频率时间测量精品PPT课件.pptx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-09 格式:PPTX 页数:145 大小:6.8MB 金币:10 举报 版权申诉
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5.1概述常用毫秒(ms,10-3s)、微秒(s,10-6s)、纳秒(nS,l0-9s)、皮秒(ps,l0-12s)。“时间”,在一般概念中有两种含义:一是指“时刻”,回答某事件或现象何时发生的。例如图5.1—1中的矩形脉冲信号在tl时刻开始出现,在t2时刻消失;二是指“间隔”,即两个时刻之间的间隔,回答某现象或事件持续多久。例如图5.1—1中,表示t1、t2这两时刻之间的间隔,即矩形脉冲持续的时间长度。须知“时刻”与“间隔”二者的测量方法是不同的。图5.1—1时刻、时间间隔示意图2.频率的定义与标准生活中的“周期”现象人们早已熟悉。如地球自转的日出日落现象是确定的周期现象;重力摆或平衡摆轮的摆动、电子学中的电磁振荡也都是确定的周期现象。自然界中类似上述的周而复始重复出现的事物或事件还可以举出很多,这里不能一一列举。周期过程重复出现一次所需要的时间称为它的周期,记为T。在数学中,把这类具有周期性的现象概括为一种函数关系描述,即式中,m为整实数,即m=0,±1,…;t为描述周期过程的时间变量;T为周期过程的周期。频率是单位时间内周期性过程重复、循环或振动的次数,记为f。联系周期与频率的定义,不难看出f与T之间有下述重要关系,即对于简谐振动、电磁振荡这类周期现象,可用更加明确的三角函数关系描述。设函数为电压函数,则可写为整个电磁频谱有各种各样的划分方式,表5—1给出了国际无线电咨询委员会规定的频率划分范围。表5—13.标准时频的传递在当代实际生活、工作、科学研究中,人们越来越感觉到有统一的时间频率标准的重要性。一个群体或一个系统的各部件的同步运作或确定运作的先后次序,都迫切需要一个统一的时频标准。例如我国铁路、航空、航海运行时刻表是由“北京时间”即我国铯原子时频标来制定的,我国各省、各地区乃至每个单位、家庭、个人的“时频”都应统一在这一时频标上。如何统一呢?通常,时频标准采用下述两类方法提供给用户使用:其一,称为本地比较法。就是用户把自己要校准的装置搬到拥有标准源的地方,或者由有标准源的主控室通过电缆把标准信号送到需要的地方,然后通过中间测试设备进行比对。使用这类方法时,由于环境条件可控制得很好,外界干扰可减至最小,标准的性能得以最充分利用。缺点是作用距离有限,远距离用户要将自己的装置搬来搬去,会带来许多问题和,麻烦。其二,是发送—接收标准电磁波法。这里所说的标准电磁波,是指其时间频率受标准源控制的电磁波,或含有标准时频信息的电磁波。拥有标准源的地方通过发射设备将上述标准电磁波发送出去,用户用相应的接收设备将标准电磁波接收下来,便可得到标准时频信号,并与自己的装置进行比对测量。现在,从甚长波到微波的无线屯的各频段都有标准电磁波广播。如甚长波中有美国海军导航台的NWC信号(22.3kHz),英国的GBR信号(16kHz)长波中有美国的罗兰C信号(100kHz),我国的BPL信号(100kHz)短波中有日本的JJY信号,我国的BPM信号(5.1.0,15MHz);微波中有电视网络等等。用标准电磁波传送标准时频,是时频量值传递与其他物理量传递方法显著不同的地方,它极大地扩大了时频精确测量的范围,大大提高了远距离时频的精确测量水平。二、频率测量方法概述对于频率测量所提出的要求,取决于所测频率范围和测量任务。例如,在实验室中研究频率对谐振回路、电阻值、电容的损耗角或其他被研究电参量的影响时,能将频率测到量级的精确度或稍高一点也就足够了;对于广播发射机的频率测量,其精确度应达到量级;对于单边带通信机则应优于量级;而对于各种等级的频率标准,则应在量级之间。由此可见,对频率测量来讲,不同的测量对象与任务,对其测量精确度的要求十分悬殊。测试方法是否可以简单?所使用的仪器是否可以低廉?完全取决于对测量精确度的要求。根据测量方法的原理,对测量频率的方法大体上可作如下分类:直读法又称利用无源网络频率特性测频法,它包含有电桥法和谐振法。比较法是将被测频率信号与已知频率信号相比较,通过观、听比较结果,获得被测信号的频率。属比较法的有:拍频法、差频法、示波法。关于模拟法测频诸方法的原理在§5.‘6中作介绍。5.2电子计数法测量频率通常了取l's或其它十进时间,如l0s,0.1s,0.1ls等等。图5.2-1(a)是计数式频率计测频的框图。它主要由下列三部分组成。图5.2—1计数式频率计框图、波形图图5.2—1计数式频率计框图、波形图图5.2—1计数式频率计框图、波形图(1)时间基准丁产生电路。这部分的作用就是提供准确的计数时间T。(2)计数脉冲形成电路。这部分电路的作用是将被测的周期信号转换为可计数的窄脉冲。(3)计数显示电路。这部分电路的作用,简单地说,就是计数被测周期信号重复的次数,显示被测信号的频率。二、误差分析计算在测量中,误差分