4. Подготовка к выполнению исследований
Подготовка к исследованиям выполняется дома и уточняется в начале занятий. При подготовке необходимо:
изучить возможности и органы управления всех используемых в работе виртуальных приборов;
составить план экспериментальных исследований;
подготовить на бригаду форму отчета, содержащего план и методики исследований, заготовки таблиц и графиков;
в начале занятия согласовать с преподавателем план экспериментальных исследований и формы представления результатов.
После получения индивидуального допуска к работе выполнить запланированные исследования в полном объеме.
Для определения погрешности измерения частоты сигнала можно сравнить показания Ч с установленным значением частоты образцового ГС. Изменять частоту генератора следует в пределах от 1 Гц до 100 кГц. Относительная погрешность
.
5.Типовые экспериментальные исследования
Уровень 1: Изучение органов управления и работа с прибором
Пробные измерения при отсутствии шума
Установить в каналах «А» и «Б» ГС амплитуды сигналов 100 и 200 мВ, а частоты 1 и 5 кГц. Подавать с выхода ГС на входы частотомера «А» и «Б» гармонические и импульсные сигналы в разной комбинации. Апробировать режимы работы Ч: измерение частоты, периода, отношения и разности частот и периодов сигналов в каналах. Формы и спектры сигналов контролировать на осциллографе и АС. Сравнить полученные результаты со шкалой ГС. Повторить измерения для других (близких и далеких друг от друга) значений уровней и частот ГС.
Пробные измерения при наличии шума
Установить в каналах «А» и «Б» ГС амплитуды шума и сигналов 100 мВ, а частоты сигналов 1 и 10 кГц. Подавать с выхода ГС на входы частотомера «А» и «Б» гармонические и импульсные сигналы в разной комбинации. Апробировать режимы работы Ч: измерение частоты, периода, отношения и разности частот и периодов сигналов в каналах. Формы и спектры сигналов с шумами контролировать на осциллографе и АС. Сравнить полученные результаты со шкалой ГС. Повторить измерения для других (близких и далеких друг от друга) значений уровней сигналов и шумов, а также частот ГС.
Уровень 2: Применение частотомера
Калибровка взаимного влияния каналов и проверка рабочего диапазона частот ГС с помощью образцового частотомера
Последовательно устанавливать в каналах «А» и «Б» ГС минимальные средние и максимальные частоты и амплитуды сигналов. В каждом состоянии оценить погрешности формирования частот в каналах ГС и проверить влияние одного канала на работоспособность другого при отсутствии и наличии шумов.
Калибровка оси частот каналов ГС с помощью образцового частотомера
Выбрать сетку частот и уровней сигналов для калибровки ГС. Подавать с выхода ГС на входы частотомера «А» и «Б» гармонические сигналы в соответствии с выбранной сеткой частот при амплитуде 100 мВ и отсутствии шумов. На каждой частоте оценить относительную погрешность, свести данные в таблицу и построить для каждого канала графики зависимости погрешности от частоты (лучше в логарифмическом масштабе). Повторить измерения для тех же условий при наличии шумов и оценить их влияние на погрешности. Формы и спектры сигналов контролировать на осциллографе и АС.
Измерение нестабильности частоты ГС
Измерение нестабильности провести за 5, 10 и 20 минут в начале, в середине и в конце рабочего диапазона частот ГС. Сравнить значения нестабильности частоты, полученные на разных частотах за разный промежуток времени. Нестабильность частоты оценивается как относительная разница максимального и минимального показания Ч за время наблюдения.
Измерения гармонического сигнала с помехой и/или шумами
Проверить правильность работы в режиме суммарного сигнала «А + Б». Выяснить, какую частоту измеряет прибор при подаче сложного сигнала с шумами и помехой.
На один вход подать сигнал ГС, а на другой помеху. Изменяя соотношение уровней сигнала и помехи (контроль с помощью АС), измерить в режиме «А + Б» частоту гармонического сигнала при наличии гармонической или импульсной помехи. Оценить при каком соотношении уровней сигнала и помехи уверенно измеряется сигнал. Повторить измерения для близкой и далекой по частоте помехи.
Изменяя соотношение уровней сигнала, помехи и шума (контроль с помощью АС), измерить частоту сигнала. Оценить при каком соотношении уровней сигнала, помехи и шумов уверенно измеряется сигнал.
Уровень 3: Изучение методик и проведение учебной поверки
Определение основных метрологических характеристик частотомера при учебной поверке проводится в предположении, что используемые в работе другие виртуальные приборы являются образцовыми, т.е. имеют ранг ОСИ соответствующего разряда.
При проведении поверки выполняются следующие операции:
Внешний осмотр.
Опробование.
Определение метрологических характеристик прибора:
определение погрешностей измерения;
определение диапазона рабочих частот и уровней сигнала.
Учебная поверка частотомера:
Проверить работоспособность (опробование) Ч во всех режимах измерения. Выбрать сетку частот и периодов, отношения частот и периодов, разницы частот и периодов для поверки Ч.
Оценить минимальный уровень сигнала устойчивого измерения в диапазоне рабочих частот Ч.
Определить погрешности измерения частот и периодов, отношения частот и периодов, разницы частот и периодов с помощью образцового ГС в диапазоне значений от 1 мВ до 100 В и в диапазоне частот сигнала 1 Гц – 100 кГц.
Определить реальный диапазон рабочих частот Ч по критерию допустимых значений относительной основной погрешности измерения частоты и периода.
Определение помехоустойчивости к гармонической, импульсной и шумоподобной помехам с проверкой правильного измерения, когда уровень измеряемой компоненты выше уровня любой помеховой компоненты, а спектры сигнала и помехи не налагаются друг на друга.
При определении устойчивости к гармонической и импульсной помехе контроль уровней и близость по частоте измеряемой и паразитной составляющих следует осуществлять с помощью АС.