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第4章 时间与频率的测量(3)

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测频率的方法

测频率的方法

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。

电子测量技术课程教学大纲

电子测量技术课程教学大纲

《电子测量技术》课程教学大纲学时: 48 学分：2.5理论学时: 28 实验学时：20面向专业：电信工程/电信科技课程代码：先开课程：模拟电子技术、数字电子技术、概率论、信号与系统、微机原理课程性质：必修执笔人：车晓言代爱妮审定人：陈龙猛曹洪波第一部分：理论教学部分一、说明1、课程的性质、地位和任务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。

2、课程教学和教改基本要求(1)模块化、多层次教学方法(2)理论联系实际(3)互动式、开放式教学方法(4)课程组的教学方法研讨(5)考试方式的改革通过本课程的学习，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。

二、教学内容与课时分配第1章.测量的基本原理（4学时）（1）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。

（2）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。

（3）测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。

（4）电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。

重点:掌握测量与计量的基本概念，测量误差的概念与来源，测量的量值比较原理。

了解信息的获取原理，测量的基本实现技术。

难点：测量的量值比较原理第2章.测量方法与测量系统（2学时）（1）电子测量的意义、特点、内容。

（2）电子测量的基本对象——信号和系统的概念、分类。

（3）电子测量方法分类。

（4）测量系统的基本特性——静态特性和动态特性。

第4章-时间与频率测量-习题-答案

第4章-时间与频率测量-习题-答案

电子测量技术第四章（一）填空1、电子计数器的测周原理与测频相反，即由被测信号控制主门开通，而用晶振脉冲进行计数。

2、电子计数器测频的基本原理刚好与测周相反，即由___ _晶振 _____控制主门开门，而用被测信号进行计数。

3、测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越____大____，测量准确度越高。

4、测量周期时，通用计数器采用的闸门时间越____大____，测量准确度越高。

5、通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，量化误差对测周精确度的影响越小。

6、通用计数器测量频率时，被测信号周期越小，量化误差对测周精确度的影响越小。

7、在用通用计数器测量低频信号的频率时，为了减小测量误差，应采用测周法。

8、电子计数器测周时，选用的时标越小，则显示的位数越多，量化误差的影响就越大。

9、电子计数器的测量误差来源主要有触发误差、闸门时间误差和标准频率误差三种。

10、电子计数器的误差来源有___量化误差___、__标准频率误差__和___触发误差___；其中量化误差是主要来源，其绝对值恒为定值。

11、用电子计数器测量频率比时，周期小的信号应加到输入通道 A 。

用电子计数器测量频率，如闸门时间不变，频率越高，则测量误差越小；测量周期时，如时标（计数脉冲周期）不变，被测信号频率越高，则测量误差越大。

7、计数器测周的基本原理刚好与测频相反，即由_被测周期控制主门开门，而用_标准频率_进行计数。

（二）选择题1、通用计数器测量周期时由石英振荡器引起的主要是( C )误差。

A.随机B.量化C.变值系统D.引用2、下列选项中通用计数器不能测量的量是（ D ）A.频率B.相位C.周期D.电压3、在通用计数器测量低频信号的频率时，采用倒数计数器是为了( D )A.测量低频周期B.克服转换误差C.测量低频失真D.减小测频时的量化误差影响4、在电子计数法测量频率时，测量误差通常有两部分组成，分别是（ A ）误差和（ C ）误差。

A、量化B、触发C、标准频率5、通用计数器在测量频率时，当闸门时间选定后，被测信号频率越低，则（ C ）误差越大。

电子测量技术频率时间与相位测量

电子测量技术频率时间与相位测量
最后还要指出，时间标准就是频率标准，这是因为频 率与时间互为倒数。
第7页
电子测量原理
6.1.3 频率（时间）测量方法
1.直读法 在工程中，工频信号的频率常用电动系频率表进行测 量，并用电动系相位表测量相位，因为这种指针式电工仪 表的操作简便、成本低，在工程测量中能满足其测量准确 度。这种电动系频率表和相位表，可见本书第二章。 2.电路参数测量法 通过测量电路参数达到测量频率目的的方法有两种。 首先是电桥法，把被测信号作为交流电桥的电源，调节桥 臂参数使电桥平衡，由平衡条件可得出被测频率的结果。
图6-4中各处信号的波形关系，可见图6-5 所示。图中 的被测信号为正弦波形，整形后只是在过零变正的瞬间产 生脉冲，而且一个周期只产生一个脉冲。
第23页
电子测量原理
6.2.4 误差分析
由式（6-6）可得：
dfx dNdTs fx N Ts
（6-7）
最大误差： d ffxx ma x(d NN d T ssT )(|N||T|) （6-8）
第19页
电子测量原理
6.2.2 电子计数器测频的组成框图
电子计数器的组成框图见图6-4所示
fx
放大
整形
闸门
十进制 计数器
译码 显示
门控
晶振
1ms
K
10S 1s
10ms 0.1s
时标
放大 整形
十进分频
图中各电路的作用如下： 放大整形：放大是对小信号而言，整形是将各种被测
波形整形成脉冲（如采用施密特电路）。 晶振：石英晶体振荡器，产生频率非常稳定的脉冲信
第4页
电子测量原理
6.1.2 频率或时间标准
人们早期根据在地球上看到太阳的“运动”较为均匀 这 一现象建立了计时标准，把太阳出现于天顶的平均周期（ 即平均太阳日）的86400分之一定为一秒，称零类世界时 （记作UTo），其准确度在10-6量级。考虑到地球受极运 动（即极移引起的经度变化）的影响，可加以修正，修正 后称为第一世界时（记作UT1）。此外，地球的自转不稳 定，进行季节性、年度性变化校正，引出第二世界时（记 作UT2），其稳定度在3×10-8。而公转周期却相当稳定， 于是人们以1900回归年的31556925.9747分之一作为历书时 的秒（记作ET），其标准度可达±1×10-9。

第五章频率及时间测量

第五章频率及时间测量

的相对误差。
25
第五章 时间、频率和相位的测量
将式
N 1 1 、 T fc 代入式
N
N
f xT T
fc
f x N T
fx
N
T
得
f x 1 fc
fx
f xT fc
（5.2-11）
若考虑极限情况，测量频率的最大相对误差应写为
f x fx
1 f xT
fc fc
（5.2-12）
由上式可看出：提高频率测量的准确度措施是：
2
第五章 时间、频率和相位的测量
时间的定义： 2)、原子时（AT）： 秒定义为：“秒是铯133原子（Cs133）基态的两个超
精细能级之间跃迁所对应的辐射的9 192 631 770个周 期所持续的时间。” 误差：10－14 3)、协调世界时 (UTC):
采用原子时的速率（对秒的定义）通过闰秒方法使原 子时和世界时接近的时间尺度。是一种折衷的产物。
28
第五章 时间、频率和相位的测量
本例如选T＝10 s，则仪器显示为0 000．000 0 kHz， 把最高位丢了。造成虚假现象。原因是由于实际的仪 器显示的数字都是有限的，而产生了溢出造成的。
所以，选择闸门时间的原则是： 在不使计数器产生溢出现象的前提下，应取闸门 时间尽量大一些，减少量化误差的影响，使测量的准 确度最高。
T Tx
△t1
△t2
图5.2-2 脉冲计数误差示意图
19
第五章 时间、频率和相位的测量
下图T为计数器的主门开启时间，Tx为被测信号周期， Δt1为主门开启时刻至第一个计数脉冲前沿的时间(假设 计数脉冲前沿使计数器翻转计数)，Δt2为闸门关闭时刻 至下一个计数脉冲前沿的时间。设计数值为N(处在T区

古天祥电子测量原理古天祥版各章习题附详细答案

古天祥电子测量原理古天祥版各章习题附详细答案

古天祥电子测量原理古天祥版各章习题附详细答案(总31页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第一章测量的基本原理一、填空题1 ．某测试人员在一项对航空发动机页片稳态转速试验中，测得其平均值为 20000 转 / 分钟（假定测试次数足够多）。

其中某次测量结果为 20002 转 / 分钟，则此次测量的绝对误差△x ＝ ______ ，实际相对误差＝ ______ 。

答案：2 转 / 分钟，％。

2 ．在测量中进行量值比较采用的两种基本方法是 ________ 和 ________ 。

答案：间接比较法，直接比较法。

3 ．计量的三个主要特征是 ________ 、 ________ 和 ________ 。

答案：统一性，准确性，法律性。

4 ． ________ 是比较同一级别、同一类型测量标准的一致性而进行的量值传递活动。

答案：比对。

5 ．计算分贝误差的表达式为，其中称为 ______ 。

答案：相对误差6 ．指针偏转式电压表和数码显示式电压表测量电压的方法分别属于 ______ 测量和______测量。

答案：模拟，数字7 ．为了提高测量准确度，在比较中常采用减小测量误差的方法，如 ______ 法、 ______法、 ______ 法。

答案：微差、替代、交换二、判断题：1 ．狭义的测量是指为了确定被测对象的个数而进行的实验过程（）答案：错2 ．基准用来复现某一基本测量单位的量值，只用于鉴定各种量具的精度，不直接参加测量。

答案：对3 ．绝对误差就是误差的绝对值（）答案：错4 ．通常使用的频率变换方式中，检波是把直流电压变成交流电压（）答案：错5 ．某待测电流约为 100mA 。

现有两个电流表，分别是甲表：级、量程为 0~400mA ；乙表级，量程为 0~100mA 。

则用甲表测量误差较小。

答案：错6 ．在电子测量中，变频是对两个信号的频率进行乘或除的运算。

时间频率

时间频率

f＝N/T
◆时间与频率的关系：可以互相转换。
第3页
电子测量原理
2) 时频测量的特点
◆最常见和最重要的测量
时间是7个基本国际单位之一，时间、频率是极为重要 的物理量，在通信、航空航天、武器装备、科学试验、 医疗、工业自动化等民用和军事方面都存在时频测量。
◆测量准确度高
时间频率基准具有最高准确度（可达10-14），校准 （比对）方便，因而数字化时频测量可达到很高的准确 度。因此，许多物理量的测量都转换为时频测量。
电子测量原理
第四章 时间与频率的测量
4.1
4.2 4.3
概述
时间与频率的原始基准 频率和时间的测量原理
4.4
4.5
电子计数器的组成原理和测量功能
电子计数器的测量误差
第1页
电子测量原理
4.1 概述
4.1.1 时间、频率的基本概念
1）时间和频率的定义
2）时频测量的特点
3）测量方法概述
4.1.2 电子计数器概述
第14页
电子测量原理
2）原子时标
原子时标的定义
1967年10月，第13届国际计量大会正式通过了 秒的新定义：“秒是Cs133原子基态的两个超精细 结构能级之间跃迁频率相应的射线束持续 9,192,631,770个周期的时间”。
1972年起实行，为全世界所接受。秒的定义由 天文实物标准过渡到原子自然标准，准确度提高 了4~5个量级，达5×10-14(相当于62万年±1秒)， 并仍在提高。
第9页
电子测量原理
3）电子计数器的发展
◆测量方法的不断发展：模拟数字技术智能化。 ◆测量准确度和频率上限是电子计数器的两个重要 指标，电子计数器的发展体现了这两个指标的不 断提高及功能的扩展和完善。 ◆ 例子：

《频率时间的测量》

《频率时间的测量》
到t2时刻之间的时间间隔，表示矩形脉 冲持续的时间长度。
0
t1 Δt
t2
t
由此可见，“时刻”和“间隔”二
者的含义和测量方法都是不同的。
Page 4
6.1.1 时间和频率的基本概念
频率的定义和标准
基本定义
事物在1秒钟内完成的周期性变化
的次数叫做频率，常用 f 表示。
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5
6.1.1 时间和频率的基本概念
fc（周期为Tc）有关。理论上可以证明，闸门时间的相对误差ΔT/T在数值上 等于晶振频率的相对误差Δfc /fc，即： T f c
T fc
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28
6.2.2 电子计数法测频的误差分析
电子计数法测频的相对误差公式
f c f x 1 (| || |) fx f xT fc
从上式可知，为了减小电子计数法的测量误差，应该采取以下
(μs) 、纳秒(ns) 和皮秒(ps) 。
它们的换算关系是：1s = 103ms = 106μs = 109ns = 1012ps
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3
6.1.1 时间和频率的基本概念
从科学意义上讲，时间的实际上有 两个含义： 1.时刻； 2.时间的间隔。
u
如图所示，t1是矩形脉冲开始的时刻，
t2是消失的时刻。而Δt= t1-t2是指t1时刻
第六章 频率测量
6.1 概述
6.1.1 时间和频率的基本概念
时间的定义和标准
基本定义
时间是国际单位制中的七个基 本物理量之一，它的基本单位是秒， 用s表示。
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2
6.1.1 时间和频率的基本概念
早期一般把地球自转一周所需的时间定为一天，而它的1/86400 则定义为1秒，这种方法由于自转速度受到季节等因素的影响，需要 经常进行修正。 后来则出现了以原子秒（ Atomic seconds ）为基础的时间标准， 定义1秒为铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁的辐射9292631770 个周期的时间，其准确度可达到2×10-11。 在电子电器测量中，往往使用较小的单位，如毫秒(ms)、微秒

第4章 时间与频率的测量

第4章 时间与频率的测量

4.4 通用计数器 4.4.1 通用电子计数器的基本组成 4.4.2 电子计数器的使用 4.4.3 通用电子计数器的测量功能 4.5 其他测量频率的方法 4.5.1 电桥法测频 4.5.2 谐振法测频 4.5.3 频率-电压转换法测量频率 4.5.4 拍频法测频 4.5.5 差频法测频 4.5.6 用示波器测量频率
=
±⎜⎜⎝⎛
1 10n Tx
fc
+
1
2 ×10n π
× Vn Vm
+
Δf c fc
⎟⎟⎠⎞
（4-16）
（2）采用多周期测量可提高测量准确度；
（3）提高标准频率，可以提高测周分辨力；
（4）触发转换误差与被测信号的信噪比有关，信噪比越 高，触发转换误差越小。测量过程中尽可能提高信噪 比 Vm /Vn 。
整形
送主门的一
0
t
个输入端。
微分
0
t
图4-6 输入电路工作波形图
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。它一般由计数电路、 逻辑控制电路、译码器和显示器组成。
4)控制电路
控制电路的作用是产生各种控制信号， 去控制各电路单元的工作，使整机按 一定的工作程序完成自动测量的任务。 在控制电路的统一指挥下，电子计数 器的工作按照“复零一测量—显示”的 程序自动地进行，其工作流程如图4.6 所示。
在测频时，主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相 关的，即是说它们在时间轴上的相对位置是随机的。这样，既 便在相同的主门开启时间T，计数器所计得的数却不一定相同。 可能多1个或少1个的±1误差，这是频率量化时带来的误差故 称量化误差，又称脉冲计数误差或±1误差。

频率时间间隔测量原理

频率时间间隔测量原理

频率时间间隔测量原理
频率时间间隔测量原理是通过测量事件发生的时间间隔来计算出事件的频率。

该原理适用于各种领域，如物理学、电子学、计算机科学等。

在物理学中，频率是指单位时间内事件发生的次数。

通过测量事件的时间间隔，我们可以计算出事件的频率。

例如，假设我们想测量一个摆动钟的频率，我们可以开始计时，然后记录摆钟完成一次摆动所经过的时间。

通过将这个时间除以一秒，我们就可以得到摆钟的频率。

在电子学中，频率是指电信号的周期性变化。

通过测量电信号的时间间隔，我们可以计算出电信号的频率。

例如，在无线电中，我们可以通过测量电磁波的周期性变化来计算出无线电波的频率。

在计算机科学中，频率是指计算机处理指令的速度。

通过测量计算机执行指令的时间间隔，我们可以计算出计算机的时钟频率。

例如，我们可以通过测量计算机执行一条指令所需的时间来计算出计算机的时钟频率。

频率时间间隔测量原理是基于时间的。

通过测量一系列事件的时间间隔，我们可以计算出事件的频率。

这个原理在许多领域都有广泛的应用，可以帮助我们了解事物的运动规律、电信号的变化规律以及计算机的性能等。

电子测量与仪器重点与例题

电子测量与仪器重点与例题

电⼦测量与仪器重点与例题电⼦测量与仪器第⼀章绪论⼀、本章考点1、电⼦测量的定义、特点、性质电⼦测量泛指以电⼦技术为基本⼿段的⼀种测量技术电⼦测量的内容包括：电能量测量、电信号测量、电路元器件参数测量、电⼦设备性能测量、⾮电量测量电⼦测量的特点：测量频率范围宽、测量量程宽、测量⽅便灵活、测量速度快、可实现遥测、易于实现测量智能化和⾃动化2、计量的基本概念和特点计量是利⽤技术和法制⼿段实现单位统⼀和量值准确可靠的测量计量有三个主要特性：统⼀性、准确性和法制性⼆、相关习题1、计量是利⽤技术和法制⼿段实现统⼀和准确的测量。

2.电⼦测量的内容包括电能量测量、电信号测量、电⼦元件参数测量、电⼦电路性能测量和特性曲线测量五个⽅⾯。

电能量的测量、电⼦元器件参数的测量、电信号的特性和质量的测量、电路性能的测量、特性曲线的测量3.电⼦测量按测量的⽅法分类为直接测量、间接测量和___组合测量_三种。

直接测量、间接测量、组合测量；4.计量基准⼀般分为___国家_____基准、副基准和___⼯作____基准。

国家⼯作5 ．下列各项中不属于测量基本要素的是 __测量误差__ 。

A 、被测对象B 、测量仪器系统C 、测量误差D 、测量⼈员6、下列测量中属于电⼦测量的是（⽤数字温度计测量温度）A、⽤天平测量物体的质量B、⽤⽔银温度计测量温度C、⽤数字温度计测量温度D、⽤游标卡尺测量圆柱体的直径7、下列测量中属于间接测量的是（⽤电压表测量已知电阻上消耗的功率）A、⽤万⽤欧姆挡测量电阻B、⽤电压表测量已知电阻上消耗的功率C、⽤逻辑笔测量信号的逻辑状态D、⽤电⼦计数器测量信号周期8．狭义的测量是指为了确定被测对象的个数⽽进⾏的实验过程（）错9．从⼴义上说，电⼦测量是泛指以电⼦科学技术为⼿段⽽进⾏的测量，即以电⼦科学技术理论为依据，以电⼦测量仪器和设备为⼯具，对电量和⾮电量进⾏的测量。

（）对第⼆章误差与不确定度（重点）第三章1.误差①相对误差定义、计算等。

第4章3 频率特性分析系统性能

第4章3 频率特性分析系统性能

二阶系统开环频率特性与动态性能的关系
二阶系统开环频率特性为
jω
(
ω n2 jω + 2 ζ ω n )
1. 二阶系统 与系统平稳性的关系 二阶系统γ与系统平稳性的关系 当ω =ω c时,A(ω c)=1，据此求出： ，据此求出：
ωc =
− 2ζ
2
+
4ζ
2ζ
4
+ 1 ⋅ω n
γ = arctan
−
−2ζ 2 + 4ζ 4 + 1
3.II型系统 （二阶无差度系统） 型系统 二阶无差度系统）
II型系统的 ω)如图所示，开环积分环节的个数 型系统的L( 如图所示 开环积分环节的个数v=2，低频渐近 如图所示， 型系统的 ， 线表达式为 L(ω)=20lgK-40lgω 低频渐近线的斜率为-40dB/dec 低频渐近线的斜率为
1）ω=1时，低频渐近线或者延长线上有 ） 低频渐近线或者延长线上有L(1)= 20lgK。 。 2）K值可由低频渐近线或者延长线与频率轴的交点来确定。 值可由低频渐近线或者延长线与频率轴的交点来确定。 ） 值可由低频渐近线或者延长线与频率轴的交点来确定 L(ω)=20lgK-40lgω=0 解之得： 解之得： L(ωk)=0时,有K=ωk2。
3开环对数幅频特性L(ω)高频段与系统抗干扰性能的关 开环对数幅频特性 高频段与系统抗干扰性能的关 系
一、高频段与系统动态性能的关系
从图中可以看出，三个系统的低频段与中频段完全相同， 高频段的衰减速度有所差别。 从图中可以看出，三个系统的低频段与中频段完全相同，仅高频段的衰减速度有所差别。 低频段与中频段完全相同 高频信号有较强的抑制能力， 由于系统1在高频段的衰减速度最快，说明系统对高频信号有较强的抑制能力 在高频段的衰减速度最快 由于系统 在高频段的衰减速度最快，说明系统对高频信号有较强的抑制能力，对于输 入信号中的高频分量不能很好地复现，因此，高频段的幅值， 入信号中的高频分量不能很好地复现，因此，高频段的幅值，直接反映系统对高频干扰 的抑制能力。高频段的分贝越低，系统的抗干扰能力越强。 的抑制能力。高频段的分贝越低，系统的抗干扰能力越强。 由于系统开环波德图高频段的转折频率远离中频段穿越频率， 由于系统开环波德图高频段的转折频率远离中频段穿越频率，因此对系统的主要动 态性能指标（ 态性能指标（ts与σ%）影响较小。 ）影响较小。

第四章：时间和频率测量技术

第四章：时间和频率测量技术

(一)时间、频率和周期的基本概念
时间是国际单位制中7个基本物理量之一。它的基本 单位是秒。“时间”有两个含义，一是指“时刻”， 指某事件发生的瞬间。二是指“间隔”，即两个时刻 之间的间隔，表示该事件持续了多久。
频率定义:为相同的现象在单位时间内重复出现的次 数。
f 1/ T 周期:则是指出现相同现象的最小时间间隔。
4．2．1 电子计数器主要电路技术
(一)电路组成及各部分作用: 电子计数器由输入电路、计数显示电路、标准 时间产生电路、逻辑控制电路构成。 1、输入电路：又称为输入通道。其作用是接 受被测信号，并对它进行放大和整形然后送入 主门（闸门）。一般设置2个或3个输入通道， 记作A、B、C。A通道用于测频、自校；B通 道用于测周；B、C通道合起来测时间间隔；A、 B通道合起来测频率比。
秒是 C s 原子基态的两个超精细结构能级 [ F 4, mF 0 ]和[ F 3, mF 0 ]之间跃迁频 率相应的射线束持续9192631770个周期的时间”。 以此为标准定义出的时间标准称为原子时秒。
133
3、协调世界时（UTC）秒： 协调世界时“秒”是原子时和世界时折 中的产物，即用闰秒的方法来对天文时进 行修正。这样，国际上则可采用协调世界 时来发送时间标准，既摆脱了天文定义， 又使准确度提高4—5个数量级。现在，各 国标准时号发播台所发送的就是世界协调 时，我国的中国计量科学院、陕西天文台、 上海天文台都建立了地方原子时，参加了 国际原子时（ATI），与全世界200多台原 子钟连网进行加权修正，作为我国时间标 准由中央人民广播电台发布。
现在已明确:时间标准和频率标准具有同一 性，可以用时间标准导出频率标准，也可 由频率标准导出时间标准，故通常统称为 时频标准。

第四章频率和相位的测量

第四章频率和相位的测量
cos I2cos cos( ) I1cos() 配置电路阻抗，使I1 I2 ( 为U与I1 的相位差， 为两 个可动线圈的夹角)，可得 如果按相位角刻度，则分度 均匀，如按cos 刻度，分度将是不均匀的。
三、电动系三相相位表
• 电动系三相相位表与电动系单相相位表的结构完 全相同，只是两个可动线圈所连接的元件不同， 单相相位表接R、L元件，而三相相位表两路都是 接电阻，分别为：R1、R2 。
3.量化误差：
• 计数闸门开启时间不刚好是被测信号周期的整数 倍，而且脉冲到达时刻不刚好是闸门开启时刻， 因此在相同的开启时间内，可能会有正负一个数 的误差。
量化误差示意图
计数闸门开启时间 不刚好是被测信号周期 的整数倍造成的量化误 差。
在时间 T 内脉冲个 数为7.5,测出数可能为6。
计数开始不刚好是第 一个脉冲到达时刻，造成 的量化误差。
I
I1
I2
U1 R1
U2 R2
• 式中U0、U1值与u、I 相位差有关。因此可根据检 流计的电流值测得相位差。
分析 1、当 u、i 同相时变换式相位表波形
2、当 u、i 相位差为 90°时变换式相位表波形
1、当 u、i 同相时变换式相位表波形
1.只有u1正半波，才能有电流通过VD5、VD6形成压降U1 、U2如 图中红线所示。
• (3)控制电路
– 控制电路在所选择的基准时间内打开主闸门，允许整 形后的被测脉冲信号输入到计数器中。
• (4)计数器和显示器
– 对控制门输出的信号进行计数，并显示计数值。
通用计数器的基本组成和工作方式
通用计数器一般都具有测频和测周两种方式。基本 组成
如图所示。
如图中A输入端(fA=fx)，晶振标准频率fc信号接到B输入端 (fB=fc)，则计数器工作在测频方式，此时：

第4章控制系统的频率特性4.3对数坐标图

第4章控制系统的频率特性4.3对数坐标图

90 当有两个微分环节时，斜率
为40dB/dec，相位为180°。
当有n个微分环节时，斜率 为n×20dB/dec，相位为n×90°。
微分环节的Bode图
采用MATLAB绘制微分环节的Bode图：
G1=tf([1,0],[1]); G2=tf([1,0,0],[1]); G3=tf([1,0,0,0],[1]); G4=tf([1,0,0,0,0],[1]); w=logspace(-1,1,100); bode(G1,G2,G3,G4,w); grid;
arctg
2 T 1 T 2 2
,
1 T
180
arctg
2 T 1 T 2
2
,
1 T
对上述两个图的坐标进行对数变换，如下图所示，称为频率 特性的对数坐标图。因为此种图示方法由Bode提出，所以又被称 为Bode图。
A
1
1 T 2 2 2 2T2
arctg
2 T 1 T 2 2
（3）微分环节
传递函数 G( s ) S
L( )(dB)
频率特性 G( j ) j 20
0 0.1 1
对数幅频特性
20
20dB / dec
微分环节
(rad / s)
10
L( ) 20 lg A( )
20 lg
( )(deg)
对数相频特性 ( ) 90
90 0 0.1
微分环节
1
10
(rad / s)
2
2
4.3.1 典型环节的Bode图
① 比例环节 ② 积分环节 ③ 微分环节 ④ 一阶惯性环节 ⑤ 一阶微分环节 ⑥ 二阶振荡环节 ⑦ 二阶微分环节 ⑧ 延迟环节

电子测量蒋焕文答案

电子测量蒋焕文答案

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。

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◆下图为频率测量时量化误差的示意图。 下图为频率测量时量化误差的示意图 示意图。
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电子测量原理
1）量化误差
如图，对同一被测信号，在相同的闸门时间内，计数结 如图，对同一被测信号，在相同的闸门时间内， N 果不同。根据频率定义，准确的fx应为 果不同。根据频率定义，准确的fx应为 f x =
Ts + ∆t1 − ∆t2
∆f x ±1 = = ±1 × 10 −6 f x 1 × 1 × 10 6
若 Ts 增加为10s ， 则计数值增加10 倍 ， 相应的测频误差也 增加为10 10s 则计数值增加10 10倍 降低10 10倍 但测量时间将延长10 10倍 降低10倍，为±1×10－7，但测量时间将延长10倍。 注意：该例中 ， 当选择闸门时间 Ts ＝ 1s 时 ， 要求标准频率误 注意 ： 该例中， 当选择闸门时间T 差优于± 即比量化误差高一个数量级） 否则， 差优于±1×10－7 （即比量化误差高一个数量级），否则， 标准频率误差在总测量误差中不能忽略。 标准频率误差在总测量误差中不能忽略。
◆为减小量化误差，应增加计数值N，但也需注意不可使其 为减小量化误差，应增加计数值N
溢出。 溢出。 例如：一个6位的计数器，最大显示为999999,当用 =1us的时标测 当用T 例如：一个6位的计数器，最大显示为999999,当用T0=1us的时标测
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量Tx=10s(fx=0.1Hz)时,应显示“10000000”us或“10.000000”s,显然溢 Tx=10s(fx=0.1Hz)时 应显示“10000000”us或 10.000000”s,显然溢 出。
◆中界频率fm的确定 中界频率f
m
量化误差取决于计数值N 量化误差取决于计数值N，测频时 Ts Tm 令两式相等，并用T 表示Tx： 令两式相等，并用Tm表示Tx： = T T
0
N=
Ts Tx ;
测周时
N=
Tx T0
。
于是，有： m = TsT0 或 于是， T
fm =
1 TsT0
例：若Ts=1s,T0=1us，则fm=1kHz,在该频率上,测频与测周的量化误差相等。 =1us， =1kHz,在该频率上 测频与测周的量化误差相等。 在该频率上,
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电子测量原理
4.5.2 频率测量的误差分析
2）量化误差的影响 ∆f 从频率测量的误差表达式： ◆从频率测量的误差表达式： f
可知，量化误差为 ∆ N 可知，
N
1 ∆f = ± + c T f fc x s x 1 ± 1 = ± = N Ts fx
x
它是频率测量的主要误差（标准频率误差一般可忽略）。 它是频率测量的主要误差（标准频率误差一般可忽略）。 为减小量化误差，需增大计数值N：增大闸门时间Ts或在 为减小量化误差，需增大计数值N 增大闸门时间Ts或在 相同的闸门时间内测量较高的频率可得到较大的N 较高的频率可得到较大的 相同的闸门时间内测量较高的频率可得到较大的N。 测量速度， ◆但需注意：增大闸门时间将降低测量速度，并且计数值 但需注意：增大闸门时间将降低测量速度 的增加不应超过计数器的计数容量 的增加不应超过计数器的计数容量，否则将产生溢出 计数容量， 高位无法显示）。 （高位无法显示）。 例如：一个6位的计数器，最大显示为999999，当用Ts=10s的闸门 例如：一个6位的计数器，最大显示为999999，当用Ts=10s的闸门
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电子测量原理
4.5.1 测量误差的来源
1）量化误差 什么是量化误差：由前述频率测量fx=N/Ts=Nfs和周期 ◆什么是量化误差：由前述频率测量fx=N/Ts=Nfs和周期
测量Tx=NT 可见，由于计数值N为整数，fx和Tx必然 测量Tx=NT0，可见，由于计数值N为整数，fx和Tx必然 产生“截断误差” 该误差即为“量化误差” 产生“截断误差”，该误差即为“量化误差”。也称为 误差” 它是所有数字化仪器都存在的误差。 “±1误差”，它是所有数字化仪器都存在的误差。
1 ∆f x ∆f = ± + c T f fx fc s x
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fs
=
∆f c fc
电子测量原理
1）误差表达式
误差曲线
分析：误差曲线直观地表示了测频误差与被测频率fx 测频误差与被测频率fx 分析：误差曲线直观地表示了测频误差与被测频率
和闸门时间Ts的关系 fx愈大则误差愈小 和闸门时间Ts的关系。fx愈大则误差愈小，闸门时间愈大 的关系。 愈大则误差愈小， 误差也愈小，并且，测频误差以标准频率误差为极限。 误差也愈小，并且，测频误差以标准频率误差为极限。
T0 kTc k
k ∆Tc ∆f ∆T k =± ± = ± + c 所以， 所以， T f Tx Tx f c Tc fc x c
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电子测量原理
4.5.3 周期测量的误差分析
2）量化误差的影响 由测周的误差表达式： ◆由测周的误差表达式：
k ∆Tc ∆f c ∆T k =± ± = ± T f + f Tx Tx f c Tc c x c
其中，第一项即为量化误差。它表示Tx愈大（被测信号 量化误差。 愈大（ 其中，第一项即为量化误差 它表示Tx愈大 的频率愈低），则量化误差愈小，其意义为Tx愈大则计 ），则量化误差愈小 的频率愈低），则量化误差愈小，其意义为Tx愈大则计 入的时标周期数N愈大。另外，晶振的分频系数k愈小， 入的时标周期数N愈大。另外，晶振的分频系数k愈小， 则时标周期愈小，在相同的Tx内计数值愈大 内计数值愈大。 则时标周期愈小，在相同的Tx内计数值愈大。 此外，第二项为标准频率误差 标准频率误差， 此外，第二项为标准频率误差，通常也要求小于测量误 差的一个数量级，这时就可作为微小误差不予考虑。 差的一个数量级，这时就可作为微小误差不予考虑。
◆如图。周期为Tx的输 如图。周期为T
入信号，触发电平在 入信号， 但在A A1点，但在A1’点上有 干扰信号(幅度V 干扰信号(幅度Vn)。 提前触发,周期T 提前触发,周期Tx Tx’。
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电子测量原理
4.5.1 测量误差的来源
3）标准频率误差
机内时基（闸门时间）和时标是频率和时间间隔测量的 机内时基（闸门时间） 参考基准，它们由内部晶体振荡器（标准频率源） 参考基准，它们由内部晶体振荡器（标准频率源）分频 或倍频后产生。因此， 或倍频后产生。因此，其准确度和测量时间之内的短期 稳定度将直接影响测量结果。 稳定度将直接影响测量结果。 将直接影响测量结果 通常，要求标准频率误差小于测量误差的一个数量级。 标准频率误差小于测量误差的一个数量级。 通常，要求标准频率误差小于测量误差的一个数量级 因此，内部晶振要求较高稳定性。若不能满足测量要求， 因此，内部晶振要求较高稳定性。若不能满足测量要求， 还可外接更高准确度的外部基准源 外部基准源。 还可外接更高准确度的外部基准源。
式中， 式中，
( 即， N − 1)Tx ≤ Ts + ∆t1 − ∆t2 ≤ ( N + 1)Tx 或
N −1 ≤ Ts + ∆t1 − ∆t2 ≤ N +1 Tx
因此，量化误差的影响相当于计数值N的“±”个字。 个字。 因此，量化误差的影响相当于计数值N
◆
服从均匀分布。 服从均匀分布。
∆t1、∆t2
∆f x ∆N ∆f s = + fx N fs
∆ 式中， N 即为±1误差，其最大值为 ∆N = ±1,而 式中， 即为± 误差，
N=
Ts = Ts f x Tx
由于fs由晶振(fc)分频得到， fs=fc/k， 由于fs由晶振(fc)分频得到，设fs=fc/k，则 ∆f s fs由晶振(fc)分频得到 于是，频率测量的误差表达式可写成： 于是，频率测量的误差表达式可写成：
分别为量化误差和时标周期误差。 分别为量化误差和时标周期误差。
为晶振周期， 为倍频或分频比 为倍频或分频比)， 由 T0 = kTc (Tc为晶振周期，k为倍频或分频比 ， 为晶振周期
∆T0 ∆Tc ∆f = =− c 有： T T fc 0 c
而计数值N为 而计数值 为： N = Tx = Tx = Tx f c
测量fx=1MHz时 应显示“1000000.0”Hz或 测量fx=1MHz时,应显示“1000000.0”Hz或1.0000000”MHz ,显然溢出。 ,显然溢出 显然溢出。
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电子测量原理
4.5.2 频率测量的误差分析
3）实例分析
[例] 被测频率fx＝1MHz，选择闸门时间Ts＝1s，则由±1误差 被测频率f MHz，选择闸门时间T 则由± 产生的测频误差(不考虑标准频率误差) 产生的测频误差(不考虑标准频率误差)为：
电子测量原理
4.5.3 周期测量的误差分析
3）中界频率 测频时，被测频率f 愈低，则量化误差愈大； ◆测频时，被测频率fx愈低，则量化误差愈大；
测周时，被测频率fx愈高，则量化误差愈大。 测周时，被测频率f 愈高，则量化误差愈大。 可见，在测频与测周之间，存在一个中界频率f 可见，在测频与测周之间，存在一个中界频率fm， 应采用测频； 应采用测周方案。 当fx>fm时，应采用测频；当fx<fm时，应采用测周方案。
◆产生原因：量化误差并非由于计数值N的不准确（也并非 产生原因：量化误差并非由于计数值N的不准确（
标准频率源fs或时标 的不准确）造成。而是由于 标准频率源fs或时标T0的不准确）造成。而是由于闸门开 或时标T 由于闸门开 启和关闭的时间与被测信号不同步引起（ 启和关闭的时间与被测信号不同步引起（亦即开门和关 门时刻与被测信号出现的时刻是随机的）， ），使得在闸门 门时刻与被测信号出现的时刻是随机的），使得在闸门 开始和结束时刻有一部分时间零头 时间零头没有被计算在内而造 开始和结束时刻有一部分时间零头没有被计算在内而造 成的测量误差。 成的测量误差。