第四章(二)时间频率测量fqu.pptx

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1、电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第1页第四章第四章(二二)时间与频率的测量时间与频率的测量4.14.1 概述概述4.24.2 标准频率源标准频率源4.3 4.3 数字测量原理数字测量原理4.44.4 电子计数器的组成原理和测量功能电子计数器的组成原理和测量功能4.54.5 电子计数器的测量误差电子计数器的测量误差4.64.6 时频测量技术时频测量技术电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第2页4.1 概述概述4.1.1 4.1.1 时间、频率的基本概念时间、频率的基本概念 1 1 1 1）时间和频率的定义）时间和频率的定义）时间和频率的定义）时间和频率的定义 2 2

2、2 2）时频测量的特点）时频测量的特点）时频测量的特点）时频测量的特点 3 3 3 3）测量方法概述）测量方法概述）测量方法概述）测量方法概述4.1.2 4.1.2 电子计数器概述电子计数器概述 1 1 1 1）电子计数器的分类）电子计数器的分类）电子计数器的分类）电子计数器的分类 2 2 2 2）主要技术指标）主要技术指标）主要技术指标）主要技术指标 3 3 3 3）电子计数器的发展）电子计数器的发展）电子计数器的发展）电子计数器的发展电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第3页4.1.1 4.1.1 时间、频率的基本概念时间、频率的基本概念 1 1 1 1）时间和频率的定义）时间

3、和频率的定义）时间和频率的定义）时间和频率的定义时间有两个含义时间有两个含义时间有两个含义时间有两个含义：“时刻时刻时刻时刻”：即某个事件何时发生；即某个事件何时发生；即某个事件何时发生；即某个事件何时发生；“时间间隔时间间隔时间间隔时间间隔”：即某个时间相对于某一时刻持续了多久。即某个时间相对于某一时刻持续了多久。即某个时间相对于某一时刻持续了多久。即某个时间相对于某一时刻持续了多久。频率的定义频率的定义频率的定义频率的定义：周期信号在单位时间（周期信号在单位时间（周期信号在单位时间（周期信号在单位时间（1s1s1s1s）内的变化次数）内的变化次数）内的变化次数）内的变化次数（周期数）。如果

4、在一定（周期数）。如果在一定（周期数）。如果在一定（周期数）。如果在一定时间间隔时间间隔时间间隔时间间隔T T T T内周期信号重复变化内周期信号重复变化内周期信号重复变化内周期信号重复变化了了了了N N N N次次次次，则频率可表达为：，则频率可表达为：，则频率可表达为：，则频率可表达为：f fN/TN/T时间与频率的关系时间与频率的关系时间与频率的关系时间与频率的关系：可以互相转换。可以互相转换。可以互相转换。可以互相转换。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第4页2)2)2)2)时频测量的特点时频测量的特点时频测量的特点时频测量的特点最常见和最重要的测量最常见和最重要的测量最

5、常见和最重要的测量最常见和最重要的测量时间是时间是时间是时间是7 7 7 7个基本国际单位之一，个基本国际单位之一，个基本国际单位之一，个基本国际单位之一，时间、频率时间、频率时间、频率时间、频率是极为重要是极为重要是极为重要是极为重要的物理量，在通信、航空航天、武器装备、科学试验、医的物理量，在通信、航空航天、武器装备、科学试验、医的物理量，在通信、航空航天、武器装备、科学试验、医的物理量，在通信、航空航天、武器装备、科学试验、医疗、工业自动化等疗、工业自动化等疗、工业自动化等疗、工业自动化等民用和军事方面都存在时频测量。民用和军事方面都存在时频测量。民用和军事方面都存在时频测量。民用和军事

6、方面都存在时频测量。测量准确度高测量准确度高测量准确度高测量准确度高时间频率基准具有最高准确度（时间频率基准具有最高准确度（时间频率基准具有最高准确度（时间频率基准具有最高准确度（可达可达可达可达10101010-14-14-14-14），校准），校准），校准），校准（比对）方便，因而数字化时频测量可达到很高的准确度。（比对）方便，因而数字化时频测量可达到很高的准确度。（比对）方便，因而数字化时频测量可达到很高的准确度。（比对）方便，因而数字化时频测量可达到很高的准确度。因此，因此，因此，因此，许多物理量的测量都转换为时频测量。许多物理量的测量都转换为时频测量。许多物理量的测量都转换为时频测量

7、。许多物理量的测量都转换为时频测量。自动化程度高自动化程度高自动化程度高自动化程度高 测量速度快测量速度快测量速度快测量速度快4.1.1 4.1.1 时间、频率的基本概念时间、频率的基本概念电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第5页3 3）测量方法概述）测量方法概述）测量方法概述）测量方法概述频率的测量方法可以分为：频率的测量方法可以分为：频率的测量方法可以分为：频率的测量方法可以分为：差频法拍频法示波法电桥法谐振法比较法直读法李沙育图形法测周期法模拟法频率测量方法数字法电容充放电法电子计数器法uu数字化数字化数字化数字化电子计数器法电子计数器法电子计数器法电子计数器法是时间、频率

8、测量的主要方法，目前，是时间、频率测量的主要方法，目前，是时间、频率测量的主要方法，目前，是时间、频率测量的主要方法，目前，电子计数器几乎取代了模拟式仪器。电子计数器几乎取代了模拟式仪器。电子计数器几乎取代了模拟式仪器。电子计数器几乎取代了模拟式仪器。4.1.1 4.1.1 时间、频率的基本概念时间、频率的基本概念电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第6页uu各种测量方法有着各种测量方法有着各种测量方法有着各种测量方法有着不同的实现原理不同的实现原理不同的实现原理不同的实现原理，其复杂程度不同。，其复杂程度不同。，其复杂程度不同。，其复杂程度不同。uu各种测量方法有着各种测量方法有

9、着各种测量方法有着各种测量方法有着不同的测量准确度和适用的频率范围不同的测量准确度和适用的频率范围不同的测量准确度和适用的频率范围不同的测量准确度和适用的频率范围。uu数字化数字化数字化数字化电子计数器法电子计数器法电子计数器法电子计数器法是时间、频率测量的主要方法，是本是时间、频率测量的主要方法，是本是时间、频率测量的主要方法，是本是时间、频率测量的主要方法，是本章的重点。章的重点。章的重点。章的重点。3 3）测量方法概述）测量方法概述）测量方法概述）测量方法概述4.1.1 4.1.1 时间、频率的基本概念时间、频率的基本概念电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第7页4.1.2

10、4.1.2 电子计数器概述电子计数器概述1 1）电子计数器的分类）电子计数器的分类）电子计数器的分类）电子计数器的分类按按按按功能功能功能功能可以分为如下四类：可以分为如下四类：可以分为如下四类：可以分为如下四类：（1 1 1 1）通用计数器：）通用计数器：）通用计数器：）通用计数器：可测量可测量可测量可测量频率、频率比、周期、时间间频率、频率比、周期、时间间频率、频率比、周期、时间间频率、频率比、周期、时间间隔、累加计数等隔、累加计数等隔、累加计数等隔、累加计数等。其测量功能可扩展。其测量功能可扩展。其测量功能可扩展。其测量功能可扩展。（2 2 2 2）频率计数器）频率计数器）频率计数器）频

11、率计数器：其功能限于其功能限于其功能限于其功能限于测频和计数测频和计数测频和计数测频和计数。但。但。但。但测频范围测频范围测频范围测频范围往往很宽。往往很宽。往往很宽。往往很宽。（3 3 3 3）时间计数器：）时间计数器：）时间计数器：）时间计数器：以时间测量为基础，可测量以时间测量为基础，可测量以时间测量为基础，可测量以时间测量为基础，可测量周期、脉周期、脉周期、脉周期、脉冲参数冲参数冲参数冲参数等，其测时分辨力和准确度很高。等，其测时分辨力和准确度很高。等，其测时分辨力和准确度很高。等，其测时分辨力和准确度很高。（4 4 4 4）特种计数器）特种计数器）特种计数器）特种计数器:具有特殊功能

12、的计数器具有特殊功能的计数器具有特殊功能的计数器具有特殊功能的计数器。包括可逆计包括可逆计包括可逆计包括可逆计数器、序列计数器、预置计数器等。用于工业测控。数器、序列计数器、预置计数器等。用于工业测控。数器、序列计数器、预置计数器等。用于工业测控。数器、序列计数器、预置计数器等。用于工业测控。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第8页1 1）电子计数器的分类）电子计数器的分类）电子计数器的分类）电子计数器的分类u按用途可分为：按用途可分为：按用途可分为：按用途可分为：测量用计数器和控制用计数器。测量用计数器和控制用计数器。测量用计数器和控制用计数器。测量用计数器和控制用计数器。u按

13、测量范围可分为：按测量范围可分为：按测量范围可分为：按测量范围可分为：（1 1 1 1）低速计数器（低速计数器（低速计数器（低速计数器（低于低于低于低于10MHz10MHz10MHz10MHz）（2 2 2 2）中速计数器中速计数器中速计数器中速计数器（10100MHz10100MHz10100MHz10100MHz）（3 3 3 3）高速计数器高速计数器高速计数器高速计数器（高于（高于（高于（高于100MHz100MHz100MHz100MHz）（4 4 4 4）微波计数器微波计数器微波计数器微波计数器（180GHz180GHz180GHz180GHz）4.1.2 4.1.2 电子计数器概述

14、电子计数器概述电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第9页2 2 2 2）主要技术指标）主要技术指标）主要技术指标）主要技术指标（1 1）测量范围）测量范围）测量范围）测量范围：毫赫：毫赫：毫赫：毫赫 几十几十几十几十GHzGHz。（2 2）准确度）准确度）准确度）准确度：可达：可达：可达：可达1010-9-9以上。以上。以上。以上。（3 3）晶振频率及稳定度）晶振频率及稳定度）晶振频率及稳定度）晶振频率及稳定度：晶体振荡器是电子计数器的：晶体振荡器是电子计数器的：晶体振荡器是电子计数器的：晶体振荡器是电子计数器的内部基内部基内部基内部基准准准准，一般要求高于所要求的测量准确度的一个

15、数量级（，一般要求高于所要求的测量准确度的一个数量级（，一般要求高于所要求的测量准确度的一个数量级（，一般要求高于所要求的测量准确度的一个数量级（1010倍）。输出频率为倍）。输出频率为倍）。输出频率为倍）。输出频率为1MHz1MHz、2.5MHz2.5MHz、5MHz5MHz、10MHz10MHz等，等，等，等，普通晶振稳定度为普通晶振稳定度为普通晶振稳定度为普通晶振稳定度为1010-5-5，恒温晶振达，恒温晶振达，恒温晶振达，恒温晶振达1010-7-71010-9-9。（4 4）输入特性）输入特性）输入特性）输入特性：包括：包括：包括：包括耦合方式耦合方式耦合方式耦合方式（DCDC、ACA

16、C）、）、）、）、触发电平触发电平触发电平触发电平（可（可（可（可调）、调）、调）、调）、灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度（10100mV10100mV）、）、）、）、输入阻抗输入阻抗输入阻抗输入阻抗（5050低阻和低阻和低阻和低阻和1M1M/25pF/25pF/25pF/25pF高阻）等。高阻）等。高阻）等。高阻）等。（5 5）闸门时间）闸门时间）闸门时间）闸门时间(测频测频测频测频)：有：有：有：有1ms1ms、10ms10ms、100ms100ms、1s1s、10s10s。（6 6）时标）时标）时标）时标(测周测周测周测周)：有：有：有：有10ns10ns、100ns100ns、1ms1ms、1

17、0ms10ms。（7 7）显示）显示）显示）显示：包括显示位数及显示方式等。：包括显示位数及显示方式等。：包括显示位数及显示方式等。：包括显示位数及显示方式等。4.1.2 4.1.2 电子计数器概述电子计数器概述电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第10页3 3 3 3）电子计数器的发展）电子计数器的发展）电子计数器的发展）电子计数器的发展测量方法的不断发展：模拟测量方法的不断发展：模拟测量方法的不断发展：模拟测量方法的不断发展：模拟数字技术数字技术数字技术数字技术智能化智能化智能化智能化。测量准确度和频率上限测量准确度和频率上限测量准确度和频率上限测量准确度和频率上限是电子计数器

18、的两个重要指标，电是电子计数器的两个重要指标，电是电子计数器的两个重要指标，电是电子计数器的两个重要指标，电子计数器的发展体现了这两个子计数器的发展体现了这两个子计数器的发展体现了这两个子计数器的发展体现了这两个指标的不断提高指标的不断提高指标的不断提高指标的不断提高及及及及功能的扩功能的扩功能的扩功能的扩展和完善展和完善展和完善展和完善。例子：例子：例子：例子：通道通道通道通道：两个两个两个两个225MHz225MHz225MHz225MHz通道，也可通道，也可通道，也可通道，也可选择第三个选择第三个选择第三个选择第三个12.4GHz12.4GHz12.4GHz12.4GHz通道。通道。通道

19、。通道。每秒每秒每秒每秒12121212位的位的位的位的频率分辨率频率分辨率频率分辨率频率分辨率、150ps150ps150ps150ps的的的的时间间隔分辨率时间间隔分辨率时间间隔分辨率时间间隔分辨率。测量功能测量功能测量功能测量功能：包括频率、频率比、时间间隔、上升时间、下：包括频率、频率比、时间间隔、上升时间、下：包括频率、频率比、时间间隔、上升时间、下：包括频率、频率比、时间间隔、上升时间、下降时间、相位、占空比、正脉冲宽度、负脉冲宽度、总和、降时间、相位、占空比、正脉冲宽度、负脉冲宽度、总和、降时间、相位、占空比、正脉冲宽度、负脉冲宽度、总和、降时间、相位、占空比、正脉冲宽度、负脉冲

20、宽度、总和、峰电压、时间间峰电压、时间间峰电压、时间间峰电压、时间间隔平均和时间间隔延迟。隔平均和时间间隔延迟。隔平均和时间间隔延迟。隔平均和时间间隔延迟。处理功能处理功能处理功能处理功能：平均值、最小值、最大值和标准偏差。平均值、最小值、最大值和标准偏差。平均值、最小值、最大值和标准偏差。平均值、最小值、最大值和标准偏差。4.1.2 4.1.2 电子计数器概述电子计数器概述电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第11页u4.2.1原子时标的定义原子时标的定义1967196719671967年年年年10101010月，第月，第月，第月，第13131313届国际计量大会正式通过了届国际

21、计量大会正式通过了届国际计量大会正式通过了届国际计量大会正式通过了秒的新定义：秒的新定义：秒的新定义：秒的新定义：“秒是秒是秒是秒是CsCsCsCs133133133133原子原子原子原子基态的两个超精细基态的两个超精细基态的两个超精细基态的两个超精细结构能级之间跃迁频率相应的射线束持续结构能级之间跃迁频率相应的射线束持续结构能级之间跃迁频率相应的射线束持续结构能级之间跃迁频率相应的射线束持续9,192,631,7709,192,631,7709,192,631,7709,192,631,770个周期的时间个周期的时间个周期的时间个周期的时间”。1972197219721972年起实行，为全世

22、界所接受。秒的定义由年起实行，为全世界所接受。秒的定义由年起实行，为全世界所接受。秒的定义由年起实行，为全世界所接受。秒的定义由天文实物标准过渡到原子自然标准，准确度提高天文实物标准过渡到原子自然标准，准确度提高天文实物标准过渡到原子自然标准，准确度提高天文实物标准过渡到原子自然标准，准确度提高了了了了4-54-54-54-5个量级，达个量级，达个量级，达个量级，达510510510510-14-14-14-14(相当于相当于相当于相当于62626262万年万年万年万年1111秒秒秒秒)，并仍在提高。并仍在提高。并仍在提高。并仍在提高。4.2 标准频率源标准频率源电子测量原理电子测量原理电子测

23、量原理电子测量原理第12页4.2.1 4.2.1 原子时标原子时标p136p136uu原子钟原子钟原子钟原子钟原子时标的实物仪器，可用于时间、频率标准的发布和比对。原子时标的实物仪器，可用于时间、频率标准的发布和比对。原子时标的实物仪器，可用于时间、频率标准的发布和比对。原子时标的实物仪器，可用于时间、频率标准的发布和比对。uu铯原子钟铯原子钟铯原子钟铯原子钟准确度：准确度：准确度：准确度：1010-13-131010-14-14。大铯钟，专用实验室高稳定度频率基准；小铯钟，频率工作基准。大铯钟，专用实验室高稳定度频率基准；小铯钟，频率工作基准。大铯钟，专用实验室高稳定度频率基准；小铯钟，频率

24、工作基准。大铯钟，专用实验室高稳定度频率基准；小铯钟，频率工作基准。uu铷原子钟铷原子钟铷原子钟铷原子钟准确度：准确度：准确度：准确度：1010-11-11，体积小、重量轻，便于携带，可作为工作基准。，体积小、重量轻，便于携带，可作为工作基准。，体积小、重量轻，便于携带，可作为工作基准。，体积小、重量轻，便于携带，可作为工作基准。uu氢原子钟氢原子钟氢原子钟氢原子钟短期稳定度高：短期稳定度高：短期稳定度高：短期稳定度高：1010-14-141010-15-15，但准确度较低（，但准确度较低（，但准确度较低（，但准确度较低（1010-12-12）。）。）。）。电子测量原理电子测量原理电子测量原理

25、电子测量原理第13页4.2.2 4.2.2 石英晶体振荡器石英晶体振荡器uu电子计数器电子计数器电子计数器电子计数器内部时间、频率基准内部时间、频率基准内部时间、频率基准内部时间、频率基准采用采用采用采用石英晶体振荡石英晶体振荡石英晶体振荡石英晶体振荡器（简称器（简称器（简称器（简称“晶振晶振晶振晶振”）为基准信号源。为基准信号源。为基准信号源。为基准信号源。uu基于基于基于基于压电效应压电效应压电效应压电效应产生稳定的频率输出。但是晶振频率产生稳定的频率输出。但是晶振频率产生稳定的频率输出。但是晶振频率产生稳定的频率输出。但是晶振频率易受温度影响易受温度影响易受温度影响易受温度影响（其频率（

26、其频率（其频率（其频率-温度特性曲线有拐点，在温度特性曲线有拐点，在温度特性曲线有拐点，在温度特性曲线有拐点，在拐点处最平坦），拐点处最平坦），拐点处最平坦），拐点处最平坦），普通晶体频率准确度为普通晶体频率准确度为普通晶体频率准确度为普通晶体频率准确度为1010-5-5。uu采用采用采用采用温度补偿或恒温措施温度补偿或恒温措施温度补偿或恒温措施温度补偿或恒温措施（恒定在拐点处的温度）（恒定在拐点处的温度）（恒定在拐点处的温度）（恒定在拐点处的温度）可得到高稳定、高准确的频率输出。可得到高稳定、高准确的频率输出。可得到高稳定、高准确的频率输出。可得到高稳定、高准确的频率输出。恒温晶振的组成恒温

27、晶振的组成恒温晶振的组成恒温晶振的组成电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第14页晶体振荡器的主要指标有晶体振荡器的主要指标有晶体振荡器的主要指标有晶体振荡器的主要指标有:输出频率输出频率输出频率输出频率:1MHz:1MHz:1MHz:1MHz、2.5MHz2.5MHz2.5MHz2.5MHz、5MHz5MHz5MHz5MHz、10MHz10MHz10MHz10MHz。日波动日波动日波动日波动:210:210:210:210-10-10-10-10；日老化；日老化；日老化；日老化:110:110:110:110-10-10-10-10；秒稳；秒稳；秒稳；秒稳:510:510:510

28、:510-12-12-12-12。输出波形输出波形输出波形输出波形:正弦波；输出幅度正弦波；输出幅度正弦波；输出幅度正弦波；输出幅度:0.5Vrms(:0.5Vrms(:0.5Vrms(:0.5Vrms(负载负载负载负载50)50)50)50)。几种不同类型的晶体振荡器指标几种不同类型的晶体振荡器指标几种不同类型的晶体振荡器指标几种不同类型的晶体振荡器指标 晶振类型晶振类型晶振类型晶振类型输出频率输出频率输出频率输出频率(MHz)(MHz)日稳定度日稳定度日稳定度日稳定度准确度准确度准确度准确度普通普通普通普通1 1，10101010-5-51010-6-61010-5-5温度补偿温度补偿温度

29、补偿温度补偿1 1，5 5，10101010-6-61010-7-71010-6-6单恒温槽单恒温槽单恒温槽单恒温槽1 1，2.52.5，5 5，10101010-7-71010-9-91010-6-61010-8-8双恒温槽双恒温槽双恒温槽双恒温槽2.52.5，5 5，10101010-9-91010-11-11优于优于优于优于1010-8-84.2.24.2.2石英晶体振荡器石英晶体振荡器电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第15页4.2.24.2.2石英晶体振荡器石英晶体振荡器电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第16页4.3 4.3 数字测量原理数字测量原理1

30、1 1 1）门控计数法测量原理）门控计数法测量原理）门控计数法测量原理）门控计数法测量原理时间、频率量的特点时间、频率量的特点时间、频率量的特点时间、频率量的特点 频率是在时间轴上无限延伸的频率是在时间轴上无限延伸的频率是在时间轴上无限延伸的频率是在时间轴上无限延伸的，因此，对频率量的测，因此，对频率量的测，因此，对频率量的测，因此，对频率量的测量需确定一个量需确定一个量需确定一个量需确定一个取样时间取样时间取样时间取样时间T T，在该时间内对被测信号的周期，在该时间内对被测信号的周期，在该时间内对被测信号的周期，在该时间内对被测信号的周期累加计数累加计数累加计数累加计数(若计数值为若计数值为

31、若计数值为若计数值为N)N)，根据，根据，根据，根据f fx x=N/T=N/T得到频率值。得到频率值。得到频率值。得到频率值。(P137(P1374.4.2)4.4.2)为实现时间（这里指为实现时间（这里指为实现时间（这里指为实现时间（这里指时间间隔时间间隔时间间隔时间间隔）的数字化测量，需将）的数字化测量，需将）的数字化测量，需将）的数字化测量，需将被测时间按尽可能小的被测时间按尽可能小的被测时间按尽可能小的被测时间按尽可能小的时间单位（称为时标）时间单位（称为时标）时间单位（称为时标）时间单位（称为时标）进行量化，进行量化，进行量化，进行量化，通过通过通过通过累计被测时间内所包含的时间单

32、位数（计数）累计被测时间内所包含的时间单位数（计数）累计被测时间内所包含的时间单位数（计数）累计被测时间内所包含的时间单位数（计数）得到。得到。得到。得到。测量原理测量原理测量原理测量原理将需累加计数的信号（频率测量时为被测信号，时间测量将需累加计数的信号（频率测量时为被测信号，时间测量将需累加计数的信号（频率测量时为被测信号，时间测量将需累加计数的信号（频率测量时为被测信号，时间测量时为时标信号），由一个时为时标信号），由一个时为时标信号），由一个时为时标信号），由一个“闸门闸门闸门闸门”（主门）控制，并由一（主门）控制，并由一（主门）控制，并由一（主门）控制，并由一个个个个“门控门控门控门

33、控”信号控制闸门的开启（计数允许）与关闭（计信号控制闸门的开启（计数允许）与关闭（计信号控制闸门的开启（计数允许）与关闭（计信号控制闸门的开启（计数允许）与关闭（计数停止）。数停止）。数停止）。数停止）。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第17页4.3 4.3 数字测量原理数字测量原理闸门可由闸门可由闸门可由闸门可由一个与（或一个与（或一个与（或一个与（或“或或或或”）逻辑门电路实现）逻辑门电路实现）逻辑门电路实现）逻辑门电路实现。这种测量。这种测量。这种测量。这种测量方法称为方法称为方法称为方法称为门控计数法门控计数法门控计数法门控计数法。其原理如下图所示。其原理如下图所示。其

34、原理如下图所示。其原理如下图所示。上图为由上图为由上图为由上图为由“与与与与”逻辑门作为闸门，其门控信号为逻辑门作为闸门，其门控信号为逻辑门作为闸门，其门控信号为逻辑门作为闸门，其门控信号为11时闸门开启时闸门开启时闸门开启时闸门开启（允许计数），为（允许计数），为（允许计数），为（允许计数），为00时闸门关闭（停止计数）。时闸门关闭（停止计数）。时闸门关闭（停止计数）。时闸门关闭（停止计数）。测频时，闸门开启时间（称为测频时，闸门开启时间（称为测频时，闸门开启时间（称为测频时，闸门开启时间（称为“闸门时间闸门时间闸门时间闸门时间”）即为采样时）即为采样时）即为采样时）即为采样时间间间间。测时

35、间（间隔）时，闸门开启时间即为测时间（间隔）时，闸门开启时间即为测时间（间隔）时，闸门开启时间即为测时间（间隔）时，闸门开启时间即为被测时间被测时间被测时间被测时间。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第18页2 2）通用计数器的基本组成）通用计数器的基本组成通用电子计数器的组成框图如下图所示：通用电子计数器的组成框图如下图所示：通用电子计数器的组成框图如下图所示：通用电子计数器的组成框图如下图所示：4.3 4.3 数字测量原理数字测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第19页2 2）通用计数器的基本组成）通用计数器的基本组成uu通用计数器包括如下几个部分通用计数

36、器包括如下几个部分通用计数器包括如下几个部分通用计数器包括如下几个部分输入通道：输入通道：输入通道：输入通道：通常有通常有通常有通常有A A A A、B B B B、C C C C多个通道，以实现不同的测量功能。多个通道，以实现不同的测量功能。多个通道，以实现不同的测量功能。多个通道，以实现不同的测量功能。输入通道电路对输入信号进行输入通道电路对输入信号进行输入通道电路对输入信号进行输入通道电路对输入信号进行放大、整形等放大、整形等放大、整形等放大、整形等（但保持频率不变），（但保持频率不变），（但保持频率不变），（但保持频率不变），得到适合计数的脉冲信号。得到适合计数的脉冲信号。得到适合计数

37、的脉冲信号。得到适合计数的脉冲信号。通过通过通过通过预定标器预定标器预定标器预定标器还可还可还可还可扩展频率测量范围扩展频率测量范围扩展频率测量范围扩展频率测量范围。主门电路主门电路主门电路主门电路：完成计数的完成计数的完成计数的完成计数的闸门控制闸门控制闸门控制闸门控制作用作用作用作用。计数与显示电路计数与显示电路计数与显示电路计数与显示电路：计数电路是通用计数器的计数电路是通用计数器的计数电路是通用计数器的计数电路是通用计数器的核心电路核心电路核心电路核心电路，完成脉，完成脉，完成脉，完成脉冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果）以数字方式显示冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果）以

38、数字方式显示冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果）以数字方式显示冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果）以数字方式显示出来。出来。出来。出来。时基产生电路：时基产生电路：时基产生电路：时基产生电路：产生产生产生产生机内时间、频率测量的基准机内时间、频率测量的基准机内时间、频率测量的基准机内时间、频率测量的基准，即时间测量，即时间测量，即时间测量，即时间测量的时标和频率测量的闸门信号。的时标和频率测量的闸门信号。的时标和频率测量的闸门信号。的时标和频率测量的闸门信号。控制电路控制电路控制电路控制电路：控制协调整机工作控制协调整机工作控制协调整机工作控制协调整机工作，即准备，即准备，即准备，

39、即准备测量测量测量测量显示。显示。显示。显示。4.3 4.3 数字测量原理数字测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第20页2 2）通用计数器的基本组成）通用计数器的基本组成uu通用计数器包括如下几个部分通用计数器包括如下几个部分通用计数器包括如下几个部分通用计数器包括如下几个部分输入通道：输入通道：输入通道：输入通道：通常有通常有通常有通常有A A A A、B B B B、C C C C多个通道，以实现不同的测量功能。多个通道，以实现不同的测量功能。多个通道，以实现不同的测量功能。多个通道，以实现不同的测量功能。输入通道电路对输入信号进行输入通道电路对输入信号进行输入通道电

40、路对输入信号进行输入通道电路对输入信号进行放大、整形等放大、整形等放大、整形等放大、整形等（但保持频率不变），（但保持频率不变），（但保持频率不变），（但保持频率不变），得到适合计数的脉冲信号。得到适合计数的脉冲信号。得到适合计数的脉冲信号。得到适合计数的脉冲信号。通过通过通过通过预定标器预定标器预定标器预定标器还可还可还可还可扩展频率测量范围扩展频率测量范围扩展频率测量范围扩展频率测量范围。主门电路主门电路主门电路主门电路：完成计数的完成计数的完成计数的完成计数的闸门控制闸门控制闸门控制闸门控制作用作用作用作用。计数与显示电路计数与显示电路计数与显示电路计数与显示电路：计数电路是通用计数器的

41、计数电路是通用计数器的计数电路是通用计数器的计数电路是通用计数器的核心电路核心电路核心电路核心电路，完成脉，完成脉，完成脉，完成脉冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果）以数字方式显示冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果）以数字方式显示冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果）以数字方式显示冲计数；显示电路将计数结果（反映测量结果）以数字方式显示出来。出来。出来。出来。时基产生电路：时基产生电路：时基产生电路：时基产生电路：产生产生产生产生机内时间、频率测量的基准机内时间、频率测量的基准机内时间、频率测量的基准机内时间、频率测量的基准，即时间测量，即时间测量，即时间测量，即时间测量的时标

42、和频率测量的闸门信号。的时标和频率测量的闸门信号。的时标和频率测量的闸门信号。的时标和频率测量的闸门信号。控制电路控制电路控制电路控制电路：控制协调整机工作控制协调整机工作控制协调整机工作控制协调整机工作，即准备，即准备，即准备，即准备测量测量测量测量显示。显示。显示。显示。4.3 4.3 数字测量原理数字测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第21页4.4电子计数器的组成原理和测量功能电子计数器的组成原理和测量功能4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 电子计数器的组成电子计数器的组成电子计数器的组成电子计数器的组成 1 1 1 1）A A A A、B B B B输

43、入通道输入通道输入通道输入通道 2 2 2 2）主门电路）主门电路）主门电路）主门电路 3 3 3 3）计数与显示电路）计数与显示电路）计数与显示电路）计数与显示电路 4 4 4 4）时基产生电路）时基产生电路）时基产生电路）时基产生电路 5 5 5 5）控制电路）控制电路）控制电路）控制电路4.4.2 4.4.2 4.4.2 4.4.2 电子计数器的测量功能电子计数器的测量功能电子计数器的测量功能电子计数器的测量功能 1 1 1 1）频率测量）频率测量）频率测量）频率测量 2 2 2 2）频率比测量）频率比测量）频率比测量）频率比测量 3 3 3 3）周期测量）周期测量）周期测量）周期测量

44、4 4 4 4）时间间隔测量）时间间隔测量）时间间隔测量）时间间隔测量 5 5 5 5）自检）自检）自检）自检电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第22页NFC1000C多功能频率计数器多功能频率计数器主要技术指标主要技术指标功能功能功能功能 测频、测周、计数、自校测频、测周、计数、自校测频、测周、计数、自校测频、测周、计数、自校 频率测量范围频率测量范围频率测量范围频率测量范围 0.1Hz-1000MHz0.1Hz-1000MHz周期测量范围周期测量范围周期测量范围周期测量范围 100ns-10s100ns-10s灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度 30mv(rms)30mv(rms)输入

45、阻抗输入阻抗输入阻抗输入阻抗 1M/35pf(A1M/35pf(A通道）通道）通道）通道）50(B50(B通道）通道）通道）通道）输入方式输入方式输入方式输入方式 AC/DC(AAC/DC(A通道）通道）通道）通道）ACAC（BB通道）通道）通道）通道）动态范围动态范围动态范围动态范围 30mVrms-1Vrms(A30mVrms-1Vrms(A通道）通道）通道）通道）-17dBm-+6dBm(B-17dBm-+6dBm(B通道）通道）通道）通道）触发电平触发电平触发电平触发电平 2V2V连续可调连续可调连续可调连续可调 测量误差测量误差测量误差测量误差 时基准确度时基准确度时基准确度时基准确

46、度触发误差触发误差触发误差触发误差 被测频率（或被测周期）被测频率（或被测周期）被测频率（或被测周期）被测频率（或被测周期）LSDLSD晶振稳定度晶振稳定度晶振稳定度晶振稳定度 2V2V连续可调连续可调连续可调连续可调 体积与重量体积与重量体积与重量体积与重量 240 x220 x80(mm)32.0Kg240 x220 x80(mm)32.0Kg电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第23页4.4.1 4.4.1 电子计数器的组成电子计数器的组成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通通道道(放放大、整形大、整形)B通通 道道(放放大、整形大、整形)主主门门功能

47、开关功能开关闸门选择、周期倍乘闸门选择、周期倍乘1010101010s(104)1s(103)100ms(102)10ms(10)1ms(1)时标选择时标选择12345332112445时基部分时基部分10101010101ms0.1ms10us1us0.1us10ns控制时序电路控制时序电路开门开门锁存锁存复位复位控制时序电路波形控制时序电路波形周期测周期测量量频率测量频率测量uu组成原理框图组成原理框图组成原理框图组成原理框图电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第24页1 1 1 1）A A A A、B B B B输入通道输入通道输入通道输入通道作用：作用：作用：作用：它们主要

48、由放大它们主要由放大它们主要由放大它们主要由放大/衰减、滤波、整形、触发（包括衰减、滤波、整形、触发（包括衰减、滤波、整形、触发（包括衰减、滤波、整形、触发（包括出发电平调节）等单元电路构成。其作用是出发电平调节）等单元电路构成。其作用是出发电平调节）等单元电路构成。其作用是出发电平调节）等单元电路构成。其作用是对输入信号处对输入信号处对输入信号处对输入信号处理以产生符合计数要求（波形、幅度）的脉冲信号理以产生符合计数要求（波形、幅度）的脉冲信号理以产生符合计数要求（波形、幅度）的脉冲信号理以产生符合计数要求（波形、幅度）的脉冲信号。通过通过通过通过预定标器预定标器预定标器预定标器（外插件）还

49、可（外插件）还可（外插件）还可（外插件）还可扩展频率测量范围扩展频率测量范围扩展频率测量范围扩展频率测量范围。斯密特触发电路：斯密特触发电路：斯密特触发电路：斯密特触发电路：利用利用利用利用斯密特触发器斯密特触发器斯密特触发器斯密特触发器的的的的回差特性回差特性回差特性回差特性，对输，对输，对输，对输入信号具有较好的抗干扰作用。入信号具有较好的抗干扰作用。入信号具有较好的抗干扰作用。入信号具有较好的抗干扰作用。4.4.1 4.4.1 电子计数器的组成电子计数器的组成电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第25页uu通道组合可完成不同的测量功能：通道组合可完成不同的测量功能：通道组合可

50、完成不同的测量功能：通道组合可完成不同的测量功能：被计数的信号（常从被计数的信号（常从被计数的信号（常从被计数的信号（常从A A A A通道输入）称为通道输入）称为通道输入）称为通道输入）称为计数端计数端计数端计数端；控制闸门开启的信；控制闸门开启的信；控制闸门开启的信；控制闸门开启的信号通道（常从号通道（常从号通道（常从号通道（常从B B B B、C C C C通道输入）称为通道输入）称为通道输入）称为通道输入）称为控制端控制端控制端控制端。从计数端输入的信号有：被测信号从计数端输入的信号有：被测信号从计数端输入的信号有：被测信号从计数端输入的信号有：被测信号(fx);(fx);(fx);(