频率和时间测量及仪器
测频率的方法
测频率的方法在科学研究和工程实践中，测量频率是一项非常重要的工作。
频率是指单位时间内某一周期性事件发生的次数，通常以赫兹（Hz）为单位。
测量频率的方法有很多种，下面将介绍几种常用的方法。
首先，最常见的测量频率的方法是使用频率计。
频率计是一种专门用于测量频率的仪器，它可以直接显示待测信号的频率值。
频率计的工作原理是利用输入信号的周期性特征，通过计数或者计时的方式来得到信号的频率。
频率计可以分为数字频率计和模拟频率计两种类型，数字频率计通常具有更高的精度和稳定性，而模拟频率计则更适合于一些特定的应用场景。
其次，除了使用频率计外，还可以通过频谱分析仪来测量频率。
频谱分析仪是一种能够将信号的频率分布情况显示在频谱图上的仪器，通过观察频谱图可以直观地得到信号的频率信息。
频谱分析仪通常可以提供更加详细和全面的频率分布信息，对于复杂信号的分析更加有效。
另外，对于周期性信号，还可以使用示波器来测量频率。
示波器是一种能够显示信号波形的仪器，通过观察信号的周期性波形，可以得到信号的周期，从而计算出频率。
示波器通常能够提供更加直观的波形显示，对于频率的初步估计和观测非常有帮助。
除了上述几种常用的方法外，还有一些其他的测频率方法，比如利用计数器进行频率测量、使用锁相环进行频率跟踪等。
不同的方法适用于不同的应用场景，选择合适的方法可以提高测量的准确性和效率。
总的来说，测量频率是一项非常重要的工作，在实际应用中有很多种方法可以选择。
选择合适的方法需要根据具体的测量要求和条件来进行，同时也需要结合实际经验和技术水平来进行判断。
希望本文介绍的几种方法能够对大家有所帮助，同时也希望大家在实际工作中能够根据具体情况选择合适的方法进行频率测量。
实验名称：时间测量中随机误差的分布规律 (2)
实验名称：时间测量中随机误差的分布规律实验目的：用常规仪器（如电子秒表，频率计等）测量时间间隔，通过对时间和频率测量的随机误差分布，学习用统计方法研究物理现象的过程和研究随机误差的分布规律。
实验器材及规格：秒表0.01s实验原理：1常用时间测量仪器的简要原理：机械节拍器：由齿轮带动摆做周期性运动，摆动周期可以通过改变摆锤的位置来连续调节。
电子节拍器：由石英晶体震荡器，计数器，译码器，电源，分档控制及显示部分组成。
按一定频率发出有规律的声音和闪光。
电子秒表：机心由CMOS集成电路组成，石英晶体震荡器做时标，一般用6位液晶数字显示。
连续累积时间59min,59.99s,分辨频率为0.01s。
V AFN多用数字测试仪：由PMOS集成元件和100kHs石英晶体震荡器构成。
可测量记数，震动，累计，速度，加速度，碰撞，频率，转速，角速，脉宽等。
时标由DC10集成电路和100kHs石英晶体震荡器构成。
2在不考虑系统误差的前提下，用时间测量仪器，测量同一时间N次，统计时间分布规律，并且分析误差。
当N趋于无穷时，各测量值出现的概率密度可用正态分布的概率密度函数表示：221()/21()niiX Xf x eσ=⎡⎤--⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑=平均值计算公式：1/niiX X n==∑标准差计算公式：Xσ=（1）统计直方图方法在一组等精度测量的N个结果中，找出最大最小值，再有此得到极差max minR X X=-。
将极差分为K 个部分。
每个区间长度x ∆MAX MINX X R x K K-∆==将落在每个区间的次数称为频数，i n N 称为频率。
最后以X 为横轴i nN为纵轴做图。
（2）密度分布曲线利用直方图中得到的概率密度值，以概率密度值为纵坐标，x 为横坐标可的密度分布曲线，数据处理:最小值min 2.84X s=最大值max 3.64X s=平均值 3.23X s=标准差0.15sσ=A 类不确定度0.01s Ua σ==因为人反应时间约为0.2s,秒表仪器误差约为0.01s,所以取 B 类不确定度 0.20Ub s =误差合成0.25s ∆== P ≥0.95 测量结果为(3.230.25)T s =± 置信概率 0.95P ≥图表统计如下:取区间数K=17，区间长0.05s 。
通用计数器使用方法
通用计数器使用方法通用计数器简介：通用计数器是用来测量频率、频率比、周期、时间间隔、累加计数的测试仪器，通用计数器能在给定时间内计算出所通过的脉冲数并显示计数结果的数字化仪器。
通用计数器是用数字显示被测信号频率的测量仪器，被测量的信号可以是方波、正弦波或其它周期性变化的信号。
本文主要对通用计数器使用方法进行介绍，但要了解通用计数器使用方法首选需要知道通用计数器功能特点技术指标以及组成结构和应用范围，这样才能在使用过程中判断怎样的通用计数器适合用户的需求。
随着电子技术的不断进步，通用计数器的功能和性能也在不断完善，通用计数器的应用领域也越来越多，尤其在在工业生产和科学实验中经常需要用到通用计数器，所以对于用户来说选择一款合适的通用计数器是非常重要的。
本公司生产的通用计数器性能可靠技术指标范围广可用于多种不同行业。
通用计数的功能：目前对于各行各业的用户来说，他们在实际工作都会用到通用计数器，所以对于通用计数器的功能也有很多要求。
我们公司的SYN5635型通用计数器不但使用广泛能满足用户需求，并且具有很多功能。
本公司生产的SYN5635型通用计数器是按照《通用计数器检定规程》研发生产的高性价比的时间间隔和频率测试仪器。
SYN5635型通用计数器可以对频率、周期、频率比、输入功率最大值、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、功率等进行测量，通用计数器配以适当的插件，还可以测量相位、电压等电量。
通用计数器兼有强大的数学运算、统计功能，包括平均值、标准偏差、最大值、最小值、峰峰值、累加计数、阿仑方差和频率偏差等。
通用计数器设备的内部时基，标准配置恒温晶振OXCO，可以选择高稳晶振或者铷原子钟。
通用计数器的数据通信接口有USB通信接口和RJ45网络通信接口，数据格式符合IEEE UFFC-S要求，与主流频率计格式一致。
通用计数器还能连接外部参考设备输入，输入频率正弦10MHz，电平≥1dBm，物理接口BNC。
物理实验技术中的频率测量使用方法
物理实验技术中的频率测量使用方法物理实验中频率测量的使用方法在物理实验中，频率测量是一项重要的技术手段。
频率测量可以帮助我们了解物体的振动、波动以及各种物理信号的特性。
本文将介绍一些常见的频率测量使用方法，包括机械振子实验、示波器测量和频谱分析仪应用。
一、机械振子实验中的频率测量在机械振子实验中，频率测量是为了了解振子的固有频率，并用于研究与频率相关的现象。
常见的测量方法有计数器法和示波器法。
计数器法是一种简单直接的方法。
我们可以使用一个计数器来计算振子的振动周期，然后通过周期计算出频率。
这种方法适用于频率较低或周期较长的振动现象。
示波器法则是一种更为常见和精确的方法。
示波器可以将振子的振动实时显示在屏幕上，通过观察波形图的重复周期，可以直接测量出频率。
示波器法适用于频率较高或周期较短的振动现象。
二、示波器测量中的频率测量示波器是一种用于观察和测量电子信号的设备。
在物理实验中，示波器的频率测量功能被广泛应用于信号分析和调试。
示波器的频率测量主要通过时间测量来实现。
示波器可以测量信号波形的时间周期，并通过倒数转换为频率。
常见的示波器频率测量方法有峰峰值法和周期计数法。
峰峰值法是一种直接测量示波器屏幕上两个相邻波峰或波谷之间的时间间隔的方法。
通过不断测量并求平均值，可以得到相对精确的频率值。
周期计数法是一种更常用的示波器频率测量方法。
示波器可以自动识别信号波形的上升沿或下降沿，并开始计数，直到下一次上升沿或下降沿出现，然后停止计数并除以测量时间，得到频率值。
三、频谱分析仪在频率测量中的应用频谱分析仪是一种专门用于分析信号频谱的设备。
频谱分析仪可以将信号分解成不同频率分量，并显示每个频率分量的幅度和相位。
频谱分析仪的频率测量是基于信号的频谱分析原理。
通过将信号输入频谱分析仪，它可以对信号进行频域分解，然后通过测量各个频率分量的位置和幅度来得到频率信息。
频谱分析仪广泛应用于信号分析和故障诊断。
例如，在音频产业中，频谱分析仪可以用于分析音频信号的频谱，帮助制造商调试音响设备的性能。
时间频率计量常见仪器校准及高端仪器设备标准
时间频率计量常见仪器校准及高端仪器设备标准广电计量杜亚俊广电计量配备了铯原子频标、铷原子频标、GPS接收机、频标比对器、相位噪声测试系统等时间频率计量标准，频率范围从直流到40GHz，准确度达到1×10-13，直接溯源至中国计量科学研究院（NIM），可对时间频率类仪器进行校准。
常见仪器计量校准：频率标准、高稳晶振、频率合成器：频率标准仪、频率合成器、频率交换器、石英频率标准等。
频率计、计数器、秒表：频率计、通用计数器、数字电子毫秒仪、微波频率计、时间间隔测量仪、机械秒表、电子秒表等各类计时器等。
调制域分析仪频稳对比器石英分析仪、时钟分析仪高端仪器设备标准：名称型号实图功能指标铯原子频率标准3235B 校准频率：准确度、频率稳定度、相位噪声、秒信号频率准确度：5×10-13频率稳定度：σ（y）（10s）：1.7×10-11σ（y）（1s）：2.7×10-14相对噪声：ξ（1Hz）≤-100dBc/Hz ξ（100kHz）≤-154dBc/Hz铷原子频率标准DH1001 校准频率：准确度、频率稳定度频率准确度：1×10-10频率稳定度：σ（y）（1s）：1×10-11σ（y）（10s）：3.2×10-12σ（y）（100s）：1×10-12 频率漂移K(d)：2×10-12频标比对器 PO7D-2校准频率：稳定度、准确度比对不确定度：u c=1×10-10/0.01su c=1×10-11/0.1su c=1×10-12/1s u c=2×10-13/10su c=3×10-14/100s。
频率计的使用教程
频率计的使用教程频率计是一种常见的电子测量仪器，它主要用来测量电波的频率。
在电子领域中，频率是一个关键的参数，对于各种电子设备和电路的设计、调试以及故障排除都起到非常重要的作用。
本文将介绍频率计的基本原理和使用方法，以帮助读者更好地使用这一仪器。
1. 频率计的原理频率计基于时间测量的原理工作。
它通过计时器测量电波的一个周期所需要的时间，并将其转化为频率。
主要有两种类型的频率计：直接计数频率计和间接计数频率计。
直接计数频率计通过计算固定时间内电波周期数的方式来测量频率。
它具有精确度高的优点，但需要较长的测量时间。
间接计数频率计则通过测量时间基准中的计数周期数来估算电波的频率。
它具有测量速度快的优点，但精确度相对较低。
2. 频率计的使用步骤使用频率计之前，我们需要确保仪器正常工作，并将其连接到要测量的电路或设备上。
第一步是设置测量范围，一般频率计会提供多个测量范围可供选择。
我们需要根据待测电波的频率范围选择合适的测量范围，以保证测量结果的准确性。
第二步是调整频率计的灵敏度，也称为量程档位。
灵敏度设置过高会导致测量结果不准确，而设置过低则可能无法检测到待测信号。
通常，我们可以根据实际情况进行适当的灵敏度调整。
第三步是连接待测信号源到频率计的输入端。
我们需要确保信号源的输出与频率计的输入匹配，并使用合适的连接线杜绝信号干扰或衰减。
第四步是启动频率计，并等待一段时间以达到稳定状态。
这个时间可以根据仪器的规格和信号源的稳定性来确定。
第五步是开始测量，根据仪器的操作界面，可以选择不同的测量模式进行频率测量。
一般来说，频率计会提供多种显示方式，如数字显示和图形显示等。
3. 注意事项在使用频率计时，我们需要注意以下几点：首先，要保持仪器的环境干燥、清洁，并避免剧烈震动或碰撞，以确保仪器正常工作。
其次，需要根据仪器的规格和测量要求选择合适的频率计。
不同的频率计有不同的测量范围、精确度和测量速度。
此外，还需要注意待测信号的特性，如频率范围、幅值、稳定性等。
电子测量与仪器教学课件第7章 频率特性测量及仪器
频域分析则是研究信号中各频率分量的幅值A与频率f的关系，包括线性系统频率特性的测 量和信号的频谱分析。频率特性测量和频谱分析都是以频率为自变量，以频率分量的信号 值为因变量进行分析的，通常由频率特性测试仪(扫频仪)来完成。其中，频率特性测试仪利 用扫频测量法，可直接在显示屏上显示被测电路的频率响应特性；频谱分析仪则是对信号 本身进行分析和对线性系统非线性失真系数进行测量，从而可以确定信号所含的频率成分， 了解信号的频谱占用情况，以及线性系统的非线性失真特性。
（3）增益测试。将Y衰减置于10挡上（相当于衰减20 dB），调节 粗、细输出衰减使因被测电路接入而变化的曲线高度仍恢复为H， 记下输出衰减总分贝数A2，则该中频放大器的电压增益k为
（4）测量带宽。利用扫频仪上的频标，在幅度左右两边分别对应 与波峰的0.707倍时的上下频率差就是被测网络的幅频特性曲线的 频带宽度。
扫频测量法就是将等幅扫频信号加至被测电路输入端，然后用显示器 来显示信号通过被测电路后振幅的变化。由于扫频信号的频率是连续 变化的，因此在屏幕上可直接显示出被测电路的幅频特性。
7.2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ频仪
扫频仪是频率特性测试仪的简称，是一种能在荧光屏上直接观测 到各种网络频率特性等曲线的频域测量仪器，由此可以测算出被 测电路的频带宽度、品质因数、电压增益、输出阻抗及传输线特 性阻抗等参数。扫频仪与示波器的主要区别在于前者能够自身提 供测试时所需要的信号源，并将测试结果以曲线形式显示在荧光 屏上。
常用测量仪器设备精度表
25
电子水准仪Leica DNA03
电子测量 -铟钢尺:0.3mm/km标准水准尺:1.0mm/km光学测量:2.0mm测距精度（电子）：1cm/20m(500ppm)
测程 -电子测量:1.8m-110m光学测量:0.6m以上
电子测量 -最小读数：0.01mm,0.0001ft,单次测量时间 一般3s望远镜放大倍率 24x
标准模式 1mm+ ×10-6D / 一般为 s
快速模式 3mm + ×10-6D / 一般为 s
跟踪模式 3mm+ ×10-6D / 一般＜ s
瑞士
27
全站仪 Leica TCA2002
角度测量--
精度：〞(Hz,V)
补偿器：〞(设置精度)
4′ （补偿范围）
距离测量—
测程：2500m（圆棱镜）
1300m (360°棱镜)
倾斜角度：操作时：+/- 30°
英国
24
水准仪Leica NA2
往返测高程精度 :
0.7mm /km
0.3mm/km (带测微计）
放大倍率 :标准32x，FOK73 目镜(可选) 40x，FOK117 目镜(可选) 25x
补偿器设置精度: ''补偿器工作范围 :±30’
工作温度 :-20℃到 +50℃贮藏温度 :-40℃到 +70℃
18
浅地层剖面系统
Chirp III
频率：低频2-7kHz,高频10-20kHz；
发射速率：最大15 次/秒；
脉冲长度：5 ms-60 ms，可选；
输出能量：每个通道，最大为4KW；
穿透深度（参考）：泥沙中最大100米；
分辨率：高频7.5cm；
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1
脉冲形 成电路
2
闸门
4 门控 电路
5
十进制 计数器
1
2 3
时基T
3
时基信号发生器
4 5 电子计数器测频原理方框图
工作波形图
NTX=N/fx=KfTs fx=N/ KfTs 被测信号经过m次倍频
NT m=N/mfx=KfTs
fx=N/ m KfTs N= mKfTs fx
N= KfTs fx
N
fx Ts Kf
fs=1/Ts 晶振 TS 倍频器（m） 分频器 （1/Kf）
Ts/m
闸门
计数显示
Kf Ts
门控电路
自检原理框图
NTS/m=KfTs
N=mKf
总结：
*频率和时间测量概述
*电子计数器概述 *通用电子计数器的应用
4.1 概述 * 基本概念
1、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。
2、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 3、时间与频率的关系：可以互相转换。
示波器
fx
~
fs
~
耳机
v
拍频法测频原理图
2、差频法：
利用非线性器件和标准信号对被测 信号进行差频变换来实现频率的测 量。适用于高频段的测量。
fx
~
混频
fs
滤波放大器
~
差频法测频原理
V
耳机
4.2
电子计数器
4.2.1 分类
1、通用电子计数器
2、频率计数器
3、计算计数器
4、时间计数器
5、特种计数器
4.2.2 基本组成
在未知的待测时间间隔内累计已知的标准时间脉冲 个数，实现周期的测量。
fs=1/Ts
晶振
放大整 型电路
倍频器（m）
TX 分频器 （1/Kf）
Ts/m
闸门
计数显示
TX
Kf TX
门控电路
电子计数器测周原理方框图
KfTX=NTs/m=N/mfs
TX=N/mKffs=NTs/mKf
N=mKfTx/TS
由上述得知，通用电子计数器无论 测频还是测周，其测量方法的依据是：
测量累加计数原理方框图
4.3.5 测量时间间隔
控制闸门启闭的是两个（或单个）输入信号在不同点产生的 触发脉冲。触发器的触发电平与触发极性选择开关决定触发脉冲 的产生。 1、两个输入信号时，S1处于“单独”位置；起始脉冲TA， 终止脉冲TB在正极性，50%电平处产生 。
TAB=NTS/m 2、一个输入信号时， S1处于“公共”位置；起始脉冲在 正极性触发，终止脉冲在负极性触发，触发电平均为50%。
谐振法测频原理
c
2、电桥法：
平衡条件与频率有关的电桥都可以用来测量 频率，电桥的频率特性应尽可能尖锐。常用的电 桥有：文氏电桥、谐振电桥、双T电桥。
fx
~
R3 R4 R2
C1
R1
C2
(R1+1/jωxc1)R4=R2/(1+j ωxc2 R2)R3 取R1= R2=R，C1=C2=C，则由f= ω/2 π 得 fx=1/2πRC
* 频率测量的方法 无源测频法
谐振法 电桥法 频率—电压变换法 拍频法
（直读法）
模拟法
比较法
差频法 示波法 李沙育图形法
电容充放电法 数字法
测周期法
电子计数器法
4.1.1 无源测频法
1、谐振法：
被测信号经互感M与LC串联谐振回路 进行松耦合，改变可变电容C,使回路发生 串联谐振。谐振时回路电流达到最大。 M fx ~ L C v fx=f0=1/ 2π LC fx
闸门
计数显示
fB
门控电路
测量频率比原理框图
Kf TB=N TA/m fA/ fB=N/(mKf)
4.3.4 测量累加计数
累加计数是指在限定时间内，对输入信号重 复次数进行累加。其测量原理与测量频率相似， 不过此时门控电路由人工控制。
fA
fA=1/TA
放大整 型电路A S
启动 终止
闸门
计数显示
门控 电路
3、输入特性
4、测量准确度
5、闸门时间和时标 7、输出
6、显示及工作方式
4.3
通用电子计数器
被测信号经过放大整形，转变为 计数脉冲，作为闸门的输入信号。门 控电路输出的门控信号控制闸门的启 闭。在闸门开启期间计数电路对脉冲 进行计数。
4.3.1 测量频率
在已知的标准时间内累计未知的待测输入信号的脉 冲的个数，实现频率的测量。
=NTS/m
晶振
TA 单独 S1 TB
Ts
倍频 器（m）
触发器1
Ts/m
闸门
起始 触发器 终止 触发器
计数显示
公共 触发器2
门 控 电 路
测量时间间隔原理框图
4.3.6 自检
自检过程与测量频率原理相似，不过自检的计数脉冲与门控 信号均为晶振信号经倍频和分频后产生的时标和时基信号。原理 上不存在量化误差。
闸门开启期间十进制计数器的计数脉冲个数
被测信号的频率 晶振信号周期 分频次数
为了使N值能直接表示fx：
TX=1S
TX=0.1S
N=100，000
N=10，000
1 0 0. 0 0 0
1 0 0 .0 0
KHZ
KHZ
小数点自动向右移一位
4.3.2 测量周期
被测信号控制门控电路输出门控信号 控制闸门的启闭，晶振信号经倍频后形成 计数脉冲，作为闸门的输入信号。
fx
RC
fx= ωx/2 π =1/ 2 π R1 率—电压变换法测频就是先把频率信号变换为 电压或电流信号，然后用带有频率刻度的电压表或 电流表直接得出被测频率。
ux
脉冲形成
A
单稳态多谐振荡器
B
积分
U0
4.1.2 比较法
1、拍频法： 将被测信号与标准信号经线性元件 直接进行叠加来实现频率的测量。 通常只用于音频的测量。
闸门时间等于计数脉冲周期与 闸门开启时通过的计数脉冲个数之 积。
4.3.3 测量频率比
两个输入信号加到电子计数器输入端,如果信号a 的频率大于信号b的频率
则：
信号b经B通道输入，对闸门进行控制； 信号a则经A通道输入，形成计数脉冲， 作为闸门的输入信号。
fA
fA=1/TA
放大整 型电路A
放大整 型电路B TB=1/fB
fx
输入单元 主门
十进制电子计数器
门控电路 时标信号
逻辑控制单元
与门1 分频器 石英 振荡器
与门2
与门3
与门4
10/1
10/1
10/1
10/1
1KHZ
10/1
100HZ
10/1
10HZ
10/1
1HZ 1HZ
0.1s 10ms
1s 10s
+12v
频率计数器组成方框图
4.2.3 技术指标
1、测试功能 2、测量范围