电气测量技术 第7章 电气参数测量课件.ppt

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1、第7章电气参数的测量7.1频率、周期和时间间隔的测量7.2相位的测量7.3电压、功率和电能等的测量7.1频率、周期和时间间隔的测量7.1.1频率的计数法测量频率是指单位时间得被测信号重复出现的次数,或单位时间内振动的次数。f=N/t与其他各种物理测量相比，频率与时间测量具有如下特点：（1）时频测量具有动态性质。（2）测量精度高。（3）测量范围广。（4）频率信息的传输和处理比较容易。频率测量的方法:出现并得到过应用的测频方法与仪器主要有以下几种：（1）谐振法：利用LC回路的谐振特性进行测频(如

2、谐振式波长表可测无源LC回路的固有谐振频率）,测频范围为0.5--1500MHz。（2）外差法：改变标准信号频率，使它与被测信号混合，取其差频，当差频为零时读取频率。这种外差式频率计可测高达3000MHz的微弱信号的频率，测频精确度为10-6左右。（3）示波法：在示波器上根据李沙育图形或信号波形的周期个数进行测频。这种方法的测量频率范围从音频到高频信号皆可。（4）电子计数器法：直接计数单位时间内被测信号的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。这种方法测量精确度高、快速，适合不同频率、不同精确度测频的

3、需要。1.频率的计数法测量原理计数是电子计数器最基本的功能。因此，尽管电子计数器的种类很多，但其基本的工作原理可用图7.1所示的简化方框图加以说明。当把周期为TA的脉冲信号由“1”端加入后，假设在闸门信号的上升沿主门打开，计数器对输入脉冲信号进行累加计数，在闸门信号的下降沿主门关闭，计数器停止计数，显然计数器所计之数N为典型情况下，当TB等于一秒时，则计数器的计数值即等于被测信号的频率。计数法测频的组成部分（1）输入通道输入通道都由放大器、衰减器及整形电路等组成。使得处理后的信号幅度符合闸门电

4、路的要求。（2）时间基准电路时间基准电路包括晶体振荡器、分频器、倍频器以及时基选择电路。（3）主门及控制电路控制电路一般由双稳电路、单稳电路等构成，它包括门控电路，工作方式选择电路，记忆、显示时间和复原控制电路等。（4）计数和显示电路计数器由触发器构成,对来自主门的脉冲信号进行计数。在数字仪表中，最常用的是按8421码进行编码的十进制计数器。计数器的最高工作频率决定了仪器的最高测量频率。目前计数器都已集成化，在使用时可当做一个逻辑部件使用。显示部分将累计的结果以十进制数字的形式显示出来。它包括

5、译码和显示电路。电子计数器以数字方式显示出被测量，目前常用的有LED显示器和LCD显示器。LED为数码显示，其优点是工作电压低，能与COMS/TTL电路兼容，发光亮度高，响应快，寿命长。LCD为液晶显示，其突出优点是供电电压低和微功耗，它是各类显示器中功耗最低的。同时，LCD制造工艺简单，体积小而薄，特别适用于小型数字仪表。特别是近年来图形点阵LCD的大量应用，为仪器带来了更加丰富、直观、智能的操作界面。2.计数法测量频率的误差分析计数法测量频率时相对误差表达式为:极限情况下最大误差为测量频率的相

6、对误差由两部分组成:1计数值相对误差dN/N2闸门开启时间误差dt/t1）计数值相对误差dN/N(量化误差)如图所示，虽然闸门开启时间都为T，但因为闸门开启时刻不一样，计数值一个为9，另一个却为8，两个计数值相差1。量化误差的相对误差为由此式可知，当测量频率越高，及闸门时间越长，则量化误差越小。而当测量频率越低时，量化误差将越来越大，因此在测量较低频率时，不适宜用测频的方法。而应该用测量周期的方法。2）闸门开启时间误差(标准频率误差)dt/t电子计数器在测量频率和时间时是以晶振产生的各种时标信号

7、作为基准的。显然，如果时标信号不稳定，如晶体振荡器的频率不稳定,分频及闸门电路开关速度不够高等，都会产生测量误差，这种误差称为标准频率误差。因此，应选用高稳定度的晶体振荡器电路，并将晶体振荡器电路放置于恒温槽内，以防止温度对晶体振荡器频率造成的影响。同时应采用高速的分频及闸门电路等，以减小这方面所产生的误差。3）触发误差除了以上两种误差外，还有一种误差称为触发误差。整形电路如施密特电路输出规则的矩形波，如图（a）所示。但当输入信号质量不高时，可能产生如图（b）的情况。☆通用电子计数器(EE3376型

8、可程控通用计数器简介)1.通用电子计数器的主要技术性能用于测频的通用电子计数器其主要技术性能包括：（1）测试性能：仪器所具备的测试功能，如测量频率、周期、频率比等。（2）测量范围：仪器的有效测量范围。在测频和测周期时，测量范围不同。测频时要指明频率的上限和下限；测周期时要指明周期的最大值和最小值。（3）输入特性：通用电子计数器一般由2~3个输入通道组成，需分别指出各个通道的特性，包括：输入耦合方式：有AC和DC两种耦合方式。在低频和脉冲信号计