Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Понятия метрологии

0 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 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105

Коэффициенты Ki, К2 и An, а так...- результат измерений

Тх=То{п + П1/к1+П2/к2-Ап) (9.13)

вычисляют автоматически с помощью микропроцессорной системы.

9.6. ЦИФРОВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ

Этот метод получил наибольшее распространение, на его основе построена большая часть выпускаемых промышленностью частотомеров. Как правило, в цифровых частотомерах предусмотрена возможность измерений не только частоты, но и периода повторения и временных интервалов. Некоторые приборы могут измерять и другие параметры сигналов и цепей, предварительно преобразовав их во временной интервал или в частоту. Таким образом, частотомеры являются хорошей основой для построения многофункциональных приборов.

Структурная схема. Основные соотношения. Упрощенная структурная схема частотомера приведена на рис. 9.13, а. Исследуемый сигнал поступает на устройство формирования А, состоящее из усилителя-ограничителя и релаксационного генератора, формирующего короткие счетные импульсы «сч (рис. 9.13, б). Импульсы подводят к одному из входов селектора SL. К другому входу подводят импульс Ut длительности тТо с выхода триггера Т. Импульс формируют из последовательности коротких импульсов с выхода генератора G путем деления частоты повторения делителем частоты.

За время измерений /пГу селектор пропускает счетные импульсы на вход счетчика СТ, фиксирующего их число п. После дешифровки дешифратором DC число п отображается на отсчетном устройстве HG.

Из рис. 9.14,6 следует, что

тТо = пТх - Atji.

(9.14)


±LL

/mJo

I "04

I I I I I I I I I I I I I I I II -м-и-

\\ тТа I t

At,,



Пренебрегая погрешностями, получаем тТо = пТх или

fx = nfo/m, (9.15)

откуда следует, что измеряемая йстота fx пропорциональна числу п зафиксированных счетчиком импульсов.

Частота повторения импульсов fa=\/To обычно составляет 10 или 100 МГц, поэтому выбором коэффициента деления т получают отсчет измеряемой частоты в выбранных единицах. Например, если /о =10 МГц и /п=10, то отображенное на от-счетном устройстве число п будет соответствовать частоте fx, выраженной в мегагерцах.

Цифровые методы измерений частоты и периода имеют много обшего. Разница заключается лишь в том, что в первом случае время измерений формируют из т. измеряемых периодов и заполняют его счетными импульсами, а во втором случае время измерений формируют из т периодов сигнала кварцевого генератора и заполняют его импульсами с неизвестным периодом. Поэтому схемы частотомера (см. рис. 9.13) и измерителя периода повторения (см. рис. 9.4) имеют сходную структуру, допускающую путем простой коммутации реализацию разных режимов измерений.

Погрешности измерений. Как следует из (9.14), Тх =

= {тТй - Мц)/п, откуда

АТх={тМо - Ау п и = -j---

Относительная погрешность измерений частоты

б„=-б,,=-6,0 + . (9.16)

Здесь первое слагаемое характеризует влияние на погрешность нестабильности частоты кварцевого генератора, а второе - погрешность дискретизации.

Относительная погрешность бто = -б/о имеет преимущественно систематический характер и, как и в измерителе временных интервалов, определяется долговременной нестабильностью частоты кварцевого генератора.

Предельная относительная погрешность дискретизации

бяо = ==, (9.17)

где Ту, = тТо - время измерений, устанавливаемое органами регулировки прибора. Заметим, что относительная погрешность измерений, как и в цифровом измерителе временных интервалов, обратно пропорциональна числу зафиксированных импульсов.

Кроме указанных причин, на погрешность влияют шумы в каналах формирования интервала тТо и счетных импульсов, прояв-



ляющиеся во временной модуляции импульсов по случайному закону.

Для обычно встречающихся на практике сигналов с большим отношением сигнал-шум случайные сдвиги счетных импульсов составляют малую долю периода и вносят пренебрежимо малую погрешность по сравнению с погрешностью дискретизации.

Временная модуляция фронта импульса триггера может быть следствием нестабильности задержек в делителе частоты. Временная привязка фронтов импульса триггера к счетным импульсам позволит свести временную модуляцию к пренебрежимо малым значениям. Таким образом, как правило, при измерении частоты в отличие от измерения периода повторения шумовую погрешность можно не учитывать.

Пример 9.3. Пусть частотомером измерена частота, составляющая приблизительно 80 МГц. Емкость счетчика частотомера Нсч= Ю; /о= 10 МГц. Допускаемые пределы относительной долговременной нестабильности частоты генератора не превышает боп = 10-".

Определим сначала время измерений, обеспечивающее минимальную погрешность дискретизации. Очевидно, что время измерений следует выбрать максимально возможным, при котором счетные импульсы полностью заполняют все декады младших разрядов счетчика и частично - декаду старшего разряда. Для заполнения счетными импульсами с периодом повторения T,= \/f, всех декад счетчика потребовался бы интервал времени 10-7,:= 1,2 с. Поскольку нельзя допустить заполнения счетчика, то необходимое время измерений Т„ = тТц=\ с, откуда коэффициент деления т = 10.

Оценим теперь инструментальную погрешность прибора. Предельная погрешность, обусловленная долговременной нестабильностью частоты, согласно (9.16) 6n/ = 6r,jj/.< = /-10-* = 0,8 Гц. Предельная погрешность дискретизации Дд1 = = 1/тГо=1 Гц.

Измеренке частоты по периоду повторения. Относительная погрешность дискретизации бдп=1 х7„ измерения частоты при заданном времени измерений резко возрастает при уменьшении частоты. В результате измерение малых частот оказывается неэффективным, и в этом случае переходят к измерению периода повторения: формируют временной интервал тТх и заполняют его счетными импульсами с известным периодом повторения То. При этом тТх = пТо - Мц, откуда Тх = {пТо - At)/т. Число п в данном случае пропорционально периоду повторения, а измеряемая частота [х=\/Тх = т/пТо.

Предел относительной погрешности дискретизации

бдп = Д/дп/Г. = Го/Ги = 1 /П

при заданном времени измерений не зависит от частоты fx.

Сравним погрешности дискретизации измерений частоты в режимах ее непосредственного измерения и определения по периоду



0 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 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105



0.0117
Яндекс.Метрика