|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Цифровые частотомеры43.6.1 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
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 ΔТИ/ТИ 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. ΔТИ/ТИ = Δfo/fo=δо. 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. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |