音頻的測(cè)量方法
１、示波法測(cè)量頻率
�。�1）測(cè)周期確定頻率
可用測(cè)周期的方法，先測(cè)得信號(hào)的周期，再由信號(hào)的頻率與周期是倒數(shù)關(guān)系，求倒數(shù)得到信號(hào)的頻率。這種測(cè)量方法雖然精度不太高，但很方便，常用作頻率的粗略測(cè)量。
�。�2）Lissajous圖形法
1）被測(cè)頻率fy的電壓加到Y(jié)軸通道上，而把標(biāo)準(zhǔn)頻率fx的電壓加到X軸通道上，熒光屏上顯示的圖形稱為L(zhǎng)issajous圖形。
2）Lissajous圖形的形狀與輸入的兩個(gè)正弦信號(hào)的頻率和相位差有關(guān)，因此可以通過(guò)對(duì)圖形的分析來(lái)確定信號(hào)的頻率及相位差(Lissajous圖形法測(cè)相位差)。
Lissajous圖形，如圖1所示：
圖1 Lissajous圖形
確定m、n的數(shù)值：
Lissajous圖形應(yīng)與X軸有2m個(gè)交點(diǎn)，與Y軸有2n個(gè)交點(diǎn)，所以只要從顯示的Lissajous圖形上數(shù)出這些交點(diǎn)，就可確定m、n的數(shù)值。
在Lissajous圖形上分別作兩條不通過(guò)圖形本身的交點(diǎn)，也不與圖形相切的水平線和垂直線，數(shù)出圖形與水平線的交點(diǎn)即為2m，與垂直線的交點(diǎn)為2n。
Lissajous圖形法一般適用于被測(cè)頻率和標(biāo)準(zhǔn)頻率十分穩(wěn)定的低頻信號(hào)(音頻到幾兆赫范圍)，而且一般要求兩頻率比Z大不超過(guò)10倍，否則圖形過(guò)于復(fù)雜而難以測(cè)準(zhǔn)。
如果fy與fx不成比例關(guān)系，則熒光屏上顯示的圖形是不穩(wěn)定的或旋轉(zhuǎn)變化的，這時(shí)還應(yīng)該繼續(xù)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)源，直到圖形穩(wěn)定。只有當(dāng)fy：fx＝m：n(m，n為整數(shù))時(shí)，熒光屏上才能顯示穩(wěn)定的圖形。由于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的頻率是已知的，只要能確定比值m：n，就可算出被測(cè)信號(hào)頻率。
不同頻率比和不同相位差的Lissajous圖形，如圖2所示：
圖2 不同頻率比和不同相位差的Lissajous圖形
２、計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率
�。�1）原理
計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率，如圖3所示：
圖3 計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率
�。�2）量化誤差(±1誤差)
1）產(chǎn)生原因
在計(jì)數(shù)時(shí)，如果主門(mén)的開(kāi)啟信號(hào)與被測(cè)信號(hào)之間沒(méi)有同步鎖定關(guān)系，同一被測(cè)信號(hào)在相同的主門(mén)開(kāi)啟時(shí)間內(nèi)兩次測(cè)量所記錄的脈沖數(shù)N可能不一樣。
±1誤差示義圖，如圖4所示：
圖4 ±1誤差示義圖
2）量化誤差
量值Z大計(jì)算誤差ΔN=±1，它稱為量化誤差或±1誤差。Z大計(jì)數(shù)相對(duì)誤差的形式為
當(dāng)主門(mén)控制信號(hào)Ts的誤差不能忽略，總誤差可采用分項(xiàng)誤差絕對(duì)值合成得到
式中：Δfs/fs——標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差，是晶振頻率的準(zhǔn)確度
�。场⑴念l法
�。�1）拍頻法
是將被測(cè)頻率與標(biāo)準(zhǔn)頻率相比較。被測(cè)頻率fX的信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)頻率fS的信號(hào)同時(shí)加到一個(gè)線性元件——耳機(jī)上。
�。�2）如果改變頻率fS使之非常接近頻率fX時(shí)(例如兩頻率之間相差5Hz左右)，就分不出兩個(gè)信號(hào)頻率(音調(diào))上的差別了，此時(shí)視為零拍。這時(shí)只聽(tīng)到一介于兩個(gè)音調(diào)之間的音調(diào)，同時(shí)，聲音的響度(振幅)隨時(shí)間作周期性變化。這種現(xiàn)象在聲學(xué)上稱為拍。聲音的響度變化頻率正好就是兩頻率之差|fX-fS|。當(dāng)兩頻率完全相等時(shí)，合成波的幅度就不變化了。
拍頻法測(cè)量音頻的方框圖，如圖5所示：
圖5 拍頻法測(cè)量音頻的方框圖
�。�3）數(shù)學(xué)推導(dǎo)
４、電橋法
�。�1）電橋法只用來(lái)測(cè)量音頻頻率。(高頻時(shí)寄生電感和電容對(duì)電橋的調(diào)節(jié)有很大的影響)
�。�2）根據(jù)電路原理的知識(shí)，我們知道，如果把一電壓加到電橋的一個(gè)對(duì)角線上，通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的元件就可以使電橋的另一對(duì)角線上的電壓為零，即電橋達(dá)到了平衡。如果電橋平衡的條件(橋臂上存在電感和電容元件)與所加電壓的頻率有關(guān)，則該電橋就可以用于測(cè)量頻率。常用的電橋法有諧振電橋、電容電橋和雙T電橋。
1）諧振電橋
首先，適當(dāng)選取可變電阻R1的值，然后調(diào)節(jié)電感和電容使回路對(duì)所加電壓的頻率諧振，這樣回路的阻抗才是純電阻，才能測(cè)出被測(cè)頻率。該方法缺點(diǎn)是改變被測(cè)頻率Fx時(shí)，每次不僅要把回路調(diào)節(jié)到諧振，同時(shí)還要調(diào)節(jié)電阻R1，并且測(cè)量低頻時(shí)回路較笨重。
諧振電橋電路，如圖6所示：
圖6 諧振電橋電路
2）電容電橋
A、可以用電阻或電容來(lái)改變電橋的頻率。
B、在被測(cè)頻率的電壓中有諧波時(shí)，就很難使電橋達(dá)到平衡。因?yàn)�，電橋�(qū)ㄆ胶饬�，�?duì)諧波則不平衡。這種電橋僅適用于10KHz以下的音頻范圍。
電容電橋電路，如圖7所示：
圖7 電容電橋電路
C 、數(shù)學(xué)推導(dǎo)
3）雙T電橋
被測(cè)頻率的信號(hào)源與指示器具有共同的接地點(diǎn)通過(guò)改變電阻R1和R2，來(lái)平滑調(diào)節(jié)頻率。測(cè)量頻率的誤差一般為0.5～1%。
雙T電橋電路，如圖8所示：
圖8雙T電橋電路
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