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电子计数器

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利用数字电路技术数出给定时间内所通过的脉冲数并显示计数结果的数字化仪器。电子计数器是其他数字化仪器的基础。在它的输入通道接入各种模-数变换器,再利用相应的换能器便可制成各种数字化仪器。电子计数器的优点是测量精度高、量程宽、功能多、操作简单、测量速度快、直接显示数字,而且易于实现测量过程自动化,在工业生产和科学实验中得到广泛应用。

电子计数器

工作原理和基本功能  图为电子计数器的基本结构。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。

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。

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。

电子计数器按功能可分三类。

①通用计数器可测频率、周期、多周期平均、时间间隔、频率比和累计等。

②频率计数器:专门用于测量高频和微波频率的计数器,主要用于测频率。

③计算计数器:一种带微处理器的具有计算功能的计数器,除了具有通用计数器的功能之外,还能进行数学运算,求解比较复杂的方程式,可靠程序控制进行测量计算和显示等全部工作。

微波计数器  以通用计数器或频率计数器为主体,配以测频扩展器而组成的微波频率计。它的测频上限已进入毫米波段,有手动、半自动、全自动三类。系列化微波计数器是电子计数器发展的一个重要方向。

频率扩展技术将微波测频转换为较低的测频,按其原理主要有置换法、取样法和变频法等。各种方法的主要性能评定项目包括测量速度、准确度、灵敏度、动态范围、允许信噪比、允许调频量、允许调幅量和幅度甄别等。

①置换法:利用零拍原理,用与被测频率fx有一定关系的低频f0来置换fx,用计数器测出f0,从而求出fx。这种方法灵敏度高、动态范围大、允许调幅量大、幅度甄别显示最强分量,测量上限频率达26吉赫。

②取样法:以取样技术为基础,应用锁相原理将微波频率转换为低频来测量。它兼具置换法和变频法的优点,但测量频率上限受微波取样技术的限制。

③变频法:利用变频技术,将微波频率与频标谐波差频变换成低频,测量低频而算出被测频率。变频法的优点是允许信噪比高,允许调频量大,幅度甄别显示最弱分量等。


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