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    频率时间计数器用来实现频率或时间数字化测量的仪器。可以测量频率、周期、频率比、时间间隔、脉冲宽度、脉冲累计等,还可以作为具有一定精度的频率标准。

分类

    按照结构和性能的不同进行分类。

    数字频率计

    通道频带较窄,计数速度较慢,直接计数的频率范围为10Hz~10MHz;借助变频器,测频上限可达100MHz。

    通用计数器

    通道频带较宽,计数速度较快,直接计数的频率可达几百兆赫。具有多种测量功能,可测量频率、周期、时间间隔、累加计数和计时等。

    微波计数器

    采用频率变换技术,将微波频率变换至1000MHz以下,以直接计数。测频上限可达60GHz。

    毫赫计数器

    采用倒数计数器的结构,以提高测量低频的精确度,分辨力可达0.00001Hz,测频范围为0.1Hz~10MHz。

    时间计数器

    可测量脉冲时间间隔、电缆电路延迟时间、脉冲宽度、占空比、上升和下降时间以及信号周期。测量范围为1ns~10s,单次测时分辨力达100ps。

    计算计数器

    具有程控、运算和数据处理以及故障自诊断能力,可对频率和周期进行等精度测量,还能进行时域和频域稳定度分析。

    发展动向采用微处理器和大规模集成电路(LSI),使仪器向频带更宽、速度更快、精度更高以及完全自动化方向发展。自动微波频率计数器可自动计算和置换振荡器,具有高灵敏度和调频容限宽等优点。直接测频范围可从0.1mHz到GHz量级,有的计数器分辨力可达10-12Hz;时间测量范围可从1ns到10s,精度达Ins,单次分辨力可达100ps。

原理

    频率时间计数器的组成见图。晶体振荡器(晶振)提供标准频率fs,经分频(÷10m)作为“频标”

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    再经分频(÷10m)作为“闸门时间”'

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    这里n>m。主门的一端输入计数脉冲Tx,另一端输入门控信号T以控制主门的开或关。在开门时间T内,通过主门的脉冲个数为N(N=T/TX)送到十进计数器进行计数,并在数字显示器上显示N值。测量举例:

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    ①测量频率。将开关选在“2”位置。被测频率信号fA输入A通道,经放大整形作为计数脉冲;选用适当的“闸门时间”T9。设在T9时间内计得的数为N,则被测频率fA=N/T9 ,若T9=1S,则计数值N可直接用频率显示。

    ②测量时间间隔。将开关选在“5”位置,被测脉冲信号6输入B通道,经放大整形送到“门控双稳”作为“开门”触发脉冲;被测脉冲信号t2输入C通道,经放大整形送到“门控双稳”作为“关门”触发脉冲,输出的门控脉冲T=t2-t1=t。选用适当的频标:T0作为计数脉冲。此时,Tx=T0,T=t,显示数字N=t/T0=t(取T0=1s)。

    ③整机“自校"。测量前,将开关选在“1”位置,利用本机的“频标”T0作为计数脉冲,选用适当的“闸门时间”T9进行自校。此时,Tx=T0,T=T9,如果测频正确,显示数字N应是10的乘幂,即

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    图中开关“3”位置用来测量周期,“4”位置用来测量频率比。

时间频率简介

    时间是物理学中的七个基本物理量之一,符号t。在国际单位制(SI)中,时间的基本单位是秒,符号s,在1967年召开的第13届国际度量衡大会对秒的定义是:铯-133的原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9,192,631,770个周期的持续时间。这个定义提到的铯原子必须在零度时是静止的,而且在地面上的环境是零磁场。在这样的情况下被定义的秒,与天文学上的历书时所定义的秒是等效的。生活中常用的时间单位还有:毫秒ms、分min、小时h、日(天)d、周、月、年等。

    频率,是单位时间内完成周期性变化的次数,是描述周期运动频繁程度的量,常用符号f或u表示,单位为秒分之一。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献,人们把频率的单位命名为赫兹,简称“赫”。每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率,叫做固有频率。频率概念不仅在力学、声学中应用,在电磁学和无线电技术中也常用。

    时间与频率互成倒数关系。测量到时间,即可导出相应得频率。

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