4.2 频率计测量信号频率（课件）-《电气测量技术》同步精品课堂（高等教育出版社）

4.2 频率计测量信号频率 电气测量技术 高教版 同步精品课堂 1 学习目标 认识数字频率计 探究数字频率计的工作原理 使用数字频率计数器测量信号频率 知识目标 能力目标 新知学习 一 、识——认识数字频率计 常见频率计如图所示，以小组为单位，仔细观察频率计外形及结构，了解 各功能键的名称及作用。 新知学习 一 、识——认识数字频率计 数字频率计也称电子计数器，它是一种常见的基本数字化测量仪器 可以用来测 量无线电载波频率和振荡器的振荡频率，为调校和监视带来方便，利用其扩展功能可 以测量信号的周期和脉冲宽度。 对于温度、压力、流量、液位、pH 值、振动、位移、速度 等参数，通过传感器可以将这些参数转换成频率信号，借助频率计可以间接测量这些 参数。 新知学习 一 、识——认识数字频率计 1.测量频率的方法 测量频率的方法有很多，按照工作原理可以分为无源测频法、比较法、示波器法 和计数法等。计数法实质上属于比较法，其中常用的方法是电子计数器法。 新知学习 一 、识——认识数字频率计 (1)无源测频法 无源测频法 谐振法主要是指利用谐振电路进行频率测量的方法。 ① 谐振法 频率-电压变换法测频就是先把频率变换为电压或电流，然后以频率刻度的电 压表或电流表来指示被测频率。 ③ 频率-电压变换法 凡是平衡条件与频率有关的任何电桥都可用来测频，但要求电桥的频率特性尽可 能尖锐。测频电桥的种类很多，常用的有文氏电桥、谐振电桥和双T电桥。 ② 电桥法 新知学习 一 、识——认识数字频率计 (2)比较法 比较法是一种有源测频法，主要包括拍频法和差频法。 拍频法是将被测信号与标准信号经线性元器件(如耳机、电压表)直接进行叠 加来实现频率测量的。拍频法通常只用于音频的测量，而不宜用于高频测量。 ①拍频法 差频法是利用非线性元器件和标准信号对被测信号进行差频变换来实现频率测量。高频段测频常用差频法测量。 ② 差频法 新知学习 一 、识——认识数字频率计 (3)示波器法 示波器法主要分为李沙育图形法和周期法。在示波器上根据李沙育图形或信 号波形的周期个数进行测频。 1 使用这种方法可以测量的信号频率范围为从音频到 高频。 2 新知学习 一 、识——认识数字频率计 (4)计数法 计数法是指直接计数单位时间内被测信号的脉冲数，然后以数字形式显示频率 值。 1 这种方法具有测量精确度高、快速的优点，可以满足不同频率、不同精确度测频 的需要。 2 新知学习 一 、识——认识数字频率计 (4)计数法 计数法测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测 信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。 新知学习 一 、识——认识数字频率计 2.GFC-8010H 型数字频率计(如图所示) ① INPUT:BNC 型接口，信号输入端。 ② ATT 1/1 、1/10:输入灵敏度(衰减)按钮。置于1/1则输入信号被直接连接 到输入放大器；置于1/10则输入信号衰减率为10。 ③ LPF ON 、OFF:低频测量时，将此键置于ON 位置，可以在输入通道插入一个 100 kHz低通滤波器。 新知学习 一 、识——认识数字频率计 2.GFC-8010H 型数字频率计(如图所示) ④FREQ 、PRID: 使用此键可以选择频率测量或周期测量。 ⑤ GATE TIME(SEC):3个按键用于选择10s 、1s 或0.1s 的门时间。 ⑥ POWER ON 、OFF:电源开关按钮。 新知学习 一 、识——认识数字频率计 2.GFC-8010H 型数字频率计(如图所示) ⑦GATE(LED): 显示设定的门时间10s 、1s或0.1 s。 ⑧OVER(LED): 该指示灯亮表示一位或多位有效数字无法显示。 ⑨ Displayed(LED): 测得的频率值以8位数字显示。 ⑩ Exponent and units(LED):该指示灯显示单位s 和 Hz 新知学习 二 、探 — — 探究数字频率计的工作原理 频率是指单位时间内所含的周期个数，数字频被测信号率计的基本原理如图所示。 新知学习 二 、探 — — 探究数字频率计的工作原理 1.数字频率计构成 数字频率计主要由四个部分构成：衰减放大及整 形电路、时基及闸门电路、计数及显示电路以及控制电路 ， 如图所 示 。 新知学习 二 、探 — — 探究数字频率计的工作原理 (1)衰减放大及整形电路 由于数字频率计的输入信号可以是正弦波、三角波，而闸门电路和计数电路要 求被测信号为方波，所以在测量之前，需要通过整形电路将正弦波或者三角波转化成方波。 01 另外，由于不清楚被测信号的强弱情况，所以应该在整形之前通过衰减放 大处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。 02 新知学习 二 、探 — — 探究数字频率计的工作原理 (2)时基及闸门电路 闸门电路控制计数电路计数的标准信号，输入信号的脉冲进入计数电路的个数 由闸门信号决定，闸门信号的精度很大程度上决定了数字频率计的测量精度。 01 测量 中所用的标准信号，一般由振荡器产生的信号经整形、分频而得到。由于振荡器的 频率很稳定，故数字频率计的误差也很小。 02 新知学习 二 、探 — — 探究数字频率计的工作原理 (3)计数及显示电路 在闸门电路导通的情况下，开始计数输入信号中有多少个上升沿 01 在计数的时 候数码管不显示数字。当计数完成后，数码管所显示的数字为计数结果。 02 新知学习 二 、探 — — 探究数字频率计的工作原理 2.数字频率计的工作原理及技术参数 下面以E434B1型频率计为例介绍，该频率计的工作原理框图、等精度测量原 理计数图如图所示。 新知学习 二 、探 — — 探究数字频率计的工作原理 E434B1 型频率计的技术参数如下： 02 01 04 03 测频范围：1 Hz~100 MHz。 输入方式为AC。 测量显示单位为kHz。 测量的波形类型为正弦波、脉冲波。 新知学习 二 、探 — — 探究数字频率计的工作原理 E434B1 型频率计的技术参数如下： 06 05 08 07 灵敏度为30mV。 衰减范围为×1、×20。 晶振标准频率10 MHz。 闸门时间为0.1s、1s、10s。 新知学习 三 、做——使用数字频率计数器测量信号频率 新知学习 三 、做——使用数字频率计数器测量信号频率 新知学习 三 、做——使用数字频率计数器测量信号频率 新知学习 三 、做——使用数字频率计数器测量信号频率 使用数字频率计的注意事项 01 ①测量前应预热20 min 以保证晶体振荡器的频率稳定。 02 ②闸门时间短，则测量速度快，但分辨率低；闸门时间长，则测量速度慢，但分 辨率高。 03 ③在0~40℃环境下使用该仪器，不要将其放置到高温仪器上面，并保证仪 器周围环境通风。 05 ⑤ 测量低频时，按下低频滤波器开关，可以削弱高频成分，以防止可能出现 误触发。 04 ④不要让水渗进仪器，也不要剧烈振动仪器。 注意事项 1.频率计主要用于测量什么？ A. 电压 B. 电流 C. 电阻 D. 频率 课堂练习 答案：D 2.频率计的测量精度通常受到什么的限制？ A. 输入信号的幅度 B. 输入信号的频率 C. 内部时钟的稳定性 D. 外部环境的温度 课堂练习 答案：C 3.在使用频率计测量信号时，如果信号中有噪声，应该调整什么参数来提高测量准确性？ A. 量程 B. 频率 C. 触发电平 D. 带宽 课堂练习 答案：C 万用表测量直流电流时，红表笔和黑表笔的连接方式是什么？ A. 红表笔接正极，黑表笔接负极 B. 红表笔接负极，黑表笔接正极 C. 可以任意连接 D. 红表笔接地，黑表笔接负载 4.频率计的测量方法中，直接计数法是指什么？ A. 直接测量信号的周期 B. 直接测量信号的频率 C. 通过测量时间来计算频率 D. 通过测量频率来计算周期 课堂练习 答案：B 使用钳形电流表测量电流时，需要注意什么？ A. 钳口必须完全闭合 B. 只能测量塑料绝缘的电线 C. 只能测量没有负载的电路 D. 需要将电线切断 5.频率计在测量高频信号时，通常采用哪种方法？ A. 直接计数法 B. 周期测频法 C. 比较法 D. 示波器法 课堂练习 答案：A 6.如果需要测量信号的占空比，应该在频率计上设置什么功能？ A. 频率测量 B. 周期测量 C. 占空比测量 D. 幅度测量 课堂练习 答案：C 7.在频率计的设置中，量程的选择主要影响什么？ A. 测量速度 B. 测量精度 C. 显示单位 D. 电源消耗 课堂练习 答案：B 8.当使用频率计测量一个未知频率的信号时，如果信号频率超出了频率计的测量范围，会发生什么？ A. 频率计会显示错误代码 B. 频率计会显示"OL"（超出量程） C. 频率计会损坏 D. 频率计无法触发 课堂练习 答案：B 课堂小结 1、简述使用数字频率计的注意事项。 2、简述使用数字频率计测量信号频率的方法。 3、简述E434B1 型频率计的技术参数。 作业布置 感谢观看 $$