測頻法測周法的誤差分析

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1、項目5測頻法測周法的誤差分析5．1．1項目內容從數學定義上看時間是頻率的倒數，頻率和時間是可以相互轉換的，但對于某些頻率，采用測量周期的方法和采用測量頻率的方法，引起的誤差是不同的。通過實驗的方法分析測頻法和測周法的誤差，并對中界頻率進行界定。5．1項目要求5．1．2知識要求了解通用電子計數器的基本組成，掌握采用電子計數器測量頻率、頻率比、周期、時間間隔和累加計數等的方法。了解測頻的量化誤差、時基誤差和計數誤差分析計算，了解周期測量的量化誤差、時基誤差和觸發(fā)誤差分析計算，正確理解閘門時間、周期倍乘、比值倍乘概念。5．2相關知識5．2．1本章涉及的概念和方法1、頻率

2、和周期的基本概念2、時間與頻率測量的特點（1）時頻測量具有動態(tài)性質。（2）測量精度高。（3）測量范圍廣。（4）頻率信息的傳輸和處理比較容易。3、頻率測量的基本方法（1）直接法是指直接利用電路的某種頻率響應特性來測量頻率的方法。電橋法和諧振法是這類測量方法的典型代表。直接法常常通過數學模型先求出頻率表達式，然后利用頻率與其它已知參數的關系測量頻率。（2）比對法是利用標準頻率與被測頻率進行比較來測量頻率。其測量準確度主要取決于標準頻率的準確度。拍頻法、外差法及計數器測頻法是這類測量方法的典型代表。電子計數器測量頻率和時間是這類測量方法的典型代表，是目前最好的測頻方法之

3、一。5．2．2電子計數器面板及控鍵示意圖5．2．3電子計數器的主要電路技術1．輸入通道電子計數器一般設置2個或3個輸入通道，記作A、B、C。A通道用于測頻、自校；B通道用于測周；B、C通道合起來測時間間隔；A、B通道合起來測頻率比。&衰減器&圖5.2A通道的基本框圖寬帶放大器≥1整形電路脈沖形成器去主門測頻控制被測信號時標輸入自?？刂?．計數器計數器用觸發(fā)器構成。在數字儀表中，最常用的是按8421編碼的十進制計數器，來了十個脈沖就產生一個進位。3．顯示與驅動電路電子計數器以數字方式顯示出被測量，目前常用的有LED顯示器和LCD顯示器。4．邏輯控制電路由門電路和觸發(fā)

4、器組成的時序邏輯電路。它產生各種指令信號，如閘門脈沖、閉鎖脈沖、顯示脈沖、復零脈沖、記憶脈沖等，這些指令控制整機各單元電路的工作，使整機按一定的工作程序完成測量任務。5．2．4電子計數器測量頻率1．測頻的基本原理放大整形主門門控信號被測信號晶體振蕩分頻電路計數譯碼顯示邏輯控制Tx圖5.3電子計數器測頻原理框圖2．測頻方法的誤差分析電子計數器測頻的相對誤差由兩部分組成。一是計數的相對誤差，也叫量化誤差；二是閘門開啟時間的相對誤差。按最壞結果考慮，頻率測量的公式誤差應是兩種誤差之和。（1）量化誤差無論計數值是多少，量化誤差的最大值都是一個字，也就是說量化誤差的絕對誤差

5、。被測值的讀數N不同時，對量化誤差的影響是不同的，增大N能夠減少量化誤差。即被測信號頻率一定時，主門開啟時間越長，量化的相對誤差就越?。划斨鏖T開啟時間一定時，提高被測信號的頻率，也可減小量化誤差的影響。圖5.4量化誤差示意圖8212331445566778(a)(b)（2）閘門開啟時間的誤差閘門時間準確與否，取決于石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度、準確度，分頻電路和開關速度及其穩(wěn)定性的影響。在盡量排除了電路和閘門開關速度的影響后，閘門開啟時間的誤差主要由晶振的頻率誤差引起。（3）測頻公式誤差（4）測頻計數誤差Tx1t觸發(fā)電平Tx2t觸發(fā)電平Tx3(a)無噪聲干擾的計數脈

6、沖(b)有噪聲干擾的計數脈沖圖5.5噪聲干擾引起的計數誤差（5）結論利用電子計數器測量頻率時，提高頻率測量的準確度（減少測量誤差）可采取如下措施：①選擇準確度和穩(wěn)定度高的晶振作為時標信號發(fā)生器，以減小閘門時間誤差。②在不使計數器產生溢出的前提下，加大分頻器的分頻系數k，擴大主門的開啟時間，以減小量化誤差的影響。③當被測信號頻率較低時，用測頻方法測得的頻率誤差較大，應選用其它方法進行測量。④對隨機的計數誤差，可提高信噪比或調小通道增益來減小誤差程度。5．2．5電子計數器測量周期1．測量周期的基本原理主門門控信號被測信號晶體振蕩分頻電路計數譯碼顯示邏輯控制放大整形TS

7、圖5.6測周的基本原理圖2．測周方法的誤差分析（1）公式誤差（2）觸發(fā)誤差指在測量周期時，由于輸入信號中的干擾噪聲影響，使輸入信號經觸發(fā)器整形后，所形成的門控脈沖時間間隔與信號的周期產生了差異而產生的誤差。信噪比越高，觸發(fā)誤差越小，測量越準確。（3）結論電子計數器測量周期的總誤差可修正為下式。當越大（即被測頻率越低），±1誤差對測周精確度影響越小。也就是說，當被測信號的頻率較低時，采用測周法可提高測量的精度。5．2．6電子計數器的自校在使用電子計數器測量前，應對電子計數器進行自校檢驗，一是檢驗電子計數器得邏輯關系是否正常，二是檢驗電子計數器能否準確地進行定量測試

8、。TS譯碼