3. Контрольні запитання
1. Поясніть механізм виникнення похибки від паразитного зв’язку між каналами фазометра.
2. Чим визначається значення похибки від паразитного зв’язку між каналами фазометра?
3. Як впливає вхідний опір каналів фазометра на похибку вимірювання фазових зсувів?
4. Поясніть механізм виникнення похибки від наявності у вхідному сигналі вищих гармонік.
5. Поясніть механізм виникнення амплітудно-фазової похибки.
6. Наведіть та проаналізуйте формулу для обрахунку амплітудно-фазової похибки вимірювання фазових зсувів.
7. Які чинники приводять до появи в аналогових фазометрах похибки від неідентичності фазо-частотних характеристик його каналів?
8. Дайте визначення секунди.
9. В чому полягає осцилографічний метод вимірювання часових інтервалів.
Лекція 13
1. Аналогові частотоміри
Частота електричних коливань – один з найзручніших для вимірювання параметрів. Тому у вимірювальній техніці широко розповсюджені частотні вимірювання.
Нагадаємо
визначення частоти. Частота
коливань
–
це величина обернена до періоду коливань,
тобто величина, що дорівнює числу
періодів в одиницю часу. Частота
вимірюється в герцах. 1 Гц відповідає
одному коливанню в секунду. Часто
застосовують і іншу величину – т.з.
кутову частоту
,
яка пов’язана
з частотою
відомим співвідошенням :
.
Частота періодичних коливань вимірюється спеціальними приладами – частотомірами. Діапазон частот сигналів, що застосовуються в техніці зв’язку, фізичному експерименті, радіотехніці і т.і. займає смугу від долей Герца до тисяч гігагерц.
Аналогові електромеханічні частотоміри (електромагнітні, електродинамічні, феродинамічні) призначені для вимірювання низької частоти в діапазоні 20-2500 Гц з відносно низькою точністю (класи точності 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5). Тому такі частотоміри мають обмежене коло застосувань.
Значно ширший діапазон вимірювання і більш широке застосування мають аналогові конденсаторні частотоміри, гетеродинні частотоміри та резонансні частотоміри.
1.1 Аналогові конденсаторні частотоміри
Аналогові
конденсаторні частотоміри мають значно
ширший діапазон вимірювань – від 10 Гц
до 500 кГц. Робота цих приладів базується
на вимірюванні середнього значення
струму
розряду конденсатора, який періодично
перезаряджається з періодом досліджуваного
коливання
.
Схема конденсаторного частотоміра
наведена на рис. 13.1.
Рис. 13.1
В
положенні 1 перемикача SW
конденсатор С заряджається від ждерела
е.р.с. Е
через резистор
,
а в положенні 2 – розряджається через
на міліамперметр mA.
Якщо конденсатор заряджається до напруги
і розряджається до напруги
,
то кількість електричества яку отримує
конденсатор за один період коливань, а
потім віддає міліамперметру дорівнює
.
Якщо перемикач SW
переключати
з частотою
,
то середнє значення струму через mA
становить
,
(13.1)
отже
. (13.2)
де
частота
лишається прямопропорційною
у випадку, коли
у всьому діапазоні вимірюваних частот.
Розглянутий
принцип вимірювання частоти реалізовано
в частотомірі типу Ч3-7. Цей прилад
призначено для вимірювання частоти
синусоїдальних або імпульсних сигналів.
Вимірювання частоти синусоїдальних
сигналів з амплітудами (0,5-200) В в діапазоні
частот 10 – 500000 Гц здійснюється з основною
похибкою, що не перевищує
.
Вимірювання частоти імпульсних сигналів
виконується з такою самою основною
похибкою в частотному діапазоні
(10-20000)Гц для сигналів у вигляді від’ємних
імпульсів тривалістю (0,5-200)мкс та
амплітудою імпульсів (5-50)В.
Похибка
вимірювання частоти цим способом
залежить від швидкості спрацювання
перемикача, точності підтримки значення
різниці зарядної та розрядної напруг
,
похибки шкали мікроамперметра. Сумарна
похибка вимірювання частоти складає
.