7.2 Цифровой метод измерения частоты
7.2.1 Принцип действия цифрового частотомера
Цифровые частотомеры строятся по методу преобразования переменного напряжения в последовательность односторонних импульсов. Такой метод называется методом дискретного счета, поэтому такие частотомеры называются электронно-счетными. Результат измерения появляется на табло в виде светящихся цифр, поэтому такие частотомеры еще называют цифровыми частотомерами. Сущность работы цифрового частотомера заключается в преобразовании переменного напряжения, частоту которого fx необходимо измерить, в последовательность прямоугольных импульсов, следующих с такой же частотой и подсчете их количества N за какой-то промежуток времени ΔТ. Зная число импульсов N можно определить частоту по формуле
fx = N/ΔТ (7.8)
Структурная схема и временные диаграммы, поясняющие работу такого частотомера изображена на рис. 7.7.
Рис. 7.7. К измерению частоты электронно-счетным частотомером
Работает такая схема следующим образом. Сигнал Ufx, частоту которого необходимо измерить, поступает на входное устройство ВУ, где обеспечивается его усиление или ослабление и фильтрация. В формирующем устройстве ФУ осуществляется преобразование исследуемого сигнала в последовательность импульсов, частота которых равна частоте исследуемого сигнала. Сформированная таким образом последовательность импульсов поступает на временной селектор ВС, представляющий собой логическую схему, открывающуюся только при наличии на его втором входе стробирующего импульса, длительность которого определяет время измерения.
Длительность стробирующего импульса ΔТ определяет устройство, состоящее из кварцевого генератора Гкв., формирующего устройства ФУ и делителя частоты ДЧ. Гкв. является источником сигнала калиброванного временного интервала. В качестве Гкв. обычно используется высокостабильный кварцевый генератор, работающий на частоте 1 или 5 МГц. Импульсы, сформированные генератором, поступают на делитель частоты, который формирует импульсы, частота следования которых получается путем деления импульсов Гкв. на 10n (n= 1,2,3,…).
Устройство управления УУ на основе сигнала, поступающего с делителя частоты, вырабатывает прямоугольный строб-импульс, длительность которого ΔТ определяет время счета и соответственно время измерения.
Электронный счетчик ЭСч. обеспечивает подсчет и запоминание числа импульсов, прошедших через временной селектор, за время строб-импульса.
Информация с электронного счетчика поступает на дешифратор ДШ, где преобразуется в десятичный код и подается на цифровой индикатор ЦИ. На индикаторе высвечивается информация в единицах частоты.
Сброс показаний счетчика и его подготовка к новому циклу измерений осуществляется устройством управления, выдающим сигнал «Сброс» на счетчик. В УУ предусмотрена также блокировка временного селектора на некоторый интервал времени, в течение которого сохраняются показания на цифровом табло. Этот интервал времени называется временем индикации и устанавливается оператором в пределах нескольких секунд.