文档介绍：转速测量实验预****报告
在工业生产领域中周期性现象十分普遍,如各种周而复始的旋转运动、往复运动,各种传感器和测量电路变换后的周期性脉冲等。周期性过程重复出现一次所需要的时间称为周期,用符号T(单位是s)表示。单位时间内周期性过程重复出现的次数称为频率,记为f(单位是Hz)。周期与频率互为倒数关系:
(2-1)
目前频率测量技术已能达到很高的精确度,因此在检测技术中,常将一些非电量或其他电参量转换成频率进行测量,以提高测量的精度。
频率测量方法可分为计数法和模拟法两类。计数法测量精度高、操作简便,可直接显示数字,便于与微机结合实现测量过程自动化,应用最为广泛;模拟法因为简单经济,在有些场合仍有应用。
1)、频率(周期)的数字测量
(1)计数法测量原理
计数法就是在一定的时间间隔T内,对周期性脉冲的重复次数进行计数。若周期性脉冲的周期为T,则计数结果为
(2-2)
图2-1 计数法测量原理
计数法原理如图2-1(a)所示,周期为TA的脉冲①加到闸门的输入端,宽度为T的门控信号②加到闸门的控制端控制闸门的开、闭时间,只有在闸门开通时间T内闸门才输出计数脉冲③到十进制计数器进行计数。在闸门打开前计数器先清零,闸门关闭时,计数器的计数值N由T和TA决定。如果T和TA一个为已知标准量,另一个为待测量,则从计数值N和已知标准量便可求得未知待测量。
由于T和TA两个量是不相关的,T不一定正好是TA的整数N倍,即T和NTA之间有一定误差,如图2-1(b)所示。图中△t1,是闸门开启时刻至第一个计数脉冲前沿的时间(假设计数脉冲前沿使计数器翻转计数),△t2是闸门关闭时刻至下一个计数脉冲前沿的时间。处在T区间内的计数脉冲个数(即计数器计数结果)为N,则
(2-3)
式中,。
显然,0≤△t1≤TA,0≤△t2≤TA。若△t1=△t2,则△N=0;若△t1=TA,△t2=0,则△N=1;△t2=TA,△t1=0,则△N=-1。因此脉冲计数的绝对误差为△N=±1。
脉冲计数最大相对误差为
(2-4)
(2)通用计数器的基本组成和工作方式
电子计数器一般都具有测量频率(测频)和测量周期(测周)等两种以上的测量功能,故统称通用计数器。通用计数器的基本组成如图2-2所示。
图2-2 通用计数器的基本组成
图2-2中整形器是将频率为fA(或fB)的正弦信号整形为周期为TA=1/fA(或TB=1/fB)的脉冲信号。门控电路是将周期为mTB(fB经m分频)的脉冲变为闸门时间为T=mTB的门控信号,将T=mTB代入式(2-2)可得图2-2中十进制计数器的计数结果为:
(2-5)
由上式可见,图2-2中计数结果N与A、B两输入端所加的信号频率的比值fA/fB成正比,因此图2-2所示计数器可用于频率比的测量,即工作在频率比测量方式。
若将被测信号fx接到图2-2中A输入端(即fA=fx),晶振标准频率fc信号接到B输入端(即fB=fC),则称计数器工作在测频方式,此时式(2-5)变为:
(2-6)
若将被测信号fx接到图2-2中B输入端(即fB=fx),晶振标准频率fc信号接到A输入端(即fA=fC),则称计数器工作在测周方式,此时,式(2-5)变为:
(2-7)
(3)频率(周期)的测量误差与测量范围
式