第章 时间频率测量.pptx

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概述
频率和时间的测量原理
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
高分辨时间和频率测量技术
频率稳定度测量和频率比对
一、时间、频频率的基本概念念
1、时间和和频率的定义义
时间有两个含含义:
“时刻”:即某个事件何何时发生;
“时间间隔””:即某个时间相相对于某一时时刻持续了多多久。
◆频率的定义::周期信号在单单位时间(1s)内的变变化次数(周周期数)。如如果在一定时间间隔T内周期信号重重复变化了N次,则频率可表表达为:
f=N/T
◆时间与频率率的关系:可以互相转换换。
§
2、时频测测量的特点
◆最常见和最最重要的测量量
时间是7个基基本国际单位位之一,时间间、频率是极极为重要的物物理量,在通通信、航空航航天、武器装装备、科学试试验、医疗、、工业自动化化等民用和军事方方面都存在时时频测量。
◆测量准确度高高
时间频率基准准具有最高准准确度(可达10-14),校准(比比对)方便,,因而数字化化时频测量可可达到很高的的准确度。因因此,许多物理量的的测量都转换换为时频测量量。
◆自动化程度高高
◆测量速度快
3、测量方法法概述
◆频率的测量方方法可以分为为:
差频法
拍频法
示波法
电桥法
谐振法
比较法
直读法
李沙育图形法
测周期法
模拟法
频率测量方法
数字法
电容充放电法
电子计数器法
各种测量方法法有着不同的实现原原理,其复杂程度度不同。
各种测量方法法有着不同的测量准准确度和适用用的频率范围围。
数字化电子计数器法法是时间、频率率测量的主要要方法,是本本章的重点。。
二、电子计计数器概述
1、电子计数数器的分类
◆按功能可以分分为如下四类类:
(1)通用计数器:可测量频率、、频率比、周周期、时间间间隔、累加计计数等。其测测量功能可扩扩展。
(2)频率计数器:其功能限于测测频和计数。。但测频范围往往往很宽。
(3)时间计数器:以时间测量为为基础,可测测量周期、脉脉冲参数等,,其测时分辨辨力和准确度度很高。
(4)特种计数器:具有特殊功能能的计数器。。包括可逆计数数器、序列计计数器、预置置计数器等。。用于工业测测控。
按用途可分为为:
测量用计数器器和控制用计计数器。
按测量范围可可分为:
(1)低速计数器(低于10MHz)
(2)中速计数器(10~100MHz))
(3)高速计数器(高于100MHz)
(4)微波计数器(1~80GHz)
2、主要技术术指标
(1)测量范范围:毫赫~几十GHz。
(2)准确度度:可达10-9以上。
(3)晶振频频率及稳定度度:晶体振荡器是是电子计数器器的内部基准准,一般要求求高于所要求求的测量准确确度的一个数数量级(10倍)。输出出频率为1MHz、、、5MHz、、10MHz等,普通晶晶振稳定度为为10-5,恒温晶振达达10-7~10-9。
(4)输入特特性:包括耦合方式(DC、AC)、触触发电平(可调))、灵敏度(10~100mV))、输入阻抗(50Ω低阻和1MΩ//25pF高阻)等。
(5)闸门时间(测频):有1ms、10ms、100ms、、1s、10s。。
(6)时标(测周周):有10ns、100ns、1ms、、10ms。
(7)显示:包括显示位数及显显示方式等。
3、电子计数器的的发展
◆测量方法的不断断发展:模拟数字技术智能能化。
◆测量准确度和频率率上限是电子计数器的两两个重要指标,电电子计数器的发展展体现了这两个指标的不断提高及功能的扩展和完善善。
◆例子:
●通道:两个225MHz通道,也可
。。
●每秒12位的频率分辨辨率、150ps的时间间隔分辨辨率。
●测量功能:包括频频率、频率比、时时间间隔、上升时时间、下降时间、、相位、占空比、、正脉冲宽度、负负脉冲宽度、总和和、峰电压、时间间间隔平均和时间间隔隔延迟。
●处理功能:平均值、最小值、、最大值和标准偏偏差。
三、时间与频率率的原始标准
1、天文时标
◆原始标准应具有恒定不变性。
◆频率和时间互为倒倒数,其标准具有有一致性。
◆宏观标准和微观观标准
宏观标准:基于天天文观测;
微观标准:基于量量子电子学,更稳稳定更准确。
世界时(UT,UniversalTime)
以地球自转周期(1天)确定的时时间,即1/(24×60×60)=1/86400为1秒。其其误差约为10-6量级。
秒的第一次严格定定义