第4章_时间频率测量3

《电子测量技术》课程教学大纲学时: 48 学分：2.5理论学时: 28 实验学时：20面向专业：电信工程/电信科技课程代码：先开课程：模拟电子技术、数字电子技术、概率论、信号与系统、微机原理课程性质：必修执笔人：车晓言代爱妮审定人：陈龙猛曹洪波第一部分：理论教学部分一、说明1、课程的性质、地位和任务电子测量技术是电子信息、自动控制、测量仪器等专业的通用技术基础课程。

包括电子测量的基本原理、测量误差分析和实际应用，主要电子仪器的工作原理，性能指标，电参数的测试方法，该领域的最新发展等。

电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。

通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。

2、课程教学和教改基本要求(1)模块化、多层次教学方法(2)理论联系实际(3)互动式、开放式教学方法(4)课程组的教学方法研讨(5)考试方式的改革通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力。

二、教学内容与课时分配第1章.测量的基本原理（4学时）（1）测量的基本概念、基本要素，测量误差的基本概念和计算方法。

（2）计量的基本概念，单位和单位制，基准和标准，量值的传递准则。

（3）测量的基本原理，信息获取原理和量值比较原理。

（4）电子测量的实现原理：变换、比较、处理、显示技术。

重点:掌握测量与计量的基本概念，测量误差的概念与来源，测量的量值比较原理。

了解信息的获取原理，测量的基本实现技术。

难点：测量的量值比较原理第2章.测量方法与测量系统（2学时）（1）电子测量的意义、特点、内容。

（2）电子测量的基本对象——信号和系统的概念、分类。

（3）电子测量方法分类。

（4）测量系统的基本特性——静态特性和动态特性。

第四章 频率特性分析4.1 什么是频率特性？解 对于线性定常系统，若输入为谐波函数，则其稳态输出一定是同频率的谐波函数，将输出的幅值与输入的幅值之比定义为系统的幅频特性；将输出的相位于输入的相位之差定义为系统的相频特性。

将系统的幅频特性和相频特性统称为系统的频率特性。

4.2 什么叫机械系统的动柔度，动刚度和静刚度？解 若机械系统的输入为力，输出为位移（变形），则机械系统的频率特性就是机械系统的动柔度；机械系统的频率特性的倒数就是机械系统的动刚度；当0=w 时，系统频率特性的倒数为系统的静刚度。

4.3已知机械系统在输入力作用下变形的传递函数为 12+s (mm/kg)，求系统的动刚度，动柔度和静刚度。

解 根据动刚度和动柔度的定义有 动柔度()()()12+====jw jw s s G jw G jw λ mm/kg 动刚度 )(jw K =)(1jw G =21+jw kg/mm 静刚度 ()()5.0021010==+====K w jw w jw G w jw kg/mm4.4若系统输入为不同频率w 的正弦函数Asinwt,其稳态输出相应为Bsin(wt+ϕ).求该系统的频率特性。

解：由频率特性的定义有 G （jw ）=AB e jw。

4.5已知系统的单位阶跃响应为）（。

t x =1-1.8te 4-+0.8te9-，试求系统的幅辐频特性与相频特性。

解：先求系统的传递函数，由已知条件有）（。

t x =1-1.8te 4-+0.8te9-（t 0≥））（S X i =s 1）（。

S X =s 1-1.841+s +0.891+s ）（S G =）（）（。

S X S X =()()9436++s s ）（jw G =jw s s G =）（=()()jw jw ++9436）（w A =）（jw G =22811636ww +•+）（w ϕ=0-arctan 4w -arctan 9w =-arctan 4w -arctan 9w4.6 由质量、弹簧、阻尼器组成的机械系统如图所示。

电子测量技术第四章（一）填空1、电子计数器的测周原理与测频相反，即由被测信号控制主门开通，而用晶振脉冲进行计数。

2、电子计数器测频的基本原理刚好与测周相反，即由___ _晶振 _____控制主门开门，而用被测信号进行计数。

3、测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越____大____，测量准确度越高。

4、测量周期时，通用计数器采用的闸门时间越____大____，测量准确度越高。

5、通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，量化误差对测周精确度的影响越小。

6、通用计数器测量频率时，被测信号周期越小，量化误差对测周精确度的影响越小。

7、在用通用计数器测量低频信号的频率时，为了减小测量误差，应采用测周法。

8、电子计数器测周时，选用的时标越小，则显示的位数越多，量化误差的影响就越大。

9、电子计数器的测量误差来源主要有触发误差、闸门时间误差和标准频率误差三种。

10、电子计数器的误差来源有___量化误差___、__标准频率误差__和___触发误差___；其中量化误差是主要来源，其绝对值恒为定值。

11、用电子计数器测量频率比时，周期小的信号应加到输入通道 A 。

用电子计数器测量频率，如闸门时间不变，频率越高，则测量误差越小；测量周期时，如时标（计数脉冲周期）不变，被测信号频率越高，则测量误差越大。

7、计数器测周的基本原理刚好与测频相反，即由_被测周期控制主门开门，而用_标准频率_进行计数。

（二）选择题1、通用计数器测量周期时由石英振荡器引起的主要是( C )误差。

A.随机B.量化C.变值系统D.引用2、下列选项中通用计数器不能测量的量是（ D ）A.频率B.相位C.周期D.电压3、在通用计数器测量低频信号的频率时，采用倒数计数器是为了( D )A.测量低频周期B.克服转换误差C.测量低频失真D.减小测频时的量化误差影响4、在电子计数法测量频率时，测量误差通常有两部分组成，分别是（ A ）误差和（ C ）误差。

A、量化B、触发C、标准频率5、通用计数器在测量频率时，当闸门时间选定后，被测信号频率越低，则（ C ）误差越大。

频率测量原理
频率测量原理是通过计算在单位时间内波形信号重复的次数来计算信号的频率。

常用的频率测量原理包括计数法、对比法和计时法。

1. 计数法：计数法是通过计算在单位时间内波形信号重复的次数来得到频率。

通常使用计数器与时钟信号配合，将波形信号输入计数器，通过计数器记录的脉冲数来计算频率。

2. 对比法：对比法是通过将待测信号与已知频率的标准信号进行比较，来得到待测信号的频率。

常见的对比法包括谐振法、锁相法和自抗扰法等。

- 谐振法：利用谐振特性，调整待测信号与参考信号之间的相位差，使其达到最大谐振幅度，进而得到待测信号的频率。

- 锁相法：通过比较待测信号与参考信号的相位差，通过锁相环等电路将相位差控制在稳定范围内，从而得到待测信号的频率。

- 自抗扰法：将待测信号与参考信号相互叠加，通过滤波等处理，将干扰信号抑制，得到待测信号的频率。

3. 计时法：计时法是通过测量波形信号的周期或脉冲宽度来计算频率。

常见的计时法包括周期测量法和脉宽测量法。

- 周期测量法：通过测量波形信号两个连续上升沿或下降沿的时间差，再通过倒数计算得到频率。

- 脉宽测量法：通过测量脉冲信号的宽度来计算频率。

可以
使用时间间隔计数器或者脉冲宽度测量器来实现。

这些频率测量原理可以根据实际需求选择合适的方法进行测量，提供准确可靠的频率值。

第四章系统的频率特性分析第四章系统的频率特性分析时间响应分析：主要用于分析线性系统的过渡过程，以时间t为独立变量，通过阶跃或脉冲输入作用下系统的瞬态时间响应来研究系统的性能；依据的数学模型为G(s)频率特性分析：以频率ω为独立变量，通过分析不同的谐波输入时系统的稳态响应来研究系统的性能；依据的数学模型为G(jω)频域分析的基本思想：把系统输入看成由许多不同频率的正弦信号组成，输出就是系统对不同频率信号响应的总和。

4.1频率特性概述1.频率响应与频率特性（1）频率响应：线性定常系统对谐波输入的稳态响应。

（frequencyresponse）对稳定的线性定常系统输入一谐波信号xi(t)=Xisin?t稳态输出（频率响应）:xo(t)=Xo(?)sin[ωt+?(ω)]【例】设系统的传递函数为输入谐波信号xi(t)=Xisin?t 则稳态输出（频率响应）与输入信号的幅值成正比与输入同频率，相位不同进行laplace逆变换，整理得同频率?幅值比A(?)相位差?(?)ω的非线性函数(揭示了系统的频率响应特性)输入:xi(t)=Xisinωt稳态输出（频率响应）:xo(t)=XiA(?)sin[ωt+?(ω)]幅频特性：稳态输出与输入谐波的幅值比相频特性：稳态输出与输入谐波的相位差?(?)[s]A(?)?(?)（2）频率特性：对系统频率响应特性的描述(frequencycharacteristic)频率特性定义为ω的复变函数，幅值为A(?)，相位为?(?)。

输入谐波函数xi(t)=Xisin?t，其拉式变换为2.频率特性与传递函数的关系设系统的微分方程为:则系统的传递函数为:则由数学推导可得出系统的稳态响应为根据频率特性定义，幅频特性和相频特性分别为故G(j?)=?G(j?)?ej?G(j?)就是系统的频率特性如例1，系统的传递函数为所以3.频率特性的求法(1)频率响应→频率特性稳态输出（频率响应）故系统的频率特性为或表示为(2)传递函数→频率特性将传递函数G(s)中的s换成jω，得到频率特性G(jω)。

频率时间间隔测量原理
频率时间间隔测量原理是通过测量事件发生的时间间隔来计算出事件的频率。

该原理适用于各种领域，如物理学、电子学、计算机科学等。

在物理学中，频率是指单位时间内事件发生的次数。

通过测量事件的时间间隔，我们可以计算出事件的频率。

例如，假设我们想测量一个摆动钟的频率，我们可以开始计时，然后记录摆钟完成一次摆动所经过的时间。

通过将这个时间除以一秒，我们就可以得到摆钟的频率。

在电子学中，频率是指电信号的周期性变化。

通过测量电信号的时间间隔，我们可以计算出电信号的频率。

例如，在无线电中，我们可以通过测量电磁波的周期性变化来计算出无线电波的频率。

在计算机科学中，频率是指计算机处理指令的速度。

通过测量计算机执行指令的时间间隔，我们可以计算出计算机的时钟频率。

例如，我们可以通过测量计算机执行一条指令所需的时间来计算出计算机的时钟频率。

频率时间间隔测量原理是基于时间的。

通过测量一系列事件的时间间隔，我们可以计算出事件的频率。

这个原理在许多领域都有广泛的应用，可以帮助我们了解事物的运动规律、电信号的变化规律以及计算机的性能等。

电子测量蒋焕文答案【篇一：电子测量教学大纲】class=txt>电子测量一、总体说明(一) 学时与学分本课程学时： 72学时(课内)本课程学分： 4学分(二) 授课对象电子类本科生(三) 先修课程电路理论、模拟和数字电子技术、信号与系统(四)教学目的《电子测量》是电子类专业的专业基础课，是实践性很强课程。

该课程涉电子技术、信号与系统的知识。

课程的任务是使学生通过学习掌握最基本的测量原理和测量方法；具备一定的误差分析和数据处理能力：对新技术在电子测量中的应用有一定的了解。

为学习后续课程打好基础。

二、主要内容及基本要求第一章测量误差理论与数据处理（12学时）主要内容1.1 测量误差的基本概念1.2 测量误差的估计和处理1.3 测量误差的合成和分配1.4 测量数据处理1.5 新型电力电子器件基本要求1.1 理解测量误差的基本概念，熟悉测量误差的分类1.2 熟悉误差的估计和处理方法1.3 了解测量误差的合成和分配原则1.4 掌握测量数据处理的基本方法1.5 了解新型电力电子器件的特点及其基本应用第二章示波测试和测量技术（12学时）主要内容2.1 示波测试的基本原理2.2 通用示波器2.3 取样技术在示波器中的应用2.4 示波器的多波形显示2.5 示波器的存贮和记忆2.6 示波器的使用基本要求2.1 掌握示波测试的基本工作原理2.2 掌握通用示波器的基本原理和电路组成2.3 了解取样技术在示波器中的应用2.4 了解示波器的多波形显示2.5 了解示波器的存贮和记忆原理及其应用2.6 掌握通用示波器的主要使用方法第三章频率与时间的测量（8学时）主要内容3.1 频率或时间的原始基准3.2 电子计数器测频方法3.3 电子计数器测周方法3.4 时间间隔的测量3.5 不同测量模式的测量误差3.6 标准频率源的测量基本要求3.1 了解频率和时间的原始基准3.2 掌握电子计数器测频法（测周法）的基本原理和应用。

3.3 掌握时间间隔的测量原理和方法3.4 了解不同测量模式的测量误差3.5 了解标准频率源的测量原理和方法第四章电压测量技术（8学时）主要内容4.1 电压测量的基本要求和基本的测量仪器4.2 交流电压的测量4.3 分贝的测量4.4 噪声的测量4.5 电压测量的数字化方法4.6 以电压测量为基础的数字仪表4.7 高频电压测量4.1 熟悉电压测量的基本要求，了解电压测量仪器的分类4.2 掌握交流电压的测量原理和方法4.3 掌握分贝的测量原理和方法4.4 掌握噪声的测量原理和方法4.5 熟悉电压测量的数字化方法4.6 熟悉以电压测量为基础的数字仪表的原理和组成4.7 了解高频电压测量的方法和测量标准第五章测量用信号源（10学时）主要内容5.1 正弦信号发生器5.2 频率合成式信号发生器5.3 频率合成器基本要求5.1 了解正弦信号发生器的分类，掌握正弦信号发生器的原理和组成 5.2 掌握频率合成式信号发生器的原理和组成5.3 熟悉频率合成器的原理和组成第六章频域测量（8学时）主要内容6.1 线性系统频率特性的测量6.2 网络分析仪6.3 白噪声在线性系统测试中的应用6.4 信号的频谱分析基本要求6.1 掌握线性系统频率特性的正弦测量、扫频测量、多频测量原理和测量方法6.2 熟悉网络分析仪的工作原理和主要用途，掌握s参数的测量方法6.3 了解白噪声在线性系统测试中的应用6.4 掌握频谱分析仪的原理和使用方法第七章智能仪器与自动测试系统（6学时）主要内容7.1 智能仪器7.2 个人测试仪器7.3 自动测试系统7.1 了解智能仪器和数字存贮示波器的组成和工作原理。