精确的频率和时间测量-时基的选择
时间间隔计数器Agilent53132A手册
选件 124
200MHz - 12.4GHz
（只能通过 GPIB 选择周期 2 或 3）
周期（53131A, 53132A, 53181A） 通道1和2（53131A, 53132A）;通道1（53181A）
范围
4.44ns - 10s
通道 3（53131A, 53132A）;通道 2（53181A）
53131A/132A/181A 计数器提供内 置的统计和数学运算功能，因此您能标 度测量结果，同时测量和跟踪平均值、 最小值 / 最大值和标准偏差。自动极限 测试使您能为任何测量设置上限和下 限。您能通过模拟显示模式方便地看到
测量结果是否在通过 / 失败极限内。在 超出极限时，计数器能标志超出极限的 条件，产生触发外部装置的输出信号。 为快速访问常用的测试，还能通过一次 键击调用所保存的多达 20 种不同前面 板设置。
53131A tres 53132A tres 53181A tres
650 ps
200 ps
650 ps
见最坏情况分辨率性能图
对于自动同步：闸门时间 = N / 频率
这里 N = 1，对于标准通道频率 <1MHz 4，对于标准通道频率 >1MHz 128，对于可选通道
( 系统不确定度: ±Time Base Error ±
时基
内时基稳定度（时间对测量误差的影响见图 3）
标准 （00C-500C）
中稳定恒温槽 （选件 001）
高稳定恒温槽 （选件 010）
超高稳定恒温槽 （选件 012，仅适用于 53132A）
温度稳定度（以 250C 为参照）
< 5 × 10-6
< 2 × 10-7
< 2.5 × 10-9
数字示波器使用实验操作指导
DS1000E-EDU数字示波器实验操作指导一、显示和测量正弦信号观测电路中的一个未知信号，迅速显示和测量信号的频率和峰峰值。
1、欲迅速显示该信号，请按如下步骤操作：(1) 信号发生器输出一正弦信号，将通道1连接到信号发生器。
(2)示波器将自动设置使波形显示到达最正确状态。
在此根底上，您可以进一步调节垂直、水平档位，直至波形的显示符合您的要求。
2. 进展自动测量示波器可对大多数显示信号进展自动测量。
欲测量信号频率和峰峰值，请按如下步骤操作(1) 测量峰峰值按下Measure 按键以显示自动测量菜单。
按下1号菜单操作键以选择信源CH1 。
按下2号菜单操作键选择测量类型：电压测量。
在电压测量弹出菜单中选择测量参数：峰峰值。
此时，您可以在屏幕左下角发现峰峰值的显示。
(2) 测量频率按下3号菜单操作键选择测量类型：时间测量。
在时间测量弹出菜单中选择测量参数：频率。
此时，您可以在屏幕下方发现频率的显示。
3、用Cursor光标测量功能进展手动测量(1) 信号发生器输出一任意频率的正弦信号，将信号发生器输出端连接示波器通道1。
(2) 按下Cursor光标测量键，选择手动测量，测量出信号的周期、频率，电压峰峰值，画出信号波形，标出周期、频率，电压峰峰值。
二、*－Y 功能的应用，观察沙如图形1. 将信号A 连接通道1，将信号B 连接通道2。
2. 假设通道未被显示，则按下CH1 和CH2 菜单按钮。
3. 按下AUTO 〔自动设置〕按钮。
4. 调整垂直旋钮使两路信号显示的幅值大约相等。
5. 按下水平控制区域的MENU 菜单按钮以调出水平控制菜单。
6. 按下时基菜单框按钮以选择*－Y 。
示波器将以沙如〔Lissajous 〕图形模式显示。
7. 调整垂直、垂直和水平旋钮使波形到达最正确效果。
8．调节信号发生器A 路信号频率为f *=50Hz ，根据频率比值关系和f *=50Hz ，算出相应的f Y 值。
缓慢调节信号发生器B 路信号频率频率f Y ，分别调出==Y X X Y N N f f ::3:1；2:1；3:2；1:1的稳定萨如图形，将所见稳定图形描绘在记录表格〔参考下表〕中并同时记录信号发生器相应的频率读数f Y 。
通用计数器的检定方案
通用计数器（频率计）的检定方案本文基于通用计数器JJG349-2014检定规程，对通用计数器的功能及测试做了简要的说明，并在其测量规范系统中对其测量方法进行分析，对测量数据的记录功能进行了完善，在原测试类目下形成了一套互相关联的数据系统分析，有利于市场优化便捷的对通用计数器进行检定测试。
通用计数器可以测量频率，周期，时间间隔，频率比，累加计数，计时等，配上相应插件还可以测相位，电压等，其基本工作原理是以适当的逻辑电路，在预定的标准时间(闸门时间)内累计待测输入信号的振荡次数，或在待测时间间隔内累计标准时间(时基)信号的个数，进行频率、周期和时间间隔的测量；基本电路由输入通道、时基产生与变换单元、主门、控制单元、计数及显示单元等组成；具有多种测量功能，主要包括频率、周期和时间间隔测量，通常还包括频率比、任意时间间隔内脉冲个数以及累加计数等测量功能。
以下对通用计数器的检定，主要以SYN5636型高精度通用计数器为标准进行举例（以下简称通用计数器）。
该通用计数器都标配TCXO时基，可选OCXO或者铷钟，具有频率、周期、频率比、输入电压最大值/最小值/峰峰值、时间间隔、脉宽、上升时间/下降时间、占空比、相位等测量功能和强大的数学运算、统计（平均值、标准偏差、最大值、最小值、峰峰值、计数、阿伦方差）功能。
1、通用计数器的检定项目通用计数器JJG349-2014检定规程所规定的通用计数器检定范围适用于频率测量范围在18GHz以下的通用计数器的首次检定、后续检定和使用中检查。
在各项检查中，通用计数器主要的检定项目如下：序号项目名称首次检定后续检定使用中检查1外观及工作正常性检查+++2开机特性+++3日频率波动+++4日老化率+——51s频率稳定度+++6频率复现性++—7频率准确度+++8频率测量范围、输入灵敏度及测量误差+++9周期测量范围、输入灵敏度及测量误差+++10时间间隔测量范围及测量误差+++注1：“+”表示应检定；“—”表示可不检定，也可根据用户要求进行检定。
时间与频率的测量基本概述
时间与频率的测量基本概述时间与频率的测量是物理学中重要的实验技术之一，涉及到物体的周期性运动、波的传播等多个领域。
本文将对时间与频率的测量进行基本概述。
时间的测量是指对物体运动过程中所经历的时间进行测量，其基本单位为秒。
时间的测量可以通过不同的实验手段和设备实现，其中最为常见的方式是使用钟表，根据物体的运动速度将一段时间分成若干等份，从而确定特定时间间隔的长度。
随着科技的发展，人们发明了各种高精度的钟表，例如基于原子振荡频率的原子钟，能够测量到非常小的时间单位，如纳秒乃至飞秒级别。
频率的测量是指对波动或周期性运动的次数进行测量，其基本单位为赫兹。
频率的测量可以通过两种方式进行，一种是计数法，即将一定时间内波动或周期性运动的次数加总；另一种是相位比法，即通过对象的相位差来确定波动或周期性运动的频率。
根据不同的应用领域和精度要求，频率的测量可以使用不同的设备，例如频率计、示波器、频谱仪等。
在实际应用中，时间与频率的测量技术常常需要考虑到一定的误差和精度要求。
误差可以来自于多个因素，例如仪器本身的不确定度、外界干扰、环境条件等等。
为了提高测量的精度，科学家们研发了各种校正和校准方法，例如使用标准频率源进行校准，以及使用稳定的参考信号进行时间同步等等。
时间与频率的测量技术在现代科学研究、工程技术和日常生活中都有广泛的应用。
在科学研究中，时间与频率的测量可以用于测定天体运动、检测物质结构、研究量子行为等等。
在工程技术中，时间与频率的测量可以用于电信系统中的信号处理、雷达测距与测速、医学成像等领域。
在日常生活中，时间与频率的测量可以用于计时器、手表、闹钟等等。
总之，时间与频率的测量是物理学中重要的实验技术之一，涉及到物体的周期性运动、波的传播等多个领域。
时间与频率的测量可以通过不同的实验手段和设备实现，其中最为常见的方式是使用钟表和频率计。
时间与频率的测量技术需要考虑到一定的误差和精度要求，并可以利用校正和校准方法提高测量的精度。
准确测量实验中时间与频率的技巧与方法
准确测量实验中时间与频率的技巧与方法在科学研究和实验中，准确测量时间和频率是非常重要的。
时间和频率的测量不仅涉及到物理学、化学等自然科学领域，也与工程技术、生物医学等实践应用息息相关。
本文将探讨一些准确测量实验中时间和频率的技巧与方法。
一、时间测量的技巧与方法时间是物理量中最基本的一个，准确测量时间对于实验结果的可靠性至关重要。
以下是一些时间测量的技巧与方法：1.使用精确的时间设备：现代科学实验中，常用的时间设备有原子钟、计时器、秒表等。
原子钟是目前最精确的时间设备，可以提供非常准确的时间参考。
计时器和秒表则是常见的实验室工具，使用时需要注意其精度和误差。
2.消除反应时间：在实验中，往往需要测量某个事件的持续时间。
为了准确测量，需要消除仪器和人员的反应时间。
可以通过提前预设实验条件、使用自动化设备等方式来减少反应时间的影响。
3.多次测量取平均值：为了提高时间测量的准确性，可以进行多次测量并取平均值。
多次测量可以减小个别误差的影响，提高整体的测量精度。
4.注意环境因素：在时间测量过程中，环境因素如温度、湿度等可能对测量结果产生影响。
因此，在进行时间测量时，需要注意环境因素的控制和记录，以减小其对实验结果的干扰。
二、频率测量的技巧与方法频率是指单位时间内发生的事件次数，是描述周期性现象的重要参数。
以下是一些频率测量的技巧与方法：1.使用频率计：频率计是一种专门测量频率的仪器，可以提供较高的测量精度。
在实验中，可以选择适合的频率计进行测量。
同时，需要注意频率计的测量范围和精度，以确保测量结果的准确性。
2.利用示波器：示波器是一种能够显示周期性信号波形的仪器。
通过观察示波器上的波形，可以计算出信号的周期和频率。
示波器的使用需要一定的技巧，包括调节垂直和水平灵敏度、选择适当的触发方式等。
3.使用计数器：计数器是一种能够对脉冲信号进行计数的仪器，可以用于测量频率。
通过计数器的测量结果，可以得到频率的近似值。
电子测量仪
电子测量与仪器期末复习资料一、填空题1、测量是人们认识客观事物并获得其量值的实验过程。
测量的基本方法是（比较法），测量结果由（数值）和（单位）两部分组成。
测量结果与真值之间的差异称为（误差）02、电子测量是泛指一切以（电子技术）为手段的测量。
即以（电子技术理论）为依据、（电子测量仪）和设备为手段，对各种电量，电信以及电子元器件的特性和参数进行的测量。
3、在电子测量的各项内容中，具有重要意义的是（频率）、（电压）、（时间）和阻抗的测量。
4、根据测量误差的性质和特点，可分为（随机误差）、（系统误差）和（粗大误差）。
5、测量的结果通常用（准确度）、（精密度）和精确度三个参数来平定。
6、信号发生器按输出波形分为（正弦信号发生器）、（脉冲信号发生器）、（函数信号发生器）和噪声信号发生器。
7、X D-22A型低频信号发生器的主振级采用（RC文氏电桥振荡）电器, 由热敏电阻Rt组成的负反馈支路的作用是（稳幅），该热敏电阻的类型是（负）温度系数。
8、影响高频信号发生器频率稳定度的主要原因是（外界条件）和（电路及元件内部的噪声）、（元件老化等产生的寄生相移）。
9、函数信号发生器产生信号的方法有（先产生正弦波再得到方波和三角波）、（用施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波）、（先产生三角波再转换为方波和正弦波）三种。
10、示波器的示管一般由（电子枪）、（偏转系统）和荧光屏三部分组成。
11、普通示波器一般由示波管、（垂直系统）和（水平系统）三部分组成。
12、数字存储示波器的采样方式分为（实时釆样）和非实时采样，后者又分为（顺序采样）和随机采样两种。
13、示波器在使用过程中，若使用的探头置于是位置，则结果应该（X 1 0）,若使用X5倍扩展，结果应该（三5）。
1 4、（电流）、（电压）和功率是集总电路中表征电信号能量的三个基本参数。
15、直流电流的测星方法有（直接测量）和（间接测量）。
16、某模拟电压表的电压灵敏度为“20KQ/V”,则用1 00 V电压挡时, 电压表的内阻为（2M）Q。
时间间隔计数器Agilent53132A手册
53131A tres 53132A tres 53181A tres
650 ps
200 ps
650 ps
见最坏情况分辨率性能图
对于自动同步：闸门时间 = N / 频率
这里 N = 1，对于标准通道频率 <1MHz 4，对于标准通道频率 >1MHz 128，对于可选通道
( 系统不确定度: ±Time Base Error ±
Agilent IntuiLink 提供从您 PC 至
它为您提供从 PC 配置和运行测试
计数器数据的容易访问
的灵活性，使数据的收集更为便利。
Agilent 53131A/132A/181A 计数器 捕获精确的频率和时间测量结果。 IntuiLink 软件使获取数据的工作容易。 您始终在熟悉的环境中工作，使用 Microsoft Excel® 或 Word® 这类 PC 应用 程序对取自计数器的数据进行分析、解 释、显示、打印和生成文档。
也可采用BenchLink Meter软件，这 是独立的应用软件。
BenchLink Meter 使您能： 配置测试，包括测量类型、读数的数 目、测量速度及其它。 选择显示模式，包括实时条图，直方 图，数字读出和表格模式。 标度测量数据。 把捕获数据复制到其它程序。
提供增加稳定度的可选时基
53131A/132A/181A 计数器能用 可选时基增加测量精度。选件 010 是 高稳定度的恒温槽时基，老化率<5 × 10-10/ 天。
满足您需要的通用和射频计数器 家族
Agilent 53131A/132A/181A 高性能 计数器以优异的价格提供快速和精确的 频率测量。这些计数器带有直观的用户 界面和对常用功能的单键访问，使您能 快速和容易地进行精确测量。
频率和时间 的测量
若频率fB<fA，则将频率为fB的信号从B通道输入，而把频率为 fA的信号从A通道输入。
5.3.4 测量时间间隔
利用A、B输入通道分别控制门控双稳电路的启动和复原。
5.3.5 累加计数
5.3.6 自校（自检）
如果分频器的分频系数为Kf，倍频器的倍频系数为m，则：
测量同一个信号频率时，将闸门时间延长，使计数结果增多，由 于小数点自动定位，测量结果不变；但有效数字位增加，因而使测 量精度提高。
5.3.2 测量周期
为了提高测量精确度，还可采用多周期法（又称周期倍乘法）， 即在B通道后加设几级十进分频器 （设分频系数为Kf），使主门开启 时间扩展Kf倍。
5.3.3 测量频率比
4．测量准确度 常用测量误差来表示。主要由时基误差和计数误差决定。 5．闸门时间和时标 由机内标准时间信号源所提供的标准时间信号，包括闸门时间信 号和时标信号，可以有多种选择。 6．显示及工作方式 （1）显示位数：可显示的数字位数。 （2）显示时间：两次测量之间显示结果的时间。 （3）显示器件。 （4）显示方式：有记忆和不记忆两种显示方式。
结束 放映
频率和时间的测量
5.1 概述
5.1 概述
5.1.1 测量方法
频率和时间的测量方法较多，目前主要采用计数器法。 计数器法使用的仪器是电子计数器。
5.1.2 电子计数器的分类
1、通用计数器 2、频率计数器 3、计算计数器 4、特种计数器
5.1.3 电子计数器的主要技术性能
1．测试性能 仪器所具备的测试功能，如测量频率、时间等。
7．输出 仪器可输出的标准时间（或频率）信号的种类、输出数码的编码 方式及输出电平等。
5.2 通用电子计数器的基本组成
五大组成单元：主门、输入通道、计数显示单元、逻辑控制单 元、时基单元。
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精确的频率和时间测量-时基的选择
上篇文章谈到了频率和时间测量的分辨率和精度。
相信很多工程师会感兴趣测量一个结果后，其误差或不确定度到底是多少。
测量的不确定度是由3个因素构成的，即
基本不确定度= k* (随机不确定度±系统不确定度±时基不确定度)
事实上，要获得准确的随机不确定度和系统不确定度是一件非常恐怖的事情。
它是与众多参数相关的非常复杂的函数。
如果诸位有兴趣了解这个，可以到网上查阅安捷伦53200 系列频率计数器的详细资料，出版号是5990-6283CHCN。
好在安捷伦的工程师将这个复杂的运算公式做成了一个简单的表格。
您只需输入测量的相关设置和结果，这个表格可以自动帮助你得出不确定度。
如果有兴趣，可以与安捷伦的电话服务中心联系400-810-0189
关于随机不确定度和系统不确定度，这与闸门时间和测量次数密切相关。
简单地讲，延长闸门时间和增加测量次数，都可以降低者两个不确定度。
但时基的不确定度是由计数器本身的老化和工作环境，以及其本身的相位噪声等参数决定的。
频率计数器的测量精度始于时基，因为它建立了测量输入信号的参考。
更好的时基有可能得到更好的测量。
例如，如果时基的月老化率是0.1ppm，仪器在校准后一个月内使用，它对10MHz 信号测量带来的不确定度则是1Hz。
但如果老化率是0.01ppm, 其带来的不确定度只有0.1Hz. 环境温度对石英晶体的振动频率有很大影响，可根据热行为把时基技术分为三类:
1. 标准时基。
标准或“室温”时基，不使用任何类型的温度补偿或控制。
其最大优点是便宜，但它也有最大的频率误差。
下图中的曲线示出典型晶体的热行为。
随着环境温度的改变，频率输出能变化5ppm或更高。
对于1MHz信号为±5Hz，因此是测量中必须考虑的重要因素。
在通用侧测试仪器，如示波器、函数信号发生器、频谱仪中，采用的是这种时基。
在过去低端的频率计数器，其标准配置的时基也这这种得标准时基
2. 温度补偿时基。
有时，我们也称之为高稳时基。
一种解决晶体热变化的方法是让振荡器电路中的其它电子元件补偿其热响应。
这种方法可稳定其热行为，把时基误差降低到约0.1ppm（对1MHz信号为±10.1Hz）典型的事安捷伦53200A系列频率计数器标准配置的时基就是这种，其老化率可达到0.1ppm。
有时，这种时基也被用于输出频率精度更高的信号源，如安捷伦的33520A系列函数和任意波性发生器，这种时基就是一个选件
3. 恒温槽控制。
稳定振荡器输出的最有效方法是让晶体免受温度变化。
计数器设计师把晶体放入恒温槽，保持其温度在热响应曲线的特定点。
从而能得到好得多的时基稳定度，典型误差只有0.0025ppm（对于1 MHz 信号为±0.0025Hz）。
所得到的好处还不仅仅是与温度相关的精度。
恒温槽控制时基还能降低晶体老化效应，从而不需要频繁地送校计数器。
例如标准Agilent 53220A RF计数器的月老化率< 0.2ppm ( 对于1MHz 信号为±0 . 2Hz)。
而可选高稳定度恒温槽则降到每月< 0.01ppm（对于1MHz 信号为±0.01Hz）。
即标准时基的老化要比高稳定型高出20 倍.
4. 外部时基。
当用频率计数器测量一些高精度和高稳定性晶振的时候，如有些无线基站的时基要求0.1p pm - 0,01ppm 的稳定性，几经与频率计数器可选择的恒温槽时基相当，这是，我就需要选择更高稳定性的外部时基。
最通常用的是铷钟。
在安捷伦的频率计数器中，都有一个外时钟输入接口，可以输入外部的铷钟信号，替代其内部的时基
有一点需要注意的是，无论温补时基还是恒温槽时基，如果希望达到其指标，需要仪器有一个预热的时间，通常是30分钟。
因此，在使用频率计数器的时候，应尽量避免关机。
但这会给外场测试带来很多麻烦。
要在天寒地冻的环境下等待仪器30分钟的预热，会让人疯掉的。
一个好的选择是给频率计数器加一个电池选件。
这个电池选择不仅能省去了介入220V 交流电的麻烦，更重要的是能让恒温槽时基经常性的保证需要的温度，让使用者无需等待30分钟余热。
即使时基非常稳定，但经过一段时间同样会出现老化，会偏离设定的值，会提高测试的不确定性。
这就需要对时基进行校准。
关于时基校准的话题，我们下次再讲。