第6章频域测量方法

测频率的方法在科学研究和工程实践中，测量频率是一项非常重要的工作。

频率是指单位时间内某一周期性事件发生的次数，通常以赫兹（Hz）为单位。

测量频率的方法有很多种，下面将介绍几种常用的方法。

首先，最常见的测量频率的方法是使用频率计。

频率计是一种专门用于测量频率的仪器，它可以直接显示待测信号的频率值。

频率计的工作原理是利用输入信号的周期性特征，通过计数或者计时的方式来得到信号的频率。

频率计可以分为数字频率计和模拟频率计两种类型，数字频率计通常具有更高的精度和稳定性，而模拟频率计则更适合于一些特定的应用场景。

其次，除了使用频率计外，还可以通过频谱分析仪来测量频率。

频谱分析仪是一种能够将信号的频率分布情况显示在频谱图上的仪器，通过观察频谱图可以直观地得到信号的频率信息。

频谱分析仪通常可以提供更加详细和全面的频率分布信息，对于复杂信号的分析更加有效。

另外，对于周期性信号，还可以使用示波器来测量频率。

示波器是一种能够显示信号波形的仪器，通过观察信号的周期性波形，可以得到信号的周期，从而计算出频率。

示波器通常能够提供更加直观的波形显示，对于频率的初步估计和观测非常有帮助。

除了上述几种常用的方法外，还有一些其他的测频率方法，比如利用计数器进行频率测量、使用锁相环进行频率跟踪等。

不同的方法适用于不同的应用场景，选择合适的方法可以提高测量的准确性和效率。

总的来说，测量频率是一项非常重要的工作，在实际应用中有很多种方法可以选择。

选择合适的方法需要根据具体的测量要求和条件来进行，同时也需要结合实际经验和技术水平来进行判断。

希望本文介绍的几种方法能够对大家有所帮助，同时也希望大家在实际工作中能够根据具体情况选择合适的方法进行频率测量。

第一章概论1电子测量：宽频率范围（直流到光波）信号和系统的特性参数。

信号特性参数：信号的波形、频谱、电压、功率、频率、相位、周期、时间间隔 系统特性参数：系统的瞬态响应、传递函数、电阻、电容、电感、电抗、导纳、 常数、导磁率、驻波比、反射系数、散射参数、衰减、群延迟……2、 测量的基本要素：被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员、测量环境3、 频域测量、时域测量、调制域测量频域测量：以被测信号和系统在频率领域的特性为依据，研究的是被测对象的复数频率特性（包括幅频特性和相频特性），即信号的频谱和系统传递函数。

一稳态测量、加正弦测量时域测量：以被测信号和系统在时间领域的特性为依据，研究的是被测对象的幅度 -时间特性，即信号波形和系统的单位阶跃响应或单位冲激响应。

一瞬态测量、加脉冲测量调制域测量：研究的是被测对象的频率（时间间隔） -时间特性，连续测量被测信号的瞬时频率（时间间隔）。

时域测量特点：与频域相比、信号披形：信号一一被测对象的实际过程，客观存在波形一一信号的表现形式，主观对客观的反映5、线性系统特点： （线性时不变系统还满足时不变特性）1） 系统的模型方程具有 线性属性（满足迭加原理） 2） 组成系统的元器件及电磁介质的参数值与 独立变量无关3） 用n 阶常系数线性微分方程组 描述激励与响应Q 值、介电 满足卷积方程对微分方程进行傅立叶变换、拉普拉斯变换一一可得到系统的传递函数系统输入扫频正弦信号，测量对应输出信号的幅值和相位一一可得系统的频率特性系统输入单位脉冲信号一一可得到时域脉冲响应函数 频率为W 0的正弦波： 线性系统：正弦输入一- 理想线性系统（无失真传输系统） -具有恒定的幅度和线性相位6、线性系统瞬态特性估计波形和测量系统中存在噪声一一只能得到信号和系统的估计4) 5) 正弦输出y(t)=ax(t-t 0) Y()二 ae_ t °Xf )线性系统瞬态响应估计 一一确定阶跃响应 SR 和脉冲响应IR 单位脉冲信号和单位阶跃信号 系统的输入x （t ）为单位脉冲信号-（t ）时，此时系统输出响应就是脉冲响应（又称冲激响应） 当系统的输入x （t ）为单位阶跃信号u （t ）时，此时系统的输出响应称为阶跃响应 脉冲响应的积分为阶跃响应，反过来阶跃响应的微分就是脉冲响应7、直接获取系统瞬态响应的方法要求信号源、示波器、积分器、微分器及电缆、接头等都是理想的带宽4、高斯系统参数估计:1）高斯系统是物理上不可实现的系统，具有非因果的阶跃响应与脉冲响应 2） 高斯函数具有一些人们期望的数学特性, 3） 高斯系统时域与频域关系：f 0孑2） 示波器输出的响应是 系统各组成部分响应的合成 结果一一带来误差3） 当系统各单元的响应时间远远小于（<<0.01 ）被测系统的响应时间时，误差一般 <1%――工程上视为理想的4） 否则，误差增大：利用反卷积方法可以得到更准确的结果 卷积反卷积反卷积已知X 、H ，求Y1、 确定响应问题2、 常用于估计滤波作用3、 用卷积计算一一比较容易4、 Y — X 和H 之间的交叉频 谱5、 数字方法很容易实现各种 滤波器，如矩形滤波器，物 理上很难实现已知X 、Y ，求H1、 系统辨识冋题求系统传递函数2、 H=Y/X ，可以用数学计算 得到3、 但如X 不精确一一在零点 附近会产生很大误差4、 源和接收设备噪声一一小5、 或先进行滤波处理已知H 、Y ，求X1、 信号恢复问题2、 常用于原始信号通过已知 滤波器后，再重建3、 时域反射测量中，改善时 间和距离分辨力4、 对某一预定传输路径进行 均衡以便恢复原来的信号5、 H 在零点附近会产生很 大误差响应矗斛通函皱ffj畑、严 --------- 傅氏理变换孑 -------------------1ZWk 出［ --------- M 氐喪眺 ---------------------F 愉出城曲门"八第二章脉冲波形参数参数名称符号 定 义与 时 间 有 关 的 参 数脉冲前过渡时间（上升时间）脉冲幅度由10%上升到90%的一段过渡时间脉冲后过渡时间（下降时间）T f 脉冲幅度由90%下降到10%的一段过渡时间 脉冲宽度x在脉冲幅度为50%的两点之间的 时间脉冲周期T指一个脉冲波形上的 任意一点到相邻脉冲波形上的对应点 之间的时间脉冲宽度占有率S S=x /T2、 底量值、顶量值测定方法 密度分布平均数法；密度分布众数法；峰值法3、 RC 电路：过渡持续时间：T D =2.2RC = 2.2’系统带宽与过渡持续时间的关系： a 为半功率点处的角频率，即 3dBT D2.2 2.2 2 二 f °0.35 f 0对估计信号参数有用89、反卷积确定系统冲激响应的两种方法|输 入乂皿伸 氐唯換| ____________________________________ > 输 入频暗 皿丿切1基本脉冲术语•适于窄脉冲作者：哈尔滨工业大学一胡车（Copyright: HIT-CH4）n级咼斯系统：方和根准则T D =(T D12+T D22 +||«+TDn 丁［（RSS准则）5、示波器总的上升时间示波器系统总的上升时问2 2 2 12T总上升时间=（T i +T2 +—+T N）F3dB=0.35/ T 总上升时间6、非高斯系统参数估计1）当系统不是高斯系统时，RSS准则的精度与脉冲特性偏离高斯分布的程度有关2）当T F > > T S或波形的过冲和圆弧较小时，工程上认为RSS t则仍然是的精确的第三章快速变换与卷积（阅读PPT为主）1、N点的DFT计算量：N2次复数乘法X, N （N-1）次复数加法+2、FFT（A）时间抽取计算量：共需（N/2）log2N次乘，Nlog2N次加，共N/2个蝶形DIT:按在时域上输入序列次序的奇偶来抽取（分解）基本原理：DFT的计算量正比于N2, N小，计算量也就小将大点数DFT分解成若干小点数DFT组合，减少运算按时间序列奇偶抽取特点：原位计算、正序输出，倒序输入（码位倒序）、蝶形类型随迭代次数成倍增加（B）频率抽取：基本原理：DFT的计算量正比于N2, N 小,计算量也就小将大点数DFT分解成若干小点数DFT组合，减少运算时间序列对半分特点：共有M=log2N级运算，N/2个蝶形运算；正序输入，倒序输出；原位运算；蝶形类型随迭代次数成倍减少3、实输入序列FFT:同时计算两个实序列的FFT算法；用N点变换计算2N个样本点的变换采用DFT或FFT，作了如下处理：用离散采样信号的傅立叶变换来代替连续信号的频谱；用有限长序列来代替无限长离散采样信号，所以DFT或FFT得到的是傅立叶变换的一种逼近形式。

时域测量与频域测量测量被测物件在不同时间的特性，即把它看成是一个时间的函数f(t)来测量，称为时域测量。

例如，对图中a的信号f(t)可以用示波器显示并测量它的幅度、宽度、上升和下降时间等参数。

把信号f(t)输入一个网络，测量出其输出信号f(t)，与输入相比较而求得网络的传递函数h(t)。

这些都属於时域测量。

对同一个被测物件，也可以测量它在不同频率时的特性，亦即把它看成是一个频率的函数S(ω)来测量，这称为频域测量。

例如，对信号f(t)可以用频谱分析仪显示并测量它在不同频率的功率分布谱S(ω)，如图b。

把这个信号输入一个网络,测量出其输出频谱S′(ω)，与输入相比较而求得网络的频率回应G（ω）。

这些都属於频域测量。

用一个频率可变的正弦（单频）信号作输入，测量出在不同频率时网络输出与输入功率之比，也得到G(ω)。

这仍然是频域测量。

时域与频域过程或回应，在数学上彼此是一对相互的傅里叶变换关系，这里*表示卷积。

时域测量与频域测量互相之间有唯一的对应关系。

在这一个域进行测量，通过换算可求得另一个域的结果。

在实际测量中，两种方法各有其适用范围和相应的测量仪器。

示波器是时域测量常用的仪器，便於测量信号波形参数、相位关系和时间关系等。

频谱分析仪是频域测量常用的仪器，便於测量频谱、谐波、失真、交调等。

1.最简单的解释频域就是频率域，平常我们用的是时域，是和时间有关的，这里只和频率有关，是时间域的倒数。

时域中，X轴是时间，频域中是频率。

频域分析就是分析它的频率特性！2. 图像处理中：空间域，频域，变换域，压缩域等概念！只是说要将图像变换到另一种域中，然後有利於进行处理和计算比如说：图像经过一定的变换（Fourier变换，离散yuxua DCT 变换），图像的频谱函数统计特性：图像的大部分能量集中在低，中频，高频部分的分量很弱，仅仅体现了图像的某些细节。

2.离散傅立叶变换一般有离散傅立叶变换和其逆变换3.DCT变换示波器用来看时域内容，频普仪用来看频域内容！！！时域是信号在时间轴随时间变化的总体概括。

《电子测量技术》课程标准课程名称：电子测量技术 Electronic Measurement Technology课程性质：专业选修学分：2.5总学时：45，理论学时：36，实验(上机)学时：9适用专业：电子信息技术先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、微机原理一、教学目的与要求《电子测量技术》是电子信息、自动控制、测量仪器等专业的通用技术基础课程。

包括电子测量的基本原理、测量误差分析和实际应用，主要电子仪器的工作原理，性能指标，电参数的测试方法，该领域的最新发展等。

电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。

通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。

二、教学内容与学时分配三、各章节主要知识点与教学要求第1章序论第一节测量的基本概念一、测量的定义二、测量的意义三、测量技术第二节计量的基本概念一、计量二、单位和单位制三、计量标准四、测量标准的传递第三节电子测量技术的内容，特点和方法一、电子测量二、电子测量的内容和特点三、电子测量的一般方法第四节电子测量的基本技术一、电子测量的变换技术二、电子测量的放大技术三、电子测量的比较技术四、电子测量的处理技术五、电子测量的显示技术第五节本课程的任务重点：测量的基本概念、基本要素；单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。

难点：量值的传递准则教学要求：理解测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法。

理解计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。

理解测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。

理解电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。

第2章测量误差理论与数据处理第一节测量误差的基本概念一、有关误差的基本概念二、测量误差的基本表示方法第二节测量误差的来源与分类一、测量误差的来源二、测量误差的分类第三节测量误差的分析与处理一、随机误差的分析与处理二、系统误差的判断及消除方法三、粗大误差的分析与处理第四节测量误差的合成与分配一、测量误差的合成二、测量测量不确定度及其合成三、误差分配及最佳测量方案第五节测量数据处理一、有效数字处理二、测量结果的处理三、最小二乘法与回归分析重点：测量误差的分类估计和处理，系统误差和粗大误差的判断及处理，不确定度的评定方法。

频域反射测量技术频域反射测量技术（Frequency Domain Reflectometry，FDR）是一种用于测量电缆或导线中的反射信号的技术。

它基于电磁波在不同介质之间反射的原理，通过发送一个特定频率的高频信号，并利用接收到的反射信号分析电缆或导线中的参数和故障。

频域反射测量技术常用于电缆故障检测和定位、电缆长度测量、仿真模型验证等领域。

它通常使用时域反射分析仪（Time Domain Reflectometer，TDR）或频域反射分析仪（Frequency Domain Reflectometer，FDR）进行测量。

在测量过程中，高频信号被发送到测试电缆或导线的一端，这些信号在电缆或导线中传递，并在故障或接头等处发生反射。

通过分析接收到的反射信号的强度和相位，可以获取关于电缆或导线中的参数、故障位置和特性的信息。

频域反射测量技术具有高精度和高分辨率的优点，并且可以应用于不同类型的电缆或导线，包括电力电缆、通信电缆等。

它在电力、通信、交通等领域的电缆安装和维护中起着重要作用，可以提高工作效率和减少故障排查时间。

频域反射测量技术的原理是利用频率响应的分析来确定电缆或导线的特性。

当高频信号从测量设备发送到电缆或导线中时，信号会在电缆中的不同位置上发生反射。

反射信号的幅度和相位变化与电缆的特性和故障有关。

测量设备将发送一个特定频率的高频信号，该信号会沿着电缆或导线传播，并在终端或故障处反射回来。

设备接收到反射信号后，会分析信号的幅度和相位，以确定电缆中的反射位置和特性。

通过分析反射信号的幅度和相位，可以检测和定位电缆中的故障或接头连接问题。

例如，当信号遇到短路、开路、接头不良等问题时，会产生明显的反射信号，通过测量反射信号的强度和相位变化，可以确定故障的位置和类型。

频域反射测量技术可以应用于多种类型的电缆或导线，包括同轴电缆、双绞线、光纤等。

它的优点是可以提供高精度和高分辨率的测量结果，可以准确地定位和诊断电缆中的故障。

电子测量蒋焕文答案【篇一：电子测量教学大纲】class=txt>电子测量一、总体说明(一) 学时与学分本课程学时： 72学时(课内)本课程学分： 4学分(二) 授课对象电子类本科生(三) 先修课程电路理论、模拟和数字电子技术、信号与系统(四)教学目的《电子测量》是电子类专业的专业基础课，是实践性很强课程。

该课程涉电子技术、信号与系统的知识。

课程的任务是使学生通过学习掌握最基本的测量原理和测量方法；具备一定的误差分析和数据处理能力：对新技术在电子测量中的应用有一定的了解。

为学习后续课程打好基础。

二、主要内容及基本要求第一章测量误差理论与数据处理（12学时）主要内容1.1 测量误差的基本概念1.2 测量误差的估计和处理1.3 测量误差的合成和分配1.4 测量数据处理1.5 新型电力电子器件基本要求1.1 理解测量误差的基本概念，熟悉测量误差的分类1.2 熟悉误差的估计和处理方法1.3 了解测量误差的合成和分配原则1.4 掌握测量数据处理的基本方法1.5 了解新型电力电子器件的特点及其基本应用第二章示波测试和测量技术（12学时）主要内容2.1 示波测试的基本原理2.2 通用示波器2.3 取样技术在示波器中的应用2.4 示波器的多波形显示2.5 示波器的存贮和记忆2.6 示波器的使用基本要求2.1 掌握示波测试的基本工作原理2.2 掌握通用示波器的基本原理和电路组成2.3 了解取样技术在示波器中的应用2.4 了解示波器的多波形显示2.5 了解示波器的存贮和记忆原理及其应用2.6 掌握通用示波器的主要使用方法第三章频率与时间的测量（8学时）主要内容3.1 频率或时间的原始基准3.2 电子计数器测频方法3.3 电子计数器测周方法3.4 时间间隔的测量3.5 不同测量模式的测量误差3.6 标准频率源的测量基本要求3.1 了解频率和时间的原始基准3.2 掌握电子计数器测频法（测周法）的基本原理和应用。

3.3 掌握时间间隔的测量原理和方法3.4 了解不同测量模式的测量误差3.5 了解标准频率源的测量原理和方法第四章电压测量技术（8学时）主要内容4.1 电压测量的基本要求和基本的测量仪器4.2 交流电压的测量4.3 分贝的测量4.4 噪声的测量4.5 电压测量的数字化方法4.6 以电压测量为基础的数字仪表4.7 高频电压测量4.1 熟悉电压测量的基本要求，了解电压测量仪器的分类4.2 掌握交流电压的测量原理和方法4.3 掌握分贝的测量原理和方法4.4 掌握噪声的测量原理和方法4.5 熟悉电压测量的数字化方法4.6 熟悉以电压测量为基础的数字仪表的原理和组成4.7 了解高频电压测量的方法和测量标准第五章测量用信号源（10学时）主要内容5.1 正弦信号发生器5.2 频率合成式信号发生器5.3 频率合成器基本要求5.1 了解正弦信号发生器的分类，掌握正弦信号发生器的原理和组成 5.2 掌握频率合成式信号发生器的原理和组成5.3 熟悉频率合成器的原理和组成第六章频域测量（8学时）主要内容6.1 线性系统频率特性的测量6.2 网络分析仪6.3 白噪声在线性系统测试中的应用6.4 信号的频谱分析基本要求6.1 掌握线性系统频率特性的正弦测量、扫频测量、多频测量原理和测量方法6.2 熟悉网络分析仪的工作原理和主要用途，掌握s参数的测量方法6.3 了解白噪声在线性系统测试中的应用6.4 掌握频谱分析仪的原理和使用方法第七章智能仪器与自动测试系统（6学时）主要内容7.1 智能仪器7.2 个人测试仪器7.3 自动测试系统7.1 了解智能仪器和数字存贮示波器的组成和工作原理。