第四章-时频测量..

1、第四章时间频率测定，本章要点：时间频率关系和时间频率标准和频率的测量方法，电子修正数法的频率测定，测量周的原理和误差分析，通用计数器的概要，4.1概论，4.1.1时间频率关系，“周期”是同一事件反复出现的时间，如t。 “频率”是单位时间(1秒)内周期性上通告的重复次数，单位为赫兹Hz。 电子时订的运行是否正确取决于石英晶体谐振器。 设水晶结晶震荡器的日频率稳定度为10-6，日误差：4.1.2时频率基准，时间单位为秒。 随着科学技术的发展，“秒”的定义是：1.世界时秒(UT )，通过天文观测得到的，以地球自转周期为基准测得的时间世界时(UT )，这样的重大修正进行过3次。 定义地球自转周期的18

2、6400是世界时的1s，零分类世界时(UT0 )，其精度为106个数量级。 在补正了的世界的情况下被称为第二类世界的情况(UT2)，其精度是310-8级。 历时秒以时间为单位提高到十亿分之一秒，即110-9级。 世界时秒与年、月、日、时、分、秒相关联，是日历表计时器。 从宏命令世界转移到微观世界，将核电源水平的转移频率作为时间节点基准使用。 1967年10月第13次国际修正量大会正式通过了秒的定义：“秒”是指根据Cs133原子基态的两个超微结构能级F=4、mF=0和F=3、mF=0之间的跃迁频率，波束持续9192631770周期的时间”，自2 .即1972年1月1日凌晨0点开始因此，时间基准改

3、变为在频率基准中定义，可以达到510-14的精度，并且所有其他物理量基准相差很远。 3 .协调世界时秒(UTC )，世界时和原子时之间有相互关联，可以进行精确的修正运算，但不能相互置换，有各自的作用。 原子只能提供正确的时间间隔，但世界考虑了时刻(年月日时分秒)和时间间隔。 协调世界时秒(UTC )是原子时和世界时权衡的产物，用闰秒的方法来修正天文时间。 由此，可以在国际上协调世界的时候发送时间基准，在脱离天文定义的同时，可以提高精度45位。 现在各国的标准时间号广播电视集团发送的是世界协调时间UTC，其精度比210-11要好。 中国的中国修订量科学院，陕西天文台，上海天文台都在建设地方原子时

4、，参加了国际原子时(TAI)200台以上的原子时修订网进行了加权分数修正，并作为中国时间基准由中央人民广播电视集团公布。4.1.3频率测定方法、4.2电子校正数法的频率测定原理、4.2.1电子校正数法的频率测定原理、1 .基本原理、频率的定义，当某信号在t秒内重复变化n次时，该信号的频率为：(由图可知，频率测定原理：“定时校正数”、实质：比较法、 它主要由以下四个部分组成： (1)时间轴(t )电路、(1)标准的男同性恋时间精度必须比被测定频率高一位以上，因此，通常要求石英振动频率的稳定度达到10-610-10。 (恒温箱)、(2)多值性男同性恋时间t不一定是1秒，能够使用户根据测定精度和速度

5、的要求自由选择。 例如，1 khz 100hz 10hz0.1Hz1ms 10ms0.1s、1s、10s等。 男同性恋控制(双稳定)电路：2 )输入电路由放大整形电路和主男同性恋电路组成。 被测定输入周期信号(频率fx、周期Tx )经由放大、整形、微分周期Tx的窄脉冲，被传送到主男同性恋的一个输入端。 3 )对显示电路进行计数，该部分的电路的作用简单来说，是对被测定周期信号重复的次数进行计数，显示被测定信号的频率。 该显示装置由计数电路、逻辑控制电路、解码器和显示装置构成。4 )控制电路、控制电路的作用是产生各种控制信号，控制各电路单元针织面料的动作，使机械整体以一定的动作计程仪程序完成自动测

6、定的塔斯克。 在控制电路的统一军队指挥下，电子计数器的动作按照“复零一测定显示”的程序自动进行，其动作流程如图4.6所示。 4.2.2 .误差分析校正计算、第二章误差传递公式(2.45 )、公式(4.2)，可以求出(4.3)、校正数误差、时间轴误差、1 .量化误差校正数误差、1误差。 这样，即使是同一主门打开的时间t，计数器计数的数量也不一定相同。 也许是多一个或者少一个误差，因为这是频率量化时的误差，所以也称为量化误差，也称为脉冲计数误差或者一个误差。 布拉克男同性恋为8脉冲，红色男同性恋为7脉冲，误差合成定理，2 .男同性恋时间误差(时间轴误差，基本时间误差)、男同性恋时间不正确，主男同性

7、恋的开关时间长或短，明显产生频率测定误差。 男同性恋信号t是对石英振动信号进行分频而得到的信号。 设石英振荡频率为fc (周期为Tc )，则=110-7110-10，4.2.3 .结论，1 .计数器直接频率测定的误差主要有两个，即1误差和标准频率误差的一般总误差可以用节误差绝对值合成，用4.3电子计数法测量时间，在本节中，时间量的4.3.1 .电子校正方法的校正预测周期的原理可从上图获得：4.3.2.电子校正方法的校正预测周期的误差分析由此，施密特电路提前触发器而形成，而波浪周期即发生的误差，称为“变换误差”(或触发器误差)。 从图中得到的(4.13 )、式中的Un干扰作用或噪声宽度。 将被测

8、信号设为正弦波，将上式代入(4.13 )，实际上，、式中的Um信号振幅。 同样，在正弦信号的下一上升边缘(图中A2点附近)也有可能存在声干扰，即，有可能发生触发误差，由于声干扰和噪声都是随机的，因此和也是随机误差，我们使用可按键合成的图4.13进行说明，在图中为周期倍频系数113 从图可知，两个相邻的周期由变换误差引起，例如，最初的周期T1x结束，这样的由10个周期引起的总误差与由测定周期引起的误差同样，除了10以外，1个周期的误差被抵消，减少为10倍。 此外，周期倍频后的计数器修正数也为倍，因此1误差引起的检验误差也变小为、倍。 图4.11的10Tx和100Tx两条曲线显示了这个结果。 因此

9、，在多周期测定模式下，如果修正测定周期误差式，使周期倍频系数为k=，则能够一并写入(4.12 )和(4.15 )，能够用(4.16 )、4 .结论、1 )计数器直接用下式来修正周期的其合成误差(4.16式中的k，)、(4.17 ) 多周期测量可以提高测量精度，3 )提高标准频率，提高测量周极限分辨率，4 )在测量中尽可能提高信噪比UmUn。4.3.3研究中心边界频率和量化误差(1个误差)对频率测定和周期测量的影响。 频率测定、周误差相等的频率称为中边界频率。 在(4.6)式和(4.12 )式中，将量化误差表达式联立能够得到的、设为中界频率，设为标准频率，将t设为男同性恋整时间。 所以，有时需要

10、测量频率，有时需要测量周。 图4.14表示不同的男同性恋时间： 0.1s、1s、10s和不同的标准频率： 10MHz、100MHz、1000MHz这3种情况下的交叉曲线。 现在，以T=1s、=100MHz为例，可知是、=10kHz。 4.3.4小时间隔的测定、1 .基本原理、触发电平、触发极性调整、2 .相位测量、相位差的测定，参照图4.16。 对应的相位可以进行修正计算。 测量相位需要两个信号。 同样的频率同幅，3 .脉冲时间常数测量，4.4通用计数器，4.4.1概要，电子计数器50年代初登场，它是最早，最发展的数码机器。 今天的电子计数器和初期相比，姿态更新了。4.4.2通用计数器的功能、通用计数器系列很多，但多具有测量频率、周期、多周期平均、时间间隔、自检、频率比、递增计数、定时器等功能。 以前介绍过很多这些个的功能，这里只补充说明自检、频率比、递增计数等。 1 .自检(self test )，这里有一个方便的条件，是设备自检的重要性(例如，测量设备震荡器的频率)、实际原理分块图：2 .频率比(AB )测量，其中，频率比AB是加到a和b两者的信号源的频率比。 根据频率和周期的测量原理，3 .递增计数(计数