专题十九 频率计测量信号频率（课件）-山东省对口升学《电气测量技术》（第2版）(高教社）专题复习讲练测

专题十九 频率计测量信号频率 《电气测量技术》（第2版） 高教社 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 CONTENTS 01 一.考纲解读 02 二.知识点梳理和重点概念复习 03 三.真题或常考题讲解 04 四.课内练习及讲评 05 五.内容归纳小结 目录 一、考纲解读 常见考点 1.关键技术参数包括时基精度、测量范围、灵敏度、输入阻抗等。时基精度影响测量准确性；测量范围由各部分电路共同决定；灵敏度体现检测微弱信号能力；输入阻抗影响与信号源的匹配，进而影响测量结果。 3.测量过程操作：根据信号频率特性设置合适的闸门时间，低频信号选较长闸门时间提高精度，高频信号也需合理选择避免量化误差过大；测量中若出现 “溢出” 等异常提示，需增大量程或调整闸门时间。 4.测量后处理：准确读取测量结果并记录；测量结束后，先关闭仪器电源开关，再拔掉电源插头，并清理仪器表面，定期对仪器进行校准，以保证测量精度 。 2.测量前准备：检查仪器电源，确保正常后预热至稳定状态；检查输入电缆是否完好；根据被测信号大致频率，初步选择合适量程；将被测信号正确连接到仪器输入端口。 一、考纲解读 1.能够准确阐述数字频率计的定义、基本功能及测量频率的核心方法，清晰理解通过在一定闸门时间内对周期性信号计数来计算频率的原理。 1 2.全面掌握 GFC - 8010H 型数字频率计的主要性能特点，包括可测量的参数类型（如频率、周期等）、自动量程切换、数据保持等功能，以及仪器的电源要求等关键信息。 2 3.深入理解数字频率计的构成，熟练说出输入通道、放大整形电路、时基电路、计数显示电路等主要组成部分的作用，准确描述各部分在测量频率过程中的协同工作机制。 3 考试要求： 易考题型： 选择题：能准确背诵数字频率计的定义，清晰解释通过在固定闸门时间内对周期性信号计数来测量频率的方法。 简答题：全面掌握 GFC - 8010H 型数字频率计的基本信息，包括可测量的频率、周期、计数等参数类型，熟练说出自动量程切换、数据保持等功能特点。 论述题：深入理解数字频率计的构成，能准确绘制或描述输入通道、放大整形电路、时基电路、计数显示电路的连接关系，详细阐述各部分在信号处理和频率测量过程中的具体作用。 一、考纲解读 知识点思维导图 二、知识点梳理和重点概念复习 二、知识点梳理和重点概念复习 一、识--认识数字频率计 要求 常见频率计如图 4-2-1 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 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。通过测量常见的晶体振荡器的工作频率并加以校正,可以使实际误差最小。 二、知识点梳理和重点概念复习 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。 (1)无源测频法 无源测频法主要包括谐振法、电桥法和频率-电压变换法等。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、识--认识数字频率计 ① 谐振法 谐振法主要是指利用谐振电路进行频率测量的方法。 ② 电桥法 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。 ③频率-电压变换法 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 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。 ① 拍频法 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)直接进行看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。 ② 差频法 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 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。使用这种方法可以测量的信号频率范围为从音频到高频。 (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。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。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。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、识--认识数字频率计 2.GFC-8010H 型数字频率计 ① INPUT : BNC 型接口,信号输入端。 ② ATT 1/1、1/10 :输人灵敏度( 衰减 )按钮。置于 1/1 则输入信号被直接连接到输人放大器;置于 1/10 则输人信号衰减率为 10。 ③ LPF ON、OFF :低频测量时,将此键置于 ON 位置,可以在输人通道插人一个100 kHz 低通滤波器。 ④ FREQ、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 10 s、1s或 0.1s的门时间 ⑥ POWER ON、OFF :电源开关按钮。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、识--认识数字频率计 ⑦ GATE(LED ):显示设定的门时间 10 s、1s或 0.1 s。 ⑧ OVER(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,指示测量值指数如下: K=1 000 M=1 000 000 n=1/1 000 000 000 μ=1/1 000 000 m=1/1 000 二、知识点梳理和重点概念复习 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,数字频率计的基本原理如图 4-2-3 所示。 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 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人信号可以是正弦波、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。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。当输人信号电压幅度较大时,通过输人衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时,若前级输人衰减为零时不能驱动后面的整形电路,则调节输人放大的增益,被测信号得以放大。 二、知识点梳理和重点概念复习 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,输人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。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。 二、知识点梳理和重点概念复习 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,输人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。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。(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。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。 (4)控制电路 控制电路产生计数清零信号和锁存控制信号。 二、知识点梳理和重点概念复习 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 4-2-5、图 4-2-6 所示。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、做--使用数字频率计数器测量信号频率 使用数字频率计测量信号频率的方法 设置仪器的开关旋钮及控制开关 ATT 输入灵敏度(衰减 )按钮按下选择 1/10(若测量过程中不计数,则选择 1/1); LPFON、OFF 低频测量时,将此键达到 ON 位置。FREO、PRID 选择频率测量( FREQ)或周期 测 量( PRID ); GATETIME(SEC)选择门时间为1s。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、做--使用数字频率计数器测量信号频率 连接测试信号 将测试信号与数字频率计连接起来，红色端接测试点,黑色端接地。 测量并记录读数 打开电源,待数据显示稳定后,读出并记录被测信号频率值。如图所示测量的频率为 50 Hz。 二、知识点梳理和重点概念复习 四、修--指针式万用表测量电阻时的故障排除 使用数字频率计的注意事项 ① 测量前应预热 20 min 以保证晶体振荡器的频率稳定, 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。 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。 ④ 不要让水渗进仪器,也不要剧烈振动仪器 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。 要点提示 题目 1： 数字频率计在测量过程中突然停止计数，可能的原因不包括（ ） A. 输入信号中断 B. 计数显示电路故障 C. 时基电路异常 D. 测量量程过大 答案：D 解析：输入信号中断、计数显示电路故障、时基电路异常都可能导致停止计数；测量量程过大一般会显示溢出或测量不准确，不会停止计数，所以选 D。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 2： 数字频率计测量频率的基本方法是（ ） A. 比较法 B. 谐振法 C. 计数法 D. 电桥法 答案：C 解析：数字频率计主要通过对单位时间内输入信号的脉冲个数进行计数来测量频率，采用的是计数法，所以选 C。比较法、谐振法、电桥法并非数字频率计测量频率的基本方法 。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 3： GFC-8010H 型数字频率计属于（ ） A. 模拟式频率计 B. 指针式频率计 C. 数字式频率计 D. 机械频率计 答案：C 解析：从名称 “数字频率计” 可知，GFC-8010H 型数字频率计属于数字式频率计，以数字形式显示测量结果，选 C。模拟式频率计、指针式频率计、机械频率计与该型号频率计类型不符。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 4： 数字频率计的核心构成部分是（ ） A. 放大电路 B. 计数电路 C. 滤波电路 D. 稳压电路 答案：B 解析：数字频率计依靠计数电路对输入信号脉冲计数来实现频率测量，是核心部分，选 B。放大电路、滤波电路、稳压电路虽也是电路组成部分，但不是核心。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 5： 数字频率计的工作原理是在一定时间间隔内，对（ ）进行计数 A. 电压值 B. 电流值 C. 信号周期数 D. 信号脉冲数 答案：D 解析：数字频率计通过在单位时间内对输入信号的脉冲数计数，再经计算得出频率，选 D。电压值、电流值、信号周期数均不是其计数对象。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 6： GFC-8010H 型数字频率计的最高测量频率范围可达（ ） A. 100Hz B. 1MHz C. 10MHz D. 100MHz 答案：C 解析：GFC-8010H 型数字频率计最高测量频率范围可达 10MHz，这是该型号的重要技术参数，选 C。其他选项频率范围不符合该型号实际情况。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 7： 数字频率计测量频率的精度与（ ）密切相关 A. 显示屏大小 B. 计数时间 C. 外壳材质 D. 按键数量 答案：B 解析：计数时间越长，测量的脉冲数越多，相对误差越小，测量精度越高，选 B。显示屏大小、外壳材质、按键数量与测量精度无关。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 8： 数字频率计中，用来控制计数时间的是（ ） A. 时基电路 B. 整形电路 C. 译码电路 D. 驱动电路 答案：A 解析：时基电路产生标准时间信号，用于控制计数时间，选 A。整形电路用于对输入信号整形，译码电路用于将计数结果译码，驱动电路用于驱动显示，均不控制计数时间。 选择题 三、常考习题练习与讲解 1.数字频率计的测量精度受时基误差、量化误差、______误差等多种因素影响。 答案：触发 解析：触发误差是影响测量精度的常见因素之一，考查对测量误差来源的全面了解。 2.GFC-8010H 型数字频率计的输入阻抗会影响其与______之间的匹配情况。 答案：被测信号源 解析：输入阻抗与信号源的匹配关系到测量准确性，考查对仪器与信号源关系的理解。 填空题 三、常考习题练习与讲解 3.数字频率计放大整形电路的作用是将输入信号放大，并把不规则波形转换成______信号。 答案：标准脉冲 解析：标准脉冲信号是放大整形电路处理后的目标输出，考查对该电路处理结果的掌握。 4.数字频率计的测量范围由输入通道、放大整形电路、时基电路和______电路共同决定。 答案：计数显示 解析：测量范围是仪器各部分协同作用的结果，此空考查对测量范围决定因素的综合理解。 填空题 三、常考习题练习与讲解 1.数字频率计的计数显示电路出现故障，不会影响其测量频率的功能。（ ） 答案：错误 解析：计数显示电路是数字频率计显示测量结果的关键部分，若该电路出现故障，即使前面的信号处理和计数过程正常，也无法正确显示频率测量结果，导致测量功能失效。 2.GFC-8010H 型数字频率计不能测量信号的周期。（ ） 答案：错误 解析：GFC-8010H 型数字频率计不仅可以测量频率，还具备测量信号周期的功能，通过内部电路转换计算，可在相应模式下显示信号周期。 判断题 三、常考习题练习与讲解 3.数字频率计的输入阻抗大小对测量结果没有影响。（ ） 答案：错误 解析：数字频率计的输入阻抗会影响其与被测信号源之间的匹配情况。输入阻抗不合适，可能会导致信号衰减、失真，从而影响测量结果的准确性。 4.只要数字频率计显示有测量数值，就一定是准确的测量结果。（ ） 答案：错误 解析：数字频率计显示的数值受多种因素影响，如仪器本身的精度、设置是否正确、外界干扰等。显示数值不一定准确，需要结合仪器校准情况、测量环境等综合判断。 判断题 三、常考习题练习与讲解 三、常考习题练习与讲解 1.时基电路（闸门电路）的工作原理是什么？​ 答案：时基电路产生精确稳定的时间基准信号，控制闸门的开启和关闭时间。在闸门开启时间内，允许输入信号通过进行计数；闸门关闭时，停止计数。 简答题 三、常考习题练习与讲解 2.数字频率计的工作原理是什么？​ 答案：输入信号经放大整形电路处理后变为脉冲信号，时基电路产生固定的闸门时间，在闸门时间内，计数显示电路对脉冲信号进行计数，最后通过计算得出输入信号的频率并显示。 简答题 三、常考习题练习与讲解 3.数字频率计的主要技术参数有哪些？​ 答案：主要技术参数包括测量范围、测量精度、灵敏度、输入阻抗、闸门时间等 。 简答题 三、常考习题练习与讲解 4.如何理解数字频率计的测量精度？影响测量精度的因素有哪些？​ 答案：测量精度表示测量结果与真实值的接近程度。影响因素包括时基电路的精度、闸门时间的选择、输入信号的信噪比、计数误差等。 简答题 重点复习知识点： 1.GFC - 8010H 型数字频率计：该仪器可测量频率、周期、计数等参数，具备自动量程切换、数据保持等功能，使用交流 220V 电源供电。使用前需检查电源并预热，测量时要根据信号频率选择合适量程，以保证测量准确性与效率。 2.数字频率计构成：主要由输入通道、放大整形电路、时基电路和计数显示电路组成。输入通道接收信号；放大整形电路将微弱不规则信号放大并转化为标准脉冲信号；时基电路产生精确稳定的时间基准信号，控制闸门开启和关闭时间。 3.工作原理：输入信号先经放大整形电路处理为脉冲信号，在时基电路确定的闸门时间内，计数显示电路对脉冲信号计数，最后依据计数结果和闸门时间计算出输入信号频率并显示。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 五、课堂小结 感谢观看 $$