电子测量论文

概述

电子技术计数器是一种最常见、最基本的数字化仪器，他利用数字电子技术对在给定时间内通过的脉冲进行计数并显示其计数结果。电子计数器由于使用大规模集成电路，因而体积小、耗电省、可靠性高、从电性能来看，测频范围宽、精确度高，用数字显示，在频率测量方便几乎已完全取代了传统的模拟式仪器。他是其他数字化器的基础，在数字化仪器中，出现最早，使用最为广泛。

按其测量功能来区分，电子计数器可以分为以下几类。

（1）通用计数器：通常指多功能计数器。它可以用于测量频率、频率比、周期、时间间隔和累加家计数等，如配以适当的插件，还可以测量相位、电压等参数。

（2）频率计数器；其功能为测频和计数、测频范围很宽。在高频和微波范围内的计数器均属于此类。

（3）计算计数器：带有微处理器、具有计算功能的计算器。它除具有计算器功能外，还能进行数学运算、求解比较复杂的方程，能依靠程控进行测量、计算和现实等全部工作、

目录

第一章通用电子计数器的基本组成

第二章通用电子计数器工作原理

2.1测量频率

2.2测量周期

2.3通用计数器测量误差

第三章典型智能计数器产品介绍

心得体会

参考文献

通用电子计数器的基本组成

通用电子计数器组成框图。它主要SKM300GA-123D由输入通道、计数显示电路、标准时间产生电路和逻辑控制电路组成。

(1)输入通道：即输入电路，其作用是接收被测信号，并对被测信号进行放大整形，然后送人闸门（即主门或信号门）。输入通道通常包括A、B两个独立的单元电路。

A通道是计数脉冲信号的通道。它对输入信号进行放大整形、变换、输出计数脉冲信号。计数脉冲信号经过闸门进入十进制计数器，是十进制计数器的触发脉冲源。

B通道是闸门时间信号的通道，用于控制闸门的开启和关闭。输入信号经整形后用来触发门控电路（双稳态触发器），使其状态翻转。以一个脉冲开启闸门，而以随后的一个脉冲关闭闸门，两脉冲的时间间隔为闸门时间。在此期间，十进制计数器对经过A通道的计数脉冲进行计数。为保证信号能够在一定的电平时触发，输入端可以对输入信号的电平进行连续调节，并且可以任意选择所需的触发脉冲极性。

有的通用计数器闸门信号通道有B、C两个通道。B通道用作门控电路的启动通道，使门控电路状态翻转；C通道用作门控电路停止通道，使其复原。

(2)计数显示电路：它是一个十进制计数显示电路，用于对通过闸门的脉冲（即计数脉冲）进行计数，并以十进制方式显示计数结果。

(3)标准时间产生电路：标准时间信号由石英晶体振荡器提供，作为电子计数器的内部时间基准。测周时，标准时间信号经过放大整形和倍频，用作测周时的计数脉冲，称为时标信号；测频时，栎准时间信号经过放大整形和一系列分频；用作控制门控电路的时基信号，时基信号经过门控电路形成门控信号。

(4)逻辑控制电路：产生各种控制信号，用于控制电子计数器各单元电路的协调工作。一般每一次测量的工作程序是：准备一计数一显示一复零一准备下次测量等。

通用电子计数器工作原理

由B通道输入频率为fB的经整形的信号控制闸门电路,即以一个脉冲开门,以随后的一个脉冲关门。两脉冲的时间间隔(TB)为开门时间。由A通道输入经整形的频率为fA的脉冲群在开门时间内通过闸门，使计数器计数，所计之数N=fA·TB。

对A、B通道作某些选择，电子计数器可具有以下三种基本功能。

①频率测量：被测信号从A通道输入，若TB为1秒，则读数N即为以赫为单位的频率fA。由晶体振荡器输出的标准频率信号经时基电路适当分频后形成闸门时间信号而确定TB之值。

②周期或时间间隔测量：被测信号由B信道输入，控制闸门电路，而A通路的输入信号是由时基电路提供的时钟脉冲信号。计数器计入之数为闸门开放时间，亦即被测信号的周期或时间间隔。

③累加计数：由人工触发开放闸门,计数器对A通道信号进行累加计数。

在这些功能的基础上再增加某些辅助电路或装置，计数器还可完成多周期平均、时间间隔平均、频率比值和频率扩展等功能。电子计数器性能指标主要包括：频率、周期、时间间隔测量范围、输入特性（灵敏度、输入阻抗和波形）、精度、分辨度和误差（计数误差、时基误差和触发误差）等。

频率为f x的被测信号经A通道放大整形后输往主门(闸门)。

同时，晶体振荡器输出信号经分频器可获得各种时间标准(称时标)，闸门时间选择开关将所选时标信号加到门控双稳，再经门控双稳形成控制主门启闭的作用闸门时间T。

则在所选T内主门开启，被测信号通过主门进入计数器计数。

周期为T x的被测信号经B通道处理后再经门控双稳输出作为主门启闭的控制信号，使主门仅在被测周期T x时间内开启。

同时，晶体振荡器输出经倍频和分频得到了一系列的时标信号，通过时标选择开关，所选时标即经A通道送往主门。

在主门开启时间内，时标进入计数器计数。若所选时标为T0，计数器计数值为N，则被测信号的周期为：

如果被测周期较短，可以采用多周期测量的方法来提高测量精度，即在B通道和门控双稳之间插入十进分频器，这样使被测周期得到倍乘即主门的开启时间得到了倍乘。若周期倍乘开关选为×10n，则计数器所计脉冲个数将扩展10n倍，所以被测信号的周期为

T x

2.3通用计数器测量误差

1．最大计数误差（±1误差）

通用计数器各测量功能在计数时，如果主门的开启时刻与计数脉冲的时间关系是不相关的，那么，同一信号在相同的主门开启时间内两次测量所记录的脉冲数N 可能是不一样的 。计数误差示意图如下：

对于一次计数过程，其结果可能为N ，也可能为N ＋1或N －1。即最大计数误差为ΔN ＝±1。该项误差将使仪器最后的显示结果会有一个字的闪动。

最大计数误差相对误差的形式为

2．标准频率误差

标准频率误差在测频时取决于闸门时间的准确度，在测周时取决于时标的准确度。由于闸门时间和时标均由晶体振荡器多次倍频或分频获得，所以，通用计数器有关功能的标准频率误差就是指通用计数器内部（或外

部接入）的晶体振荡器的准确度 。

凡是使用时标和闸门时间标准信号的功能都存在此项误差，例如测频、测周、测时间间隔等。而测f A ／f B 、累加计数等功能不存在该项误差。

为了使标准频率误差对测量结果产生影响足够小，应认真选择晶振的准确度。一般说来，通用计数器显示器的位数愈多，所选择的内部晶振准确度就应愈高。例如七位数字的

通用计数器一般采用准确度优于10－7数量级的晶体振荡器。这样，在任何测量条件下，由

标准频率误差引起的测量误差，都不大于由±1误差所引起的测量误差。

3、触发误差

当进行周期等测量时，门控双稳的门控信号由通过B 通道的被测信号所控制。无噪声干扰时，主门开启时间刚好等于被测信号的周期T x 。若信号受到干扰，信号将使整形电路出现超前或滞后触发，使整形后信号的周期与实际被测信号的周期发生偏离ΔT n ，引起所谓的触发误差。经推导，触发误差 的大小为：

(7．

式中

U m ——

U n ——

可见，信噪比（U m ／U n ）愈大，触发误差就愈小，若无噪声干扰，便不会产生该项误差。因而，在频率等测量功能中，由于控制门控双稳的门控信号是由仪器内部产生，不会存在触发误差。而在周期、f A ／f B 等测量功能中，如果进入B 通道的信号含有干扰，便会存在触发误差。

N N N 1±=∆