АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Цифровые частотомеры

Читайте также:
  1. Вопрос. Цифровые фильтры с конечной импульсной характеристикой (КИХ).
  2. Вопрос. Цифровые фильтры. Системы дискретного времени.
  3. Задание4.Устройства сравнения кодов. Цифровые компараторы. Преобразователи кодов. Индикаторы.
  4. Прямая и арбитражная цифровые подписи
  5. ЦИФРОВЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
  6. Цифровые модели непрерывных систем
  7. Цифровые средства исследования моделей

43.6.1 Измерение частоты

 

Принцип действия цифрового (электронно-счетного) частотомера построен по схеме, в которой подсчитывается число импульсов N, соответствующее числу периодов неизвестной частоты fx за известный высокоточный интервал времени, называемый временем измерения Ти. Если за время Ти подсчитано N импульсов, то среднее значение измеряемой частоты вычисляют по формуле:

, (43.5)

 

При времени измерения Ти = 1 с количество подсчитанных импульсов (периодов) N и есть значение измеряемой частоты (Гц), т.е. f x = N.

На рисунке 43.5 приведён пример построения схемы одного из цифровых частотомеров.

 

 

Рисунок 43.1 – Схема цифрового частотомера

 


U

Входное устройство, состоящее из широкополосного усилителя и аттенюатора, предназначено для согласования частотомера с источником сигнала, а также для усиления или ограничения напряжения на входе до значения, запускающего формирователь. Последний преобразует синусоидальные или периодические импульсные сигналы в последовательность импульсов постоянной амплитуды с большой крутизной фронтов, независимо от входного сигнала, частота следования которых равна частоте измеряемого сигнала (рисунок 43.2).

 

 

Рисунок 43.2 – Временные диаграммы, поясняющие принцип работы

частотомера

 

 

Временной селектор (электронный ключ с двумя входами) открывается строб-импульсом, вырабатываемым устройством управления (схемой автоматики), на высокоточное время измерения и пропускает эти импульсы на электронный счётчик. Цифровой индикатор автоматически выдаёт результат измерения в герцах. Генератор меток времени состоит из генератора образцовой частоты 1 МГц с кварцевой стабилизацией (кварцевого генератора) и делителя частоты. Делитель частоты делит частоту кварцевого генератора 1 МГц декадными ступенями до 0,01 Гц, т.е. 100; 10; 1 кГц, 100; 10; 1; 0,1; 0,01 Гц. Полученные частоты используют для формирования высокоточного времени измерения - меток времени, равных соответственно 10-6; 10-5; 10-4; 10 -3; 10 -2; 10 -1; 1; 10; 100 с.

Устройство управления (автоматики) управляет всем процессом измерения и обеспечивает регулируемое время индикации 0,3 - 5 с результатов измерения на цифровом табло; сброс счётных декад и других схем в "нулевое" состояние перед каждым измерением; режим ручного, автоматического и внешнего пуска прибора; вырабатывает из частот, поступающих с делителей, строб-импульс, открывающий селектор на время счёта; импульс запуска цифропечатающего устройства.



Электронный счётчик, предназначенный для счёта поступающих с временного селектора N импульсов; состоит из нескольких последовательно соединённых счётных декад, каждая из которых соответствует определённому порядку частоты fx (единицам, десяткам, сотням герц и т. д.). Цифровой индикатор обеспечивает отображение результатов измерений, поступающих с дешифратора. Последний преобразует двоично-десятичный код, поступающий со счётных декад, в десятичный.

Основная особенность последовательного счёта импульса, положенного в основу работы цифровых частотомеров, состоит в увеличении погрешности измерения при уменьшении частоты.

Относительная погрешность измерения частоты:

 

, (43.6)

 

Значение первой компоненты ΔN/N погрешности дискретности зависит от соотношения времени измерения Ти ("временных ворот" селектора) и периода Тх = l/fx исследуемого сигнала. Погрешность дискретности в основном обусловлена несовпадением моментов появления счётных импульсов относительно фронта и спада строб-импульса: если Ти не­кратные числа, то погрешность счёта импульсов ΔN = 0, если же Ти и Тх - некратные числа, то значение ΔN зависит от взаимного расположения Ти и Тх, т. е. несовпадения моментов их появления; при этом максимальная абсолютная погрешность счёта импульсов ΔN не превышает одного импульса ΔN=±1, определяющего младший разряд счёта.

Значение второй компоненты погрешности ΔТИИ определяется нестабильностью частоты кварцевого генератора fo, задающего "временные ворота" прибора Ти.

Относительная погрешность времени измерения равна относительной погрешности частоты внутреннего кварцевого генератора и составляет значение порядка 10 -7, т. е. ΔТИИ = Δfo/foо.

‡агрузка...

Итак, относительная погрешность измерения (%) частоты:

 

, (43.7)

 

или, если учесть δо= 10-7 , то

 

, (43.8)

 

где fx - измеряемая частота, Гц.

Как следует из (43.8), относительная погрешность измерения частоты исследуемого сигнала при прочих равных условиях зависит от его значения. Относительная погрешность измерения частоты ничтожна при измерении высоких частот и велика при измерении низких частот. Например, если fx = 10 МГц, Ти = 1 с, то δf = 2 ∙ 10-5 %; если fx = 10 Гц, Ти = l c, тo δf=10 %.

Следовательно, при измерении высоких частот погрешность обусловлена в основном нестабильностью кварцевого генератора, а при измерении низких частот - погрешностью дискретности. Для уменьшения погрешности измерения низких частот необходимо увеличить время измерения, но это не всегда возможно, поэтому в цифровых частотомерах либо применяют умножители, позволяющие повышать измеряемые частоты в 10п раз, либо переходят от измерения частоты исследуемого сигнала к измерению его периода Тх с последующим вычислением значения измеряемой частоты по формуле fx= 1/TX.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 |


При использовании материала, поставите ссылку на Студалл.Орг (0.007 сек.)