时间频率测量

1、差频法差频法拍频法拍频法示波法示波法电桥法电桥法谐振法谐振法比较法比较法直读法直读法李沙育图形法李沙育图形法测周期法测周期法模拟法模拟法频率测量方法频率测量方法数字法数字法电容充放电法电容充放电法电子计数器法电子计数器法图图 4-1 频率测量方法分类频率测量方法分类设备庞大，操作麻烦设备庞大，操作麻烦观测时间长观测时间长准确度有限准确度有限A AG GC C放放大大器器温温度度控控制制隔隔离离放放大大器器加加热热器器传传感感器器输输出出频频率率调调整整晶晶体体电电路路绝绝热热层层f f x xM ML LI IC C012xffL C012xffLCR R3 3R R4 4R R1 1R R2

2、 2C C1 1C C2 2f fx x1 2 1 2122xxfRRCCx1x2jjCC143211（R +）R （）R1RxsfN f与与门门T TA AT TB BT TA AT TB BA AB BC C图图 4-6 主门电路主门电路频标选择、周期倍乘频标选择、周期倍乘 10 10 10 100.1Hz(104)1Hz(103)10Hz(102)100Hz(10)1KHz(1) 时基部分时基部分 10 10 10 10 101ms0.1ms10us1us0.1us10ns开门锁存复位控制时序电路波形控制时序电路波形数字显示器数字显示器寄存器寄存器十进制十进制计数器计数器 A通道通道(放

3、放大、整形大、整形)B 通 道通 道 ( 放放大、整形大、整形) 主主 门门功能开关 时标选择时标选择12345332112445控制时序电路控制时序电路与与门门T TA AT TB BT TA AT TB BA AB BC C11NffNTTBAAB准备期准备期 （ 复零，等待）复零，等待） 测量期测量期 （开门，计数）（开门，计数） 显示期显示期（关门，停止计数）（关门，停止计数）图图4-9 电子计数电子计数器的工作流程器的工作流程TB放大、整形放大、整形闸闸门门门控电路门控电路计数计数显示显示Afx分频电路分频电路时基时基Ts图图4-10 测频原理框图测频原理框图 图图4-11 工作波形

4、图工作波形图TNfxsxsf .TTTNBAABTfNTf图图4-12 频率比的测量原理频率比的测量原理0 xTNT图图4-13 测周期的原理框图测周期的原理框图图图4-14 时间间隔测量原理时间间隔测量原理VBVc起始起始停止停止开门时间开门时间C(50%)B(50%)起始起始停止停止开门时间开门时间VBVcB(50%)C- (50%)(50%) B B+ (50%) C +(50%) (50%) C(90%)闸门信号闸门信号关门信号关门信号开门信号开门信号B (10%)图图4-15 时间间隔的测量波形图时间间隔的测量波形图a. 两信号之间时间间隔的测量一两信号之间时间间隔的测量一b. 两信

5、号之间时间间隔的测量二两信号之间时间间隔的测量二c. 脉冲宽度的测量脉冲宽度的测量d. 上升沿的测量上升沿的测量221tt 放 大 、放 大 、整形整形晶振晶振放 大 、放 大 、整形整形闸闸门门计数器计数器显示显示门控电路门控电路分频电路分频电路T0Tx图图4-17 电子计数器自校原理电子计数器自校原理nN10倒数计数器采用多周期同步测量的原理，即测量输倒数计数器采用多周期同步测量的原理，即测量输入信号的多个入信号的多个(整数个整数个)周期值，再进行倒数运算而周期值，再进行倒数运算而求得频率。求得频率。 0fNNfBAx输输入入信信号号起起始始终终止止时时钟钟脉脉冲冲xT1T0T2T0120

6、1200 xNNTTTTNk000TN0/k整整形形、门门控控C C恒恒流流源源1kT1T起起始始控控制制信信号号图图4-25 内插时间扩展示意图内插时间扩展示意图)214()1000(0210TNNNT起起始始脉脉冲冲停停止止脉脉冲冲输输入入信信号号开开门门脉脉冲冲（Q Q1 1）( (R R- -S S触触发发器器) )开开门门脉脉冲冲（Q Q2 2）( (D D触触发发器器) )主主时时钟钟（F F0 01 1）游游标标脉脉冲冲1 1（F F0 02 2）游游标标脉脉冲冲2 2（F F0 02 2）x01 12 23 34 45 56 67 78 89 96 6N N2 2= =6 6N

7、 N0 0= =8 8N N1 1= =4 4T T0 01 1T T0 02 2T T0 02 2符符合合点点2 2符符合合点点1 11 12 23 34 45 51 12 23 34 45 51212、11 011 02N TN T11020110()N TTNT图图4-28 游标法原理工作波形图游标法原理工作波形图n1xsIfN ff混频器混频器差频放大器差频放大器电子计数器电子计数器谐波滤波器谐波滤波器谐波发生器谐波发生器输入输入f fx xf fI If fs s图图4-29 变频器原理框图变频器原理框图混频器压控振荡器电 子 计 数器鉴相器fx-NfLfsfLNfLxLsfNff图

8、图 4-30 置换法框图置换法框图00,xfffff )364(012fffK日老化率日老化率日波动日波动)404(0minmaxfffSf f1 1f f2 21 1天天tf210ffKff fm mi in nf fm ma ax x1 1天天tfmaxmin0ffSfa图b图图图 4-31 石英振荡器石英振荡器频率的日老化率和日频率的日老化率和日波动波动日老化率日老化率a)b) 日波动日波动)414()(2sin)()(00ttftVtV)(21)(0tftf02)()(ftty 频稳的时域定义频稳的时域定义 2. 阿仑方差的测量阿仑方差的测量00( )/2ftff000( ) ( )f

9、 tfff tff2210011niifn ffffn11niiffnf21012miiiafffm图图4-34 调制域的示意图调制域的示意图11 00tNTt22 01tNTttvABC t t0 0t t1 1t t2 21110101MMfFN TN2202MfFN事事 件件 信信 号号门门 控控 信信 号号正正 反反 同同 步步 信信 号号M M1 1M M2 2时时 间间 信信 号号N N1 1N N2 2计计 数数计计 数数计计 数数计计 数数1t 2t 读读 、 清清 零零读读 、 清清 零零读读 、 清清 零零读读 、 清清 零零D D触触发发器器QQCLKD可可程程控控分分频频器器时时基基事事件件计计数数器器M M1 1事事件件计计数数器器M M2 2时时间间计计数数器器N N2 2时时间间计计数数器器N N1 1存存储储器器1 1读读写写控控制制电电路路1 1读读写写控控制制电电路路2 2存存储储器器2 2门门控控事事件件控控制制信信号号T T0 0图图4