第4章频率与时间的测量技术讲义.pptVIP

第四章 频率和时间的测量技术;1) 时频测量的特点; 2）时间和频率的定义 ◆频率的定义：周期信号在单位时间（1s）内的变化次数（周期数）。如果在一定时间间隔T内周期信号重复变化了N次，则频率可表达为： f＝N/T ◆时间有两个含义： “时刻”：即某个事件何时发生； “时间间隔”：即某个时间相对于某一时刻持续了多久。 ◆时间与频率的关系：可以互相转换。;3）频率的测量; 1）直接法 直接法是利用电路的某种频率响应特性来测量频率值，其又可细分为谐振法和电桥法两种。 （1）谐振法：利用谐振回路的谐振特性来测量频率。将被测信号作为谐振电路的电源，通过调节可变电容器C使回路发生谐振，此时回路电流达到最大(高频电压表指示)，由电参数可得被测频率为 可测量1500MHz以下的频率，准确度±(0.25～1)%。; ( 2）电桥法：利用电桥的平衡条件和频率有关的特性来进行频率测量，通常采用如下图所示的文氏电桥来进行测量。调节R1、R2使电桥达到平衡，则有;令平衡条件表达式两端实虚部分别相等，得到： 和 于是，被测信号频率为： 通常取R1=R2=R, C1=C2=C，则 测量准确度：受桥路中各元件的精确度、判断电桥平衡的准确程度（取决于桥路谐振特性的尖锐度即指示器的灵敏度）和被测信号的频谱纯度的限制，准确度不高，一般约为±(0.5～1)%。 ;2）比较法;4.2 使用示波器测量频率的操作方法;4.2.1 示波器的工作原理及主要技术性能;通用示波器组成原理图;电子枪 电子枪的作用是发射电子并形成很细的高速电子束，它由灯丝F、阴极K、栅极G1和G2和阳极A1、A2组成。 通过调节G1对K的负电位可控制电子束的强弱，从而调节光点的亮度，即进行“辉度”控制。 调节A1的电位器旋钮称为“聚焦” ，通过对它进行调节可调节G2与A1和A1与A2之间的电位；调节A2电位的旋钮称为“辅助聚焦”。 电子束聚焦的原理是，电子从阴极K发射，经G1、G2、A1、A2聚焦和加速后进入偏转系统。 电子在电子枪中的运动轨迹如下图所示。 ;偏转系统 示波管的偏转系统由两对相互垂直的平行金属板组成，分??称为垂直偏转板和水平偏转板 。 当有外加电压作用时，偏转板之间形成电场；在偏转电场作用下，电子束打向由X、Y偏转板共同决定的荧光屏上的某个坐标位置。 为了示波器有较高的测量灵敏度，Y偏转板置于靠近电子枪的部位，而X偏转板在Y的右边。; 电子束在偏转电场作用下的偏转距离与外加偏转电压成正比： 示波管的Y轴偏转灵敏度（单位为cm/V）： 其倒数为示波管的Y轴偏转因数。偏转灵敏度越大，示波管越灵敏。 为提高Y轴偏转灵敏度，可在偏转板至荧光屏之间加一个后加速阳极A3。;荧光屏 荧光屏将电信号变为光信号，是示波管的波形显示部分 。 在使用示波器时，应避免电子束长时间的停留在荧光屏的一个位置，否则将使荧光屏受损。因此在示波器开启后不使用的时间内，可将“辉度”调暗。 当电子束停止轰击荧光屏时，光点仍能保持一定的时间，这种现象称为“余辉效应”。 ;（3）扫描发生器及示波器显示波形原理;显示随时间变化的图形（续） ;显示随时间变化的图形（续） （2）X、Y偏转板上分别加变化电压，有下面两种情况：;显示随时间变化的图形（续）;显示随时间变化的图形（续） （3）Y偏转板加 正弦波信号电压， X偏转板加锯齿波 电压，荧光屏上 将显示出被测信 号随时间变化的 一个周期的波 形曲线。 ;显示任意两个变量之间的关系 示波器两个偏转板上都加正弦电压时显示的图形称为李沙育（Lissajous）图形，这种图形在相位和频率测量中常会用到。 ;显示任意两个变量之间的关系（续）;扫描的概念 如果在X偏转板上加一个随时间线性变化的电压，垂直偏转板不加电压，那么光点在水平方向的偏移距离为 ，比例系数Sx称为示波管的X轴偏转灵敏度。 光点在锯齿波作用下扫动的过程称为“扫描”，能实现扫描的锯齿波电压称为扫描电压，光点自左向右的连续扫动称为“扫描正程”，自荧光屏的右端迅速返回左端起扫点的过程称为“扫描逆程”。 ;同步的概念 （1）Tx=nTy(n为正整数)：荧光屏上将稳定显示n个周期的被测信号波形。 ;同步的概念（续） （2）Tx≠nTy(n为正整数)，即不满足同步关系时，显示的波形不稳定。 ;1.垂直