测感技术2.ppt
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1、第1页2.1 2.1 时间和频率的测量时间和频率的测量2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 时间时间、频频率的基本概念率的基本概念率的基本概念率的基本概念 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:时间有两个含义:时间有两个含义:“时刻时刻”、“时间间隔时间间隔”频率的定义:周期信号在单位时间(频率的定义:周期信号在单位时间(1s1s)内的变化次数(周期数)。如果)内的变化次数(周期数)。如果在一定时间间隔在一定时间间隔T T内周期信号重复变化了内周期信号重复变化了N N次次,则频率可表达为:,则频率可表达为:f f f fN/T N/T N/T N/T 时间
2、与频率的关系:可以互相转换。时间与频率的关系:可以互相转换。时间与频率的关系:可以互相转换。时间与频率的关系:可以互相转换。1.1.1.1.时间频率基准:时间频率基准:时间频率基准:时间频率基准:1)、世界时(Universal Time)“秒是按1900年起始时的地球公转平均角速度计算出的一个回归年的31 556 9259747分之一”,称为历书秒 其精确度可以达到。2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 时间时间、频频率的基本概念率的基本概念率的基本概念率的基本概念 1.1.时间频率基准时间频率基准时间频率基准时间频率基准 2)原子时(Atomic Time)原子时是以原子秒为基础
3、构成的时间标准,称为原子时。1967年10月第十三届国际计量大会正式通过了秒的定义:“秒是铯133()原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9 192 631 770个周期所持续的时间”。其精确度可以达到。3)协调世界时UTC(Coordinated Universal Time)是一种采用国际原子时TAI的速率(即以原子秒定义为秒长),但通过闰秒方法使其时刻与世界时UT接近的时间尺度。协调世界时是一种原子时和世界时折中产物 5 5 5 510101010-14-14-14-14(相当于相当于相当于相当于62626262万年万年万年万年1 1 1 1秒秒秒秒)2.1.1 2.1.1 2
4、.1.1 2.1.1 时间时间、频频率的基本概念率的基本概念率的基本概念率的基本概念 2.2.时间和频率的测量方法时间和频率的测量方法时间和频率的测量方法时间和频率的测量方法 电子计数式测量是本章主要介绍的测量方法电子计数式测量是本章主要介绍的测量方法 第4页石英晶体振石英晶体振石英晶体振石英晶体振荡荡器器器器 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器(简称石英晶体振荡器(简称石英晶体振荡器(简称石英晶体振荡器(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。
5、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。作为标准,需要更高稳定、高准确的频率输出。作为标准,需要更高稳定、高准确的频率输出。作为标准,需要更高稳定、高准确的频率输出。作为标准,需要更高稳定、高准确的频率输出。要要要要 采用温度补采用温度补采用温度补采用温度补偿或恒温措施偿或恒温措施偿或恒温措施偿或恒温措施 2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 时间时间、频频率的基本概念率的基本概念率的基本概念率的基本概念 2.2.时间和频率的测量方法时间和频率的测量方法时间和频率的测量方法时间和频率的测量方法 晶振类型晶振类型晶振类型晶振类型
6、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补偿温度补偿1 1,5 5,10101010-6-61010-7-7 1010-6-6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1010-8-8第5页门门控控控控计计数法数法数法数法测测
7、量原理量原理量原理量原理 将需累加计数的信号(频率测量时为被测信号,时间测量时为时标信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),由一个号),由一个号),由一个号),由一个“闸门闸门闸门闸门”(主门)控制,并由一个(主门)控制,并由一个(主门)控制,并由一个(主门)控制,并由一个“门控门控门控门控”信号控制闸门信号控制闸门信号控制闸门信号控制闸门的开启(计数允许)与关闭(计数停止)。的开启(计数允许)与关闭(计数停止)。的开启(计数允许)与关闭(计数停止
8、)。的开启(计数允许)与关闭(计数停止)。这种测量方法称为门控计数这种测量方法称为门控计数这种测量方法称为门控计数这种测量方法称为门控计数法法法法 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。上图为由上图为由上图为由上图为由“与与与与”逻辑逻辑逻辑逻辑门作为闸门,其门控信号为门作为闸门,其门控信号为门作为闸门,其门控信号为门作为闸门,其门控信号为 11时闸门开启(允许计数),为时闸门开启(允许计数),为时闸门开启(允许计数),为时闸门开启(允许计数),为 00时时时时闸门关闭(停止计
9、数)。闸门关闭(停止计数)。闸门关闭(停止计数)。闸门关闭(停止计数)。(1 1)测频时测频时测频时测频时,闸门开启时间,闸门开启时间,闸门开启时间,闸门开启时间 (称为(称为(称为(称为“闸门时间闸门时间闸门时间闸门时间”)即为)即为)即为)即为 采样时间。频率为:采样时间。频率为:采样时间。频率为:采样时间。频率为:f=N/Tf=N/TB B N N为闸门时间为闸门时间为闸门时间为闸门时间T TB B内的内的内的内的 脉冲数。脉冲数。脉冲数。脉冲数。(2 2)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,闸门开启时间即为测时间(间隔)时,闸门开启时间
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