閥頻跳時(shí)，一般來(lái)說(shuō)密封面只打開其全啟高度的幾分只一或十幾分之一，然后迅速回座并再次起跳。頻跳時(shí)，閥瓣和噴嘴的密封面不斷高頻撞擊會(huì)造成密封面的嚴(yán)重?fù)p傷。如果頻跳現(xiàn)象進(jìn)一步加劇還有可能造成閥體內(nèi)部其他部分甚至系統(tǒng)的損傷。安全閥工作不正常的因素頻跳后果1、導(dǎo)向平面由于反復(fù)高頻磨擦造成表面劃傷或局部材料疲勞實(shí)效。2、密封面由于高頻碰撞造成損傷。3、由于高頻振顫造成彈簧實(shí)效。4、由頻跳所帶來(lái)的閥門及管道振顫可能會(huì)破壞焊接材料和系統(tǒng)上其他設(shè)備。5、由于安全閥在頻跳時(shí)無(wú)法達(dá)到需要的排放量，系統(tǒng)壓力有可能繼續(xù)升壓并超過(guò)最大允許工作壓力。安全閥工作不正常的因素A、系統(tǒng)壓力在通過(guò)閥門與系統(tǒng)之間的連接管時(shí)壓力下降超過(guò)3%。當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，閥門入口處的壓力是相對(duì)穩(wěn)定的。閥門入口壓力與系統(tǒng)壓力相同。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時(shí)，閥門迅速打開并開始泄壓。但是由于閥門與系統(tǒng)之間的連接管設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成連接管內(nèi)局部壓力下降過(guò)快超過(guò)3%，是閥門入口處壓力迅速下降到回座壓力而導(dǎo)致閥門關(guān)閉。因此安全閥開啟后沒有達(dá)到完全排放，系統(tǒng)壓力仍然很高，所以閥門會(huì)再次起跳并重復(fù)上述過(guò)程，既發(fā)生頻跳。導(dǎo)致頻跳的原因?qū)е陆庸軌航蹈哂?%的原因1、閥門與系統(tǒng)間的連接管內(nèi)徑小于閥門入口管內(nèi)徑。2、存在嚴(yán)重的渦流現(xiàn)象。3、連接管過(guò)長(zhǎng)而且沒有作相應(yīng)的補(bǔ)償（使用內(nèi)徑較大的管道）。4、連接管過(guò)于復(fù)雜（拐彎過(guò)多甚至在該管上開口用作它途。在一般情況下安全閥入口處不允許安裝其他閥門。）導(dǎo)致頻跳的原因B、閥門的調(diào)節(jié)環(huán)位置設(shè)置不當(dāng)。安全閥擁有噴嘴環(huán)和導(dǎo)向環(huán)。這兩個(gè)環(huán)的位置直接影響安全閥的起跳和回座過(guò)程。如果噴嘴環(huán)的位置過(guò)低或?qū)颦h(huán)的位置過(guò)高，則閥門起跳后介質(zhì)的作用力無(wú)法在閥瓣座和調(diào)節(jié)環(huán)所構(gòu)成的空間內(nèi)產(chǎn)生足夠的托舉力使閥門保持排放狀態(tài)，從而導(dǎo)致閥門迅速回座。但是系統(tǒng)壓力仍然保持較高水平，因此回座后閥門會(huì)很快再次起跳。導(dǎo)致頻跳的原因C、安全閥的額定排量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需排量。

由于所選的安全閥的喉徑面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需，安全閥排放時(shí)過(guò)大的排量導(dǎo)致壓力容器內(nèi)局部壓力下降過(guò)快，而系統(tǒng)本身的超壓狀態(tài)沒有得到緩解，使安全閥不得不再次起跳頻跳的原因閥門拒跳：當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時(shí)，閥門不起跳的現(xiàn)象。安全閥工作不正常的因素1、閥門整定壓力過(guò)高。2、閥門內(nèi)落入大量雜質(zhì)從而使閥辦座和導(dǎo)套間卡死或摩擦力過(guò)大。3、彈簧之間夾入雜物使彈簧無(wú)法被正常壓縮。4、閥門安裝不當(dāng)，使閥門垂直度超過(guò)極限范圍（正負(fù)兩度）從而使閥桿組件在起跳過(guò)程中受阻。5、排氣管道沒有被可靠支撐或由于管道受熱膨脹移位從而對(duì)閥體產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致閥體內(nèi)機(jī)構(gòu)發(fā)生偏心而卡死。安全閥拒跳的原因閥門不回座或回座比過(guò)大：安全閥正常起跳后長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法回座，閥門保持排放狀態(tài)的現(xiàn)象。安全閥工作不正常的因素1、閥門上下調(diào)整環(huán)的位置設(shè)置不當(dāng)。2、排氣管道設(shè)計(jì)不當(dāng)造成排氣不暢，由于排氣管道過(guò)小、拐彎過(guò)多或被堵塞，使排放的蒸汽無(wú)法迅速排出而在排氣管和閥體內(nèi)積累，這時(shí)背壓會(huì)作用在閥門內(nèi)部機(jī)構(gòu)上并產(chǎn)生抑制閥門關(guān)閉的趨勢(shì)。3、閥門內(nèi)落入大量雜質(zhì)從而使閥瓣座和導(dǎo)套之間卡死后摩擦力過(guò)大。安全閥不回座或回座比過(guò)大的因素：4、彈簧之間夾入雜物從而使彈簧被正常壓縮后無(wú)法恢復(fù)。5、由于對(duì)閥門排放時(shí)的排放反力計(jì)算不足，從而在排放時(shí)閥體受力扭曲損壞內(nèi)部零件導(dǎo)致卡死。6、閥桿螺母（位于閥桿頂端）的定位銷脫落。在閥門排放時(shí)由于振動(dòng)使該螺母下滑使閥桿組件回落受阻。安全閥不回座或回座比過(guò)大的因素：7、由于彈簧壓緊螺栓的鎖緊螺母松脫，在閥門排放時(shí)由于振動(dòng)時(shí)彈簧壓緊螺栓松動(dòng)上滑導(dǎo)致閥門的設(shè)定起跳值不斷減小。

8、閥門安裝不當(dāng)，使閥門垂直度超過(guò)極限范圍（正負(fù)兩度）從而使閥桿組件在回落過(guò)程中受阻。

9、閥門的密封面中有雜質(zhì)，造成閥門無(wú)法正常關(guān)閉。

10、鎖緊螺母沒有鎖緊，由于管道震動(dòng)下環(huán)向上運(yùn)動(dòng)，上平面高于密封面，閥門回座時(shí)無(wú)法密封安全閥不回座或回座比過(guò)大的因素：謝謝觀看癌基因與抑癌基因oncogene&tumorsuppressorgene24135基因突變概述.癌基因和抗癌基因的概念.癌基因的分類.癌基因產(chǎn)物的作用.癌基因激活的機(jī)理主要內(nèi)容疾?。?/p>

——是人體某一層面或各層面形態(tài)和功能（包括其物質(zhì)基礎(chǔ)——代謝）的異常，歸根結(jié)底是某些特定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或功能的變異，而這些蛋白質(zhì)又是細(xì)胞核中相應(yīng)基因借助細(xì)胞受體和細(xì)胞中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子接收信號(hào)后作出應(yīng)答（表達(dá)）的產(chǎn)物。TranscriptionTranslationReplicationDNARNAProtein中心法規(guī)Whatisgene?基因：

—是遺傳信息的載體

—是一段特定的DNA序列（片段）

—是編碼RNA或蛋白質(zhì)的一段DNA片段

—是由編碼序列和調(diào)控序列組成的一段DNA片段基因主宰生物體的命運(yùn)：微效基因的變異——生物體對(duì)生存環(huán)境的敏感度變化關(guān)鍵關(guān)鍵基因的變異——生物體疾病——死亡所以才有：“人類所有疾病均可視為基因病”之說(shuō)注：如果外傷如燒傷、骨折等也算疾病的話，外傷應(yīng)該無(wú)法歸入基因病的行列。Genopathy問：兩個(gè)不相干的人，如果他們患得同一疾病，致病基因是否相同？再問：同卵雙生的孿生兄弟，他們患病的機(jī)會(huì)是否一樣，命運(yùn)是否相同？┯┯┯┯

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