[6]智能仪器原理及应用1.ppt

第6章智能型电子计数器6.1电子计数器的主要技术性能专用计数器是指专门用于测量某种单一功能的电子计数器。例如，专门用于测量高频和微波频率的频率计数器、用以测量时间为基础的时间计数器和具有某种特殊功能的特种计数器。时间计数器测时分辨率很高，可达到ns量级；特种计数器如可逆计数器、预置计数器、差值计数器等，主要用于工业自动化方面。
智能型电子计数器是指采用了计算机技术的电子计数器。由于智能型电子计数器的一切“动作”都是在微处理器的控制下进行的，因而可以很方便地采用许多新的测量技术，并能对测量结果进行数据处理、统计分析等，从而使电子计数器的面貌发生了重大的变化。6.1.2电子计数器的主要技术性能
1)测试功能
电子计数器所具备的测试功能一般包括测量频率、周期、频率比、时间间隔、累加计数和自校等。
2)测量范围
电子计数器的有效测量范围是相对于测量功能而言的，不同的测量功能其测量范围的含义也不同。如测量频率时是指频率的上、下限；测量周期时是指周期（时间单位）的最大、最小值。3)输入特性
一般情况下，当仪器有2～3个输入通道时，需分别给出各个通道的特性，主要有：
（1）输入灵敏度：指仪器正常工作所需输入的最小电压。
（2）输入耦合方式：主要有AC（交流）耦合和DC（直流）耦合两种。AC耦合时，被测信号经隔直电容输入；DC耦合时，被测信号直接输入，在低频及脉冲信号输入时宜采用这种耦合。（3）输入阻抗：包括输入电阻和输入电容，并有高阻抗（例如1MΩ//25pF）和低阻抗（例如50Ω）之分。前者多用于频率不太高的场合，以减小对信号源的负载影响；后者多用于频率较高的场合，以满足匹配要求。
（4）最大输入电压：允许的最大输入电压。超过最大输入电压后，仪器不能保证正常工作，甚至会被损坏。4)测量准确度
测量准确度常用测量误差来表示，主要由时基误差和计数误差决定。时基误差由晶体振荡器的稳定度确定，电子计数器通常给出晶体振荡器的标准频率及其频率稳定度；计数误差主要指量化误差。关于计数器的测量误差将在本章后面讨论。
5)闸门时间和时标
由仪器内部标准时间信号源提供的标准时间信号包括闸门时间信号和时标信号，可以有多种选择。6)显示及工作方式
（1）显示位数：仪器可显示的数字位数。
（2）显示时间：仪器一次测量结束后显示测量结果的持续时间。一般可以调节。
（3）显示方式：通常有记忆和不记忆两种方式。前者只显示最终计数的结果，后者则显示正在计数的过程。有的计数器只有记忆显示方式。
（4）显示器件：仪器所采用的显示仪器类型。7)输出
这里指的是仪器可输出的标准时间（频率）信号的种类、输出数据的编码方式及输出电平的高低等。图6-1通用计数器基本组成方框图6.2通用电子计数器的基本组成2.主门
主门又称闸门，它是用于实现量化的比较电路，它可以控制计数脉冲信号能否进入计数器。
主门电路是一个双输入端逻辑与门，如图6-2所示。它的一个输入端接受来自控制单元中门控双稳态触发器的门控信号，另一个输入端则接受计数(脉冲)信号。在门控信号作用有效期间，允许计数(脉冲)通过主门进入计数器计数。图6-2主门电路3.计数、显示单元
计数与显示电路是用于对来自主门的脉冲信号进行计数，并将计数的结果以数字的形式显示出来。为了便于读数，计数器通常采用十进制计数电路。带有微处理器的仪器也可用二进制计数器计数，然后转换成十进制并译码后再进入显示器。4.时基单元
时基电路主要由晶体振荡器、分频及倍频器组成。
时基电路主要用于产生各种标准时间信号。标准时间信号有两类，一类时间较长的称为闸门（时间）信号，通常根据分频级数的不同有多种选择；另一类时间较短的称为时标信号。时标信号可以是单一的，也可以有多种选择。由于电子计数器类仪器是基于被测信号的时间与标准时间进行比较而进行测量的，其测量精度与标准时间有直接关系，因而要求时基电路具有高稳定性和多值性。为了使时基电路具有足够高的稳定性，时基信号源采用了晶体振荡器。在一些精度要求更高的通用计数器中，为使精度不受环境温度的影响，还对晶体振荡器采取了恒温措施。为了实现多值性，在高稳定晶体振荡器的基础上，又采用了多级倍频和多级分频器。电子计数器共需时标和闸门时间两套时间标准，它们由同一晶体振荡器和一系列十进制倍频和分频来产生。例如图6-1中，1MHz晶体振荡器经各级倍频及前几级分频器得到10ns、0.1μs、1μs、10μs、0.1ms和1ms六种时标信号；若再经后几级分频器可进一步得到1ms、10ms、100ms、1s和10s五种闸门时间信号。5.控制单元
控制电路的作用是产生门控信号（Q）、寄存信号（M）和复零信号（R）三种控制信号，使仪器的各部分电路按照准备→测量→显示的流程有条不紊地自动进行测量工作。
控制单元中包括前