电子计数法测量频率原理及误差分析.docx

电子计数法测量频率原理及误差分析摘要：频率是电信号的基本特性之一. 在各种对频率的测量方法中 , 电子计数法测频具 有测量精度高 , 读数直观 , 测量迅速 , 以及便于实现测量过程自动化等优点 .电子计数法 测频的基本方法有两种 , 即直接测频和通过测周期得到频率.测频原理 直接测频的原理是依照频率的定义 :若某一信号在 T 秒时间内重复变化 N 次 , 则（注意：适用于测量较高的频率） f —xT基于此原理的测量框图如图.电子计数器测频原理方框图测频吋，由晶体振荡器产生稳定度可达10-9量级的信号经分频及门控电路，形成标准时间"闸门 时间八控制主门的开启•被测信号经放大、整形后形成与被测信号同频的序列窄脉冲.主门在闸门时间 厂内开启，计数器对序列脉冲计数，若计数值为N,则被测信号的频率即为人=手.误差分析：V fx = f 由误差合成公式有上式中第一项为量化误差,是由于被测信号与门控闸门信号不相关引起的.设主门的开启时间为 T , 被测信号周期为 Tx , 主门开启时刻至下一个计数脉冲的前沿为△ t1 ,主门关闭时刻至下一个计数脉冲的前沿为△ t2 ,如图2所示.由图 2T = NTX十 Afi -y ~~2 = M n + 罰当 切=虫住贝y = o—0△『2 〜Tx 一*- I-Tx△匕 f 0 + 1所以其最大误差为土 1个量化单位■则最大量化误差的相对值为3 ±1 + 厶N _ N ~ " Tfx由式得到 , 被测频率越高 , 闸门时间越长 , 则量化误差越小. 但闸门时间太长 , 则降低 测量速度 , 且受到显示位数的限制.式中第二项为闸门时间相对误差Al _ 俎T "■ fef c 为石英晶体振荡器的频率. 闸门时间误差大小主要取决于晶体振荡器的频率误差. 由此得到计数法测频的最大相对误差为结论：由以上分折 , 基本计数法测频的误差除忽略由高稳定度的晶振引起的频率误差外 主要是量化误差 , 为了提高测频的精度可采取如下措施 :(1) 提高晶振频率的准确度以减小闸门的时间误差.(2) 被测频率较高时采用直接测频法 , 并可在计数显示不溢出的条件下扩大闸门时间或倍 频被测信号以减小量化误差.(3) 被测频率较低时采用测周期的方法测频 , 并选择较高频率的时标信号或分频被测信号 以减小量化误差. 但增大时标信号频率受到计数器计数速度的限制.。