第五章頻率及時(shí)間測(cè)量5-6ppt課件

1、56其他丈量頻率的方法 計(jì)數(shù)式頻率計(jì)丈量頻率的優(yōu)點(diǎn)是丈量方便、快速直觀，丈量準(zhǔn)確度較高； 缺陷是要求較高的信噪比，普通不能測(cè)調(diào)制波信號(hào)的頻率，丈量準(zhǔn)確度還達(dá)不到晶振的準(zhǔn)確度，且計(jì)數(shù)式頻率計(jì)造價(jià)較高。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量1 一、直讀法測(cè)頻 1電橋法測(cè)頻 交流電橋平衡條件： 電橋的四個(gè)臂中至少有兩個(gè)電抗元件。這里以常見的文氏電橋線路為例，引見電橋法測(cè)頻的原理。圖中PA為指示電橋平衡的檢流計(jì)，該電橋的復(fù)平衡條件為圖5.6-1 文氏橋原理電路第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量電橋法測(cè)頻即是利用電橋的平衡條件和被測(cè)信號(hào)頻率有關(guān)這一特性來測(cè)頻。2(5.6-1) 即 (5.6-2) 令上式左端實(shí)部等

2、于R3/R4, 虛部等于零，得該電橋平衡的兩個(gè)實(shí)平衡條件，即 (5.6-3a) (5.6-3b) 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量1電橋法測(cè)頻 3由式(5.6-3b)得: 或 假設(shè) 那么有: 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量1電橋法測(cè)頻 假設(shè)調(diào)理R(或C)，可使電橋?qū)x到達(dá)平衡(檢流計(jì)指示最小)。 在電橋面板可變電阻(或電容)旋鈕下即可按頻率刻度，測(cè)試者可直接讀得被測(cè)信號(hào)的頻率。4電橋法測(cè)頻的準(zhǔn)確度取決于： 電橋中各元件的準(zhǔn)確度、 判別電橋平衡的準(zhǔn)確度 (檢流計(jì)的靈敏度及人眼察看誤差) 被測(cè)信號(hào)的頻譜純度。 它能到達(dá)的測(cè)頻準(zhǔn)確度約為(O.51)。高頻時(shí)，由于寄生參數(shù)影響嚴(yán)重，會(huì)使丈量準(zhǔn)確度大大下

3、降，所以這種電橋測(cè)頻僅適用于10KHz以下的信號(hào)。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量1電橋法測(cè)頻 52諧振法測(cè)頻 諧振法測(cè)頻就是利用電感、電容、電阻串聯(lián)、并聯(lián)諧振回路的諧振特性來實(shí)現(xiàn)測(cè)頻。 圖(a)為串聯(lián)諧振測(cè)頻原理圖，圖(b)為并聯(lián)諧振測(cè)頻原理圖。兩圖中的電阻RL,RC為實(shí)踐電感、電容的等效損耗電阻。 圖562諧振法測(cè)頻原理電路 串聯(lián)諧振電路的固有諧振頻率: (56-5) 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 一、直讀法測(cè)頻 6當(dāng) f0 和被測(cè)信號(hào)頻率 fx 相等時(shí)，電路發(fā)生諧振。此時(shí)，并聯(lián)接于回路兩端的電壓表 V 將指示最大值 U 0當(dāng)被測(cè)頻率偏離 f0 時(shí)，指示值下降，據(jù)此判別諧振點(diǎn)。第五章 時(shí)

4、間、頻率和相位的丈量并聯(lián)諧振電路的固有諧振頻率近似為 2諧振法測(cè)頻 圖563諧振電路的諧振曲線 7 被測(cè)頻率信號(hào)接入電路后，調(diào)理圖(a)或圖(b)中的C(或L)，使圖(a)中電流表或圖(b)中電壓表指示最大，闡明電路諧振。由式(5.6-5)或式(5.6-6)可得 (56-7) 其數(shù)值可由調(diào)理度盤上直接讀出。諧振法丈量頻率的原理和丈量方法都是比較簡(jiǎn)單的，運(yùn)用較廣泛。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量2諧振法測(cè)頻 8式 表述的是近似計(jì)算公式，因此，用該式來計(jì)算，其結(jié)果會(huì)有誤差是必然的，只不過是誤差大、誤差小的問題。當(dāng)回路中實(shí)踐電感、電容的損耗越小，也可以說當(dāng)回路的質(zhì)量因數(shù)Q越高，由此式計(jì)算的誤差越小。

5、 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量2諧振法測(cè)頻 丈量誤差9由諧振曲線可以看出，當(dāng)回路Q值不太高時(shí)，接近諧振點(diǎn)處曲線較鈍，不容易準(zhǔn)確找出真正的諧振點(diǎn)A。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量2諧振法測(cè)頻 10環(huán)境溫度、濕度以及可調(diào)元件磨損等要素變化時(shí)，將使電感、電容實(shí)踐的元件值發(fā)生變化，從而使回路固有頻率發(fā)生變化，也就呵斥了丈量誤差。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量2諧振法測(cè)頻 11通常用改動(dòng)電感的方法來改動(dòng)頻段，用可變電容作頻率細(xì)調(diào)。 由于頻率刻度不能分得無限細(xì)，人眼讀數(shù)經(jīng)常有一定的誤差，這也是呵斥丈量誤差的一種要素。綜合以上各要素，諧振法丈量頻率的誤差大約在(0.251)范圍內(nèi)，常作為頻率粗測(cè)或某些儀器

6、的附屬測(cè)頻部件。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量2諧振法測(cè)頻 12利用諧振法進(jìn)展丈量時(shí)： 1、頻率源和回路的耦合應(yīng)采取松耦合，以免兩者相互牽引而改動(dòng)諧振頻率； 2、作為指示器的電流表內(nèi)阻要小，電壓表內(nèi)阻要大并應(yīng)采用部分接入方式，使諧振回路的Q值改動(dòng)不大。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量2諧振法測(cè)頻 13利用諧振法進(jìn)展丈量時(shí)：3、部分接入系數(shù)要獲得適宜。 當(dāng)被測(cè)頻率不是正弦波并且高次諧波分量強(qiáng)時(shí)，在較寬范圍內(nèi)調(diào)諧可變電容往往會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)頻率成倍數(shù)的諧振點(diǎn)，普通被測(cè)頻率為最低諧振頻率或幾個(gè)諧振指示點(diǎn)中電表指示最大的頻率。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量2諧振法測(cè)頻 14 3頻率-電壓轉(zhuǎn)換法丈量頻率 在

7、直讀式頻率計(jì)里也有先把頻率轉(zhuǎn)換為電壓或電流，然后用表盤刻度有頻率的電壓表或電流表指示來測(cè)頻率。 以丈量正弦波頻率fx為例。首先把正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率與之相等的尖脈沖 A ，然后加于單穩(wěn)多諧振蕩器，產(chǎn)生頻率為 fx 寬度為 幅度為Um 的矩形脈沖列 UB(t)圖5.64 fV轉(zhuǎn)換法丈量頻率第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 3. 頻率-電壓轉(zhuǎn)換法丈量頻率 15這一矩形電壓的平均值等于 5.6-8 當(dāng)Um、一定時(shí)，U0 正比于 fx 。所以，經(jīng)一積分電路求Ut的平均值U0 ，再由直流電壓表指示就成為 f-v 轉(zhuǎn)換型直讀式頻率計(jì)，電壓表直接按頻率刻度。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 3. 頻率-電壓轉(zhuǎn)換法

8、丈量頻率 16 這種 f-v 轉(zhuǎn)換頻率計(jì)最高丈量頻率可達(dá)幾兆赫。 丈量誤差主要決議于Um、的穩(wěn)定度以及電壓表的誤差，普通為百分之幾。這種丈量法的優(yōu)點(diǎn)可以延續(xù)監(jiān)視頻率的變化。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 3. 頻率-電壓轉(zhuǎn)換法丈量頻率 17二、比較法測(cè)頻 1拍頻法測(cè)頻 原理：將待測(cè)頻率為fx的正弦信號(hào)ux與規(guī)范頻率fc( fc 近似 fx )的正弦信號(hào)uc直接疊加在線性元件上。 其線性合成信號(hào)為近似的正弦波，但其振幅隨時(shí)間變化，而變化的頻率等于兩頻率之差，稱之為拍頻。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量18 1拍頻法測(cè)頻 用耳機(jī)、或電壓表、或示波器作為指示器進(jìn)展檢測(cè)。調(diào)整 fc ,假設(shè)越接近 fx

9、 ，合成波振幅變化的周期越長(zhǎng)。 當(dāng)兩頻率相差在46Hz以下時(shí)，就分不出兩個(gè)信號(hào)頻率音調(diào)上的差別了，此時(shí)示為零拍。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量19聲音的響度隨時(shí)間作周期性的變化。用電壓表指示時(shí)可看到指針有規(guī)律地來回?cái)[動(dòng)；假設(shè)用示波器檢測(cè)，可看到波形幅度隨著兩頻率逐漸接近而趨于一條直線。這種景象在聲學(xué)上稱為拍，由于聽起來就好似在有節(jié)拍地打拍子一樣，“拍頻法這些名詞就是來源于此。 圖565拍頻景象波形圖 圖566拍頻景象檢測(cè)表示圖 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 1拍頻法測(cè)頻 20拍頻波具有如下特點(diǎn)： 假設(shè)fxfc，那么拍頻波的頻率亦為 fc，其振幅不隨時(shí)間變化。 這種情況，當(dāng)兩信號(hào)的初相位差為

10、零時(shí)，拍頻波振幅最大，等于兩信號(hào)振幅之和；當(dāng)兩信號(hào)的初相位差為180時(shí)，拍頻波振幅最小，等于兩信號(hào)振幅之差。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 1拍頻法測(cè)頻 21拍頻波具有如下特點(diǎn)：假設(shè)fx fc ，那么拍頻波振幅隨兩信號(hào)的差頻 變化。 可以根據(jù)拍頻信號(hào)振幅變化頻率F以及知頻率 fc 來確定被測(cè)頻率fx 即 fxfc F (56-9) 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 1拍頻法測(cè)頻 22 當(dāng) fc 添加時(shí)F也添加，式 fx fc F 取負(fù)號(hào)，反之取正號(hào)。 對(duì)于普通人來說，拍頻周期在10s左右可以聽出，即這一近似引入的誤差為0.1 Hz量級(jí)。 為了使拍頻信號(hào)的振幅變化大，便于識(shí)別拍頻的周期或頻率，應(yīng)盡

11、量使兩信號(hào)的振幅相等。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 1拍頻法測(cè)頻 23 這種測(cè)頻方法要求相比較的兩個(gè)頻率的漂移不應(yīng)超越零點(diǎn)幾赫茲。 假設(shè)頻率的漂移過大，就很難分清拍頻是由于兩個(gè)信號(hào)頻率不等引起的還是頻率不穩(wěn)定所致。 在一樣的頻率穩(wěn)定度條件下，因高頻信號(hào)頻率的絕對(duì)變化大，所以該法大多運(yùn)用在音頻范圍。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 1拍頻法測(cè)頻 24拍頻法測(cè)頻，其誤差主要決議于： 規(guī)范頻率 fc 的準(zhǔn)確度 丈量F的誤差 而丈量 F 的誤差又由拍頻數(shù) n 的計(jì)數(shù)誤差n 和 n個(gè)拍頻相應(yīng)的時(shí)間 t 的丈量誤差t 決議。 由 F=n / t 并代入式(5.6-9)，有 5.6-10 對(duì)式5.6-10兩

12、端微分得 (5.6-11) 所以(5.6-12) 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量 1拍頻法測(cè)頻 25 思索相對(duì)誤差定義 由于F=nt 得(5.6-13) 假設(shè)再以為 ，那么上式可近似改寫為 (5.6-14) 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 1拍頻法測(cè)頻 26從式 可以看出： 要提高此種方法丈量頻率準(zhǔn)確度，除了選用高穩(wěn)定度的頻率規(guī)范外，還必需使拍頻計(jì)數(shù)值n大，因此相應(yīng)的時(shí)間 t 也大。 目前拍頻法丈量頻率的絕對(duì)誤差約為零點(diǎn)幾赫茲。 假設(shè)丈量lKHz左右的頻率時(shí)，其相對(duì)誤差為104量級(jí)，如被丈量頻率為10KHz，那么相對(duì)誤差可以小至105量級(jí)。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較

13、法測(cè)頻 1拍頻法測(cè)頻 272差頻法測(cè)頻 也稱外差法，把待測(cè)頻率信號(hào) fx 與本振頻率 fl 信號(hào)加到非線性元件上進(jìn)展混頻，輸出信號(hào)中除了原有的頻率fx、 fl 分量外，還將有它們的諧波 nfx、mfl 及其組合頻率nfxmfl，其中 m、n為整數(shù)。當(dāng)調(diào)理本振頻率 fl 時(shí)，能夠有一些 n 和 m 值使差頻為零，即 nfxmfl = 0所以，被測(cè)頻率： fx= (m/n)fl(5.6-15) 圖5.67 差頻法測(cè)頻原理框圖 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量(5.6-16) 二、比較法測(cè)頻 28為了判別上式的存在，借助于混頻器后的低通濾波網(wǎng)絡(luò)選出其中的差頻分量，并將其送入耳機(jī)或電壓表或電眼檢測(cè)。為了

14、方便起見，這里設(shè) m = n = l，即以兩個(gè)基波頻率之差為例闡明其任務(wù)原理。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 29調(diào)理 fl ，使輸入到混頻器的兩信號(hào)基頻差為零，于是有 fx fl 由于兩信號(hào)經(jīng)非線性器件混頻后，基波分量的振幅比諧波分量要大得多，其差頻信號(hào)的振幅也最大，檢測(cè)判別最容易。在實(shí)踐丈量時(shí)是采用如下方法判別零差頻點(diǎn)的： 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 301、由低到高調(diào)整規(guī)范頻率 fl，當(dāng) fx-fl 進(jìn)入音頻范圍時(shí)，在耳機(jī)中即發(fā)出聲音，音調(diào)隨 fl 的變化而變化，聲音先是鋒利( fx-fl 在10KHz以上、16KHz以下)逐

15、漸變得低沉(數(shù)百赫茲到幾十赫茲)而后消逝(差頻小于20Hz，人耳聽不出)。圖5.68 零差頻點(diǎn)識(shí)別過程第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 312、當(dāng) fl繼續(xù)升高時(shí)，fx-fl 變大，差頻又進(jìn)入音頻區(qū)，音調(diào)先是低沉而變鋒利直到差頻大于l6KHz聽不出。上述過程可用以下圖表示。 圖5.68 零差頻點(diǎn)識(shí)別過程第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 32 縱軸表示差頻絕對(duì)值大小，V 形線為差頻隨 fl 變化的情況，虛線表示聲音強(qiáng)度。 隨著 fl 單調(diào)變化，在兩個(gè)對(duì)稱的可聞聲區(qū)域中間即為零差頻點(diǎn)( fx=fl ) 但是由于人耳不能聽出頻率低于20 Hz的聲音

16、，所以用耳機(jī)等發(fā)聲設(shè)備來判別零差頻點(diǎn)時(shí)有一個(gè)寬度 f40Hz 的無聲啞區(qū)，使判別誤差很大，必需用電表或電眼來作輔助判別。圖5.68 零差頻點(diǎn)識(shí)別過程第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 33 以電表為例，當(dāng)差頻較大時(shí)，表針來不及隨差頻頻率擺動(dòng)，只需當(dāng)差頻小于幾赫芝時(shí)，表針擺動(dòng)才跟得上差頻信號(hào)的變化，當(dāng)差頻為零時(shí)表針又不動(dòng)。圖中m 外形線表示電表偏轉(zhuǎn)隨 fl 變化的情況。 在電表兩次偏轉(zhuǎn)中間的靜止點(diǎn)就是零差頻點(diǎn)，這時(shí)啞區(qū)可以減少到零點(diǎn)幾赫芝。這個(gè)啞區(qū)是差頻法丈量頻率的誤差來源之一。圖5.68 零差頻點(diǎn)識(shí)別過程第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 34

17、以上是m=n=l 兩信號(hào)基頻差頻的情況，假設(shè)只是利用基波與基波之差頻，那么規(guī)范頻率源的變化范圍就應(yīng)與被測(cè)頻率能夠的范圍相一致。 頻率變化范圍極寬的振蕩器難以到達(dá)很高的穩(wěn)定度，而且頻率調(diào)諧的讀數(shù)準(zhǔn)確度也很難做到足夠高。 為此要思索mnl的情況。當(dāng)延續(xù)調(diào)理時(shí)將出現(xiàn)許多零差頻點(diǎn)，即出現(xiàn)很多滿足式nfxmfl = 0的點(diǎn)，在耳機(jī)中表現(xiàn)為一系列強(qiáng)度不同的吱喱吱喱聲。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 35第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 由于上述諸多零差頻點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 m、n 往往難以確定。 因此需求輔以粗測(cè)設(shè)備(如諧振式頻率計(jì)等)，以便在準(zhǔn)確丈量之前，

18、首先對(duì)被測(cè)頻率做到心中有數(shù)?；谏鲜霾铑l原理制成的適用的外羞式頻率計(jì)框圖如以下圖。36 為丈量準(zhǔn)確，對(duì)本地振蕩頻率 fl 穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度要求較高。fl 頻率覆蓋范圍并不寬，主要靠它的m次諧波與被測(cè)頻率混頻，使被測(cè)頻率 fx 的范圍增大。 為讀數(shù)方便，本振的刻度盤直接用m刻度，晶振用來校正它的刻度。輸入電路為一耦合電路，把待測(cè)信號(hào)耦合到混頻器。圖5.69 適用外差頻率計(jì)框圖 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 37丈量時(shí): 1、先用粗測(cè)頻率計(jì)測(cè)出的大致數(shù)值，把開關(guān)K打在“丈量位置，調(diào)本振度盤在粗測(cè)值附近找到零差頻率點(diǎn)。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法

19、測(cè)頻 382、把開關(guān)打向“校準(zhǔn)位置，用晶振諧波與本振諧波混頻，由差頻點(diǎn)校正本振頻率讀數(shù)能否準(zhǔn)確(這時(shí)應(yīng)調(diào)到離被測(cè)頻率最近的校正點(diǎn))。 假設(shè)刻度盤刻度不準(zhǔn)，那么微調(diào)指針位置使其讀數(shù)準(zhǔn)確。 經(jīng)上述校準(zhǔn)后就可把開關(guān)再打向“丈量位置進(jìn)展精測(cè)。只需在粗測(cè)值附近調(diào)理 fl 使得到零差頻，刻度盤讀數(shù)就是被測(cè)頻率的準(zhǔn)確丈量值。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 39差頻法丈量誤差來源有三： 晶振頻率誤差。在丈量過程中先用晶振頻率 fc 校正本振頻率刻度，如晶振頻率存在誤差 fc ，將呵斥丈量誤差。 偏校誤差。由于 fc 是固定的，校正只能在 fc 的諧波即頻率為 nfc 的假設(shè)干個(gè)離

20、散點(diǎn)進(jìn)展，而被測(cè)頻率普通不等于nfc。這將呵斥稱之為偏校的誤差。顯然，晶振頻率越低，校正點(diǎn)間隔越小，丈量準(zhǔn)確度越高。在實(shí)踐丈量時(shí)校正應(yīng)在最接近 fx 的校正點(diǎn)進(jìn)展。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 40差頻法丈量誤差來源有三：零差指示器引起的誤差。由于零差指示器靈敏度的限制及人的覺得器官(耳、眼等)性能的不完善也呵斥丈量誤差。 例如放大器的低頻失真，使極低的差頻信號(hào)有嚴(yán)重的衰減以致推進(jìn)不了后級(jí)指示器；人耳或放聲設(shè)備的啞區(qū)限制等，都能夠引起幾十赫芝的絕對(duì)誤差。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 41 為有效地減小差頻法測(cè)頻的誤差，可采用改良的差

21、頻法測(cè)頻，即雙重差拍法。 它能防止差頻法由于聽覺不到啞區(qū)的頻率變化所引起的誤差。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 42雙重差拍法測(cè)頻的原理是：先將待測(cè)頻率信號(hào) fx 與本振頻率信號(hào) fl 經(jīng)過混頻器構(gòu)成其頻率為二者差頻F 的音頻信號(hào)，再將該信號(hào)與一個(gè)規(guī)范的音頻振蕩器輸出信號(hào)在線性元件上進(jìn)展疊加。經(jīng)過“拍景象準(zhǔn)確地測(cè)出F 值，從而可得5.6-17 式中F 前的符號(hào)可這樣來判別：假設(shè)添加一點(diǎn) fl 時(shí)F亦添加那么闡明原來 flfx 。故 fx=fl - F，反之亦然。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 43雙重差拍法是先差后拍，也是一種微差法。

22、只需高低兩個(gè)振蕩器頻率和被測(cè)頻率的穩(wěn)定度高，那么其丈量準(zhǔn)確度可以很高，該法通常用于精細(xì)丈量和計(jì)量任務(wù)中。 對(duì)此法也可作某些推行，當(dāng)差出F后，不一定非用拍頻法丈量F不可，也可用其他方法來丈量(如電子計(jì)數(shù)器法等)?，F(xiàn)實(shí)上，這種方法也是構(gòu)成頻率計(jì)數(shù)器擴(kuò)展量程的根底。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 44總之，差頻法丈量頻率的誤差是很小的，普通可優(yōu)于105量級(jí)。特別是采用有恒溫安裝的晶振做基準(zhǔn)信號(hào)并用雙重差拍，丈量誤差還可大大減小。 與其他測(cè)頻方法相比，該法還有一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，即靈敏度非常高，最低可測(cè)信號(hào)電平達(dá)0.11 V，這對(duì)微弱信號(hào)頻率的丈量是很有利的。 第五章 時(shí)間、頻

23、率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 2差頻法測(cè)頻 45 比較簡(jiǎn)單、方便的是李沙育圖形測(cè)頻法。 在示波器的 Y 通道和 X 通道分別加上不同信號(hào)時(shí)，示波管屏幕上光點(diǎn)的軌跡將由兩個(gè)信號(hào)共同決議。 假設(shè)這兩個(gè)信號(hào)是正弦波，那么屏幕上的圖形將取決于不同的頻率比以及初始相位差而表現(xiàn)為外形不同的圖形，這就是李沙育圖形。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔46 李沙育圖形的光跡反映了偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)所加信號(hào)的變化規(guī)律。 假設(shè)兩個(gè)信號(hào)的頻率比為整數(shù)比，即 fy:fx = m:n (m，n為整數(shù)， 那么在某一一樣的時(shí)間間隔內(nèi)垂直系統(tǒng)的信號(hào)改動(dòng)m個(gè)周期時(shí)，程度系統(tǒng)的信號(hào)恰好改動(dòng)n個(gè)周期，熒

24、光屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的圖形。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔47 由于垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)信號(hào)改動(dòng)一周與程度軸有兩個(gè)交點(diǎn)，因此m個(gè)周期與程度軸有2m個(gè)交點(diǎn)；與此相仿，程度系統(tǒng)信號(hào)的n個(gè)周期與垂直軸有2n個(gè)交點(diǎn)。于是我們可以由示波器熒光屏上的李沙育圖形與程度軸的交點(diǎn)Ux以及與垂直軸的交點(diǎn)Uy來決議頻率比，即：5.6-18 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔48假設(shè)知頻率信號(hào)接于X軸，待測(cè)頻率信號(hào)接于y軸，那么由式可得 5.6-19 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔49 當(dāng)兩個(gè)信號(hào)頻率之比

25、不是準(zhǔn)確地等于整數(shù)比時(shí)，例如 fy = (m /n)(fx + f 且：f 很小 這種情況的李沙育圖形與 fy=(nx/n)fx 時(shí)的李沙育圖形類似。 不過由于存在f，等效于 fx、fy 兩信號(hào)的相位差不斷隨時(shí)間而變化，呵斥李沙育圖形將隨時(shí)間 t 漸漸翻動(dòng)。 當(dāng)滿足(mn) f t = N 時(shí)，完成N次翻動(dòng)(N-0，1)，因此數(shù)出翻動(dòng)N次所需求的時(shí)間t就可確定出f ，即(5.6-20) 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔50 f 的取號(hào)可這樣確定：改動(dòng)知頻率 fx 進(jìn)展多次反復(fù)丈量來決議。 假設(shè)添加 fx 時(shí)，李沙育圖形轉(zhuǎn)動(dòng)變快，闡明(mn)fx fy，

26、那么f應(yīng)取負(fù)號(hào)；反之那么應(yīng)取正號(hào)。 在特殊情況下(fx fy, m=n)時(shí)，李沙育圖形是一滾動(dòng)的橢圓，這時(shí)仍按式(5.6-20)計(jì)算f，那么被測(cè)頻率 (56-21) 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔51 當(dāng)兩信號(hào)頻率比很大時(shí)，屏幕上的圖形將變得非常復(fù)雜，光點(diǎn)的徑跡線密集，難以確定圖形與垂直或程度直線的交點(diǎn)數(shù)，尤其是存在圖形轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下更是如此。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔52 所以，普通要求被測(cè)頻率和知頻率之比最大不超越10:1，最小不低于1:10。 此外還要求 fx、fy 都非常穩(wěn)定才便于丈量操作，使丈量

27、準(zhǔn)確度較高。 李沙育圖形測(cè)頻法普通僅用于丈量音頻到幾十兆赫范圍的頻率，丈量的相對(duì)誤差主要決議于知的規(guī)范頻率的準(zhǔn)確度和計(jì)算f 的誤差。第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔53 用示波法來丈量時(shí)間間隔(周期是特殊的時(shí)間間隔)非常直觀。 現(xiàn)以內(nèi)掃描法測(cè)時(shí)間間隔為例引見其測(cè)試原理。 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔54在未接入被測(cè)信號(hào)前，先將掃描微調(diào)置于校正位，用儀器本身的校正信號(hào)對(duì)掃描速度進(jìn)展校準(zhǔn)。 接入被測(cè)信號(hào)，將圖形移至屏幕中心區(qū)，調(diào)理Y靈敏度及X軸掃描速度，使波形的高度和寬度均較適宜，如下圖。 在波形上找到要測(cè)時(shí)間隔所對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)，如A點(diǎn)、B點(diǎn)。讀出A、B兩點(diǎn)問的間隔x，由掃描速度v( t /cm)標(biāo)稱值及擴(kuò)展倍率k，即可算出被測(cè)的時(shí)間間隔 (5622) 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)頻 3用示波器丈量頻率和時(shí)間間隔55 用示波器內(nèi)掃描法丈量時(shí)間間隔的誤差主要來自示波器掃描速度的誤差及讀數(shù)誤差，普通為5左右。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單直觀， 在以下圖中假設(shè)x=2cm，v=10mscm，擴(kuò)展置“5位，那么時(shí)間間隔Tx = 2105=4 ms。可見，用示波器丈量信號(hào)的時(shí)間間隔(或周期)是比較方便的。圖5.611用示波法丈量時(shí)間間隔 第五章 時(shí)間、頻率和相位的丈量二、比較法測(cè)