Федеральноеагентство по образованию
Волгоградскийгосударственный технический университет
Контрольная работа
попредмету: Метрология
натему: Измерение частоты и интервалов времени
Выполнила тудентка
Группы ВЗК – 282с
Луценко Г.В.
Проверилпреподаватель
Исаев А.В.
План
1. Цифровые частотомеры
2. Измерение частоты
3. Измерение периода
4. Погрешности измерениячастоты
5. Погрешности измеренияпериода
6. Повышение эффективностиобработки сигналов при оценке частотно-временных параметров
Цифровые частотомеры
Среди цифровых приборов частотно-временнойгруппы электронно-счетные частотомеры (в дальнейшем цифровые частотомеры — ЦЧ)являются наиболее распространенными, что объясняется, их универсальностью,высокими метрологическими и эксплуатационными характеристиками.
В основу построения ЦЧ положены общие принципы,позволяющие реализовать ряд режимов работы прибора для измерения нескольких величин.Функционально полные ЦЧ позволяют измерять следующие величины: частоту, период,отношение двух частот (иногда выраженное в процентах), длительность импульсаили интервала времени, задаваемого пользователем; предусматриваются также режимсчета событий (импульсов) и использование ЦЧ как источника сигналов сизвестными (калиброванными) частотами. Режимы работы задаются и выбираются положениемряда переключателей (механических или электронных) и других органов управления. В более простых вариантахисполнения ЦЧ используются для измерения меньшего числа величин (например,одной или двух).
В любом режиме часть структуры ЦЧ остаетсянеизменной и в ней происходит счет числа импульсов />,пропорционального измеряемой величине. Эти импульсы проходят через электронныйключ ЭК, находящийся в замкнутом состоянии, на счетчик импульсов СИ. Код числа,образующийся в СИ, поступает на цифровое отсчетное устройство ЦОУ. В состав ЦОУвходит многодекадный цифровой индикатор с перемещающейся, запятой и, какправило, индикатор с обозначением единиц измерения.
Время замкнутого состояния ЭК, называемоевременем счета />СЧ,определяется родом измеряемой величины, а его конкретное значение рядомсоображений, о которых будет сказано ниже.
Измерение частоты
Структурнаясхема ЦЧ в этом режиме работы приведена на рис.1 а. Напряжение измеряемойчастоты fx(рис.1б) подается на входформирующего устройства (ФУ), назначение которого — формирование сигналастандартной формы при достаточно произвольной форме входного сигнала. Обычно всостав ФУ входят усилитель-ограничитель, обеспечивающий заданную амплитудусвоего выходного сигнала, и формирователь для обеспечения малой длительностифронта и среза импульсов на выходе ФУ. Частота этих импульсов равна частотевходного сигнала (рис. 1в). Эти импульсы проходят через ЭК на СИ в течениевремени счета Тс , которое задается генераторомопорной частоты ГОЧ и делителем частоты ДЧ. Частота ГОЧ стабилизированакварцевым резонатором. Необходимое Тсвыбираетсяпереключателем ВРЕМЯ СЧЕТА. При каждом запуске прибора на выходе ДЧ появляетсяодин импульс (рис. 1в), под действием которого замыкается ЭК.
Число импульсов Nx, прошедшее на СИ, определяетсяприближенной формулой
(1) />
азначение измеряемой частоты
(2) />
Измерение периода
Структура ЦЧ в этомрежиме приведена на рис. 2а. В этом режиме время замкнутого состояния ЭКзадается периодом (или n периодами).Входной сигнал, период которого Tx измеряется (рис. 2б) так же, как и при измерениичастоты, подается на вход ФУ. Выходной сигнал ФУ (рис. 2в) поступает наделитель частоты ДЧ (множитель периодов Tx). Число n (обычно n- это 1, 10, 102,103 или 104) выбирается переключателем ВРЕМЯ СЧЕТА, т.е.,пТx. При запуске на выходе ДЧ появляетсяимпульс по длительности равный пТx(рис. 2г), в течение которого СИ подсчитывает прошедшиеза это время импульсы с известным периодом следования Tтакт (рис. 2д), называемые часто «меткамивремени».
Число импульсов Nxи период Tx, приближенноопределяются формулами (3) и (4):
Nx=nTx/Tтакт
Tx=NxTтакт/n
Известно, что частота f и период T связаны формулой l=f T.Поэтому через прямое измерение одной из этих величин можно найти результаткосвенного измерения другой.
/>
Погрешности измерения частоты
В режиме измерения частоты в течение Tcподсчитываются импульсы, следующие с измеряемой частотой fx(рис. 3а). Для этого случая имеем: