ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ ХАБАРОВСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОКОММУНИКАЦИЙ (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ» СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Методические указания по выполнению лабораторной работы № 10L изучение работы Цифрового частотомера по дисциплине «Электрорадиоизмерения» для специальностей: 210709 - «Многоканальные телекоммуникационные системы» 210721 – «Радиосвязь, радиовещание и телевидение» 210723 - «Сети связи и системы коммутации» Рассмотрено на заседании кафедры Протокол № от «____» ________ 20__ г. Зав кафедрой __________ . 2013 г.

Лабораторная работа 10L

1. Тема работы: Изучение работы цифрового частотомера.

2. Требования к знаниям:

Студент должен:

Иметь представление:

• О различных методах измерения частоты.

Знать:

• Принцип измерения частоты цифровым частотомером;

• Принцип измерения периода цифровым частотомером;

• Принцип измерения отношения частот.

Уметь:

• Подготовить частотомер к работе.

• Выбрать значение времени счета при измерении частоты.

Иметь навыки:

• Измерения частоты цифровым частотомером;

• Измерения периода цифровым частотомером.

3. Цель работы:

3.1. Изучить принцип работы и конструкцию цифрового частотомера.

3.2. Получить практические навыки измерения частоты и периода элект­рических колебаний цифровым частотомером.

4. Литература:

1. «Электрорадиоизмерения» под редакцией А.С. Сигова М. Форум – Инфра-М 2004г.

2. «Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах» под редакцией Б.Н. Тихонова. М.: Горячая линия - Телеком 2007г.

3. Описание лабораторной работы № 10L.

5. Подготовка к работе:

5.1. Изучить (повторить) материал о цифровых частотомерах. [1] §7.3

5.2. Изучить функциональную схему цифрового частотомера и назначе­ние органов управления по техническому описанию.

5.3. Подготовить бланк отчета:

5.3.1. Титульный лист;

5.3.2. Цель работы;

5.3.3. Схема измерений рисунок 2;

5.3.4. Таблицы 1 и 2 результатов измерений.

5.4. Контрольные вопросы допуска к работе:

5.4.1. Поясните назначение органов управления цифрового частотомера.

5.4.2. Поясните порядок подготовки к работе цифрового частотомера.

5.4.3. Какие напряжения можно подавать на входы цифрового частотомера непосредственно без делителя напряжения?

5.4.4. Поясните порядок измерения частоты электрических колебаний циф­ровым частотомером.

5.4.5. Поясните порядок измерения длительности периода электрических колебаний цифровым частотомером.

6. Основное оборудование:

6.1. Персональный компьютер.

6.2. Модель лабораторной работы, выполненная в программе LabVIEW.

7. Задание:

7.1. Подготовить к работе цифровой частотомер в соответствии с описанием лабораторной работы [3].

7.2. Измерить частоту измерительного генератора.

7.3. Измерить длительность периода колебаний измерительного генера­тора.

8. Порядок выполнения работы:

8.1. Подготовка виртуального макета к работе.

8.1.1. Включите компьютер. Запустите программу для проведения измерений частоты и периода сигнала.

Рисунок 1 – Виртуальный макет для измерения частоты и периода сигнала.

8.1.1. Включите генератор, осциллограф и частотомер. Установите на выходе генератора частоту и напряжение как показано на рисунке1. В данной работе осциллограф используется для визуального контроля сигнала на выходе генератора.

8.2. Измерьте частоту сигнала на выходе генератора при различных значениях переключателя время счета. Значение частоты сигнала на выходе генератора задает преподаватель.

8.2.1. Для измерения используйте схему рисунок 2.

G

Hz

R

Рисунок 2 - Схема измерения частоты и периода сигнала.

8.2.2. Установите переключатель "время счета" в положение 0,001.

8.2.3. Отсчитайте значение измеряемой частоты на цифровом табло.

Результат измерений запишите в таблицу 1.

8.2.4. Повторите измерения при других значениях времени счета: 0.01; 0.1; 1;.

Рисунок 3 – Измерение частоты сигнала при других значениях времени счета.

8.2.5. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

8.2.6. Рассчитайте погрешность измерений при измерении частоты.

δ₀ - Основная относительная погрешность частоты внутреннего генера­тора. δ₀ = ±1·10^-7

f_изм - измеряемая частота в Гц;

t_сч - время измерения в с.

8.2.7. Сделайте вывод о выборе времени счета при измерении частоты.

Таблица 1.

задание	tсч, с	0.001	0.01	0.1	1
	fиз, кГц
	δf %
	fиз, кГц
	δf %
	fиз, кГц
	δf %
	fиз, кГц
	δf %

8.3. Измерьте длительность периода сигнала генератора по указанию преподавателя в соответствии с техническим описанием частотомера.

1. Используйте схему измерения рисунок 2.

2. Выберите значение переключателя "метки времени" равное 1 мкс.

8.3.3. Отсчитайте значение измеряемого периода на цифровом табло.

8.3.4. Повторите измерения при других значениях меток времени равных: 10; 100; 1000. Значения меток времени заданы в микросекундах.

8.3.5. Рассчитайте погрешность измерения периода сигнала:

T_х - измеряемый период в с;

- погрешность опорного генератора.

T₀ – длительность калиброванных отрезков (меток времени) опорного генератора.

8.3.6 Результаты измерений занесите в таблицу 2

Таблица 2.

Задание	Т0, мкс	1	10	100	1000
	Тх (мкс)
	δт%
	Тх (мкс)
	δт%
	Тх(мкс)
	δт%

8.4.7. Сделать вывод о выборе меток времени при измерении периода.

8.4.8. Сравнить результаты измерений в таблицах 1 и 2, дать реко­мендации в каких случаях целесообразно измерять не частоту, а период сигнала.

Рисунок 4 – Измерение периода сигнала.

9. Содержание отчета.

9.1. Цель работы.

9.2. Таблицы с результатами измерений.

9.2. Выводы по результатам измерений.

10. Контрольные вопросы зачета.

10.1. Поясните назначение и области применения цифрового частотомера.

10.2. Поясните принцип измерения частоты по функциональной схеме час­тотомера.

10.3. Поясните принцип измерения длительности периода по функциональ­ной схеме частотомера.

10.4. Поясните принцип измерения отношения частот f_A/f_Б по функцио­нальной схеме частотомера.

10.5 Поясните порядок расчета основной относительной погрешности из­мерения частоты δ_f и длительности периода δ_Т.

Приложение

К лабораторной работе № 5.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации

НА ЭЛЕКТРОННОСЧЕТНЫЙ ЧАСТОТОМЕР Ч3-32

1. НАЗНАЧЕНИЕ

Рисунок 2 - Частотомер электронносчетный Ч3-32.

Частотомер электронносчетный Ч3-32 предназначен для:

• измерения частоты электрических колебаний;

• измерения периода электрических колебаний;

• измерения отношения двух частот;

• измерения интервалов времени;

• измерения длительности импульсов;

• счета числа электрических импульсов;

• выдачи напряжения кварцованных частот.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

2.1 Электронносчетный частотомер измеряет частоту электрических колебаний в диапазоне частот от 10Гц до 3,5МГц при входном напряже­нии от 0.1 до 100В эфф.;

2.2 Основная относительная погрешность измерения частоты прибором в процентах не должна превышать:

где

δ₀ - основная относительная погрешность частоты внутреннего кварцевого генератора;

f_изм - измеряемая частота в Гц;

t_сч - время измерения в с.

2.3 Основная относительная погрешность частоты внутреннего генера­тора

δ₀ = ±1·10^-7 за 1 час.

2.4. Электронносчетный частотомер измеряет период или 10 периодов электрических колебаний:

а) синусоидального напряжения от 10^-5 до 10^-1 с (от 100 кГц до 10 Гц) при входном сигнале от 0.5 до100 В.

б) импульсных сигналов любой полярности от 10^-5 до 10² с при входной амплитуде от 0,5 до 100 В длительностью не менее 0,25 мкс.

2.5. Основная относительная погрешность измерения периода синусои­дального сигнала не превышает суммарную:

где δ₀ - основная относительная погрешность частоты внутреннего кварцевого генератора;

T_изм - измеряемый период в с;

T_такт - период тактовой частоты или частоты заполнения (метки времени)

n - количество декадных делителей служащих для умножения периода.

n = 0 при измерении одного периода;

n = 1 при измерении 10 периодов.

2.6. Основная относительная погрешность измерения периода импуль­сного сигнала не превышает:

где δ₀ - основная относительная погрешность частоты внутреннего кварцевого генератора;

T_изм - измеряемый период в с

T_такт - период тактовой частоты или частоты заполнения (метки времени)

n - количество декадных делителей служащих для уменьшения периода.

n = 0 при измерении одного периода;

n = 1 при измерении 10 периодов.

2.7. Электронносчетный частотомер измеряет интервал времени между импульсами любой полярности в диапазоне от 10 мкс до 100 с. Мини­мальная длительность импульса 0,5 мкс.

2.8. Электронносчетный частотомер измеряет отношение частот синусо­идальных колебаний от 1:1 до 3.5·10⁵:1. Диапазон низшей из сравнива­емых частот от 10Гц до 100кГц. Диапазон высшей из сравниваемых час­тот от 10Гц до 3.5 МГц.

2.9. Электронносчетный частотомер измеряет длительность импульса любой полярности в диапазоне от 10 мкс до 10 мс.

2.10. Электронносчетный частотомер выдает напряжения кварцованных частот 10 Гц; 100Гц; 1кГц; 10кГц; 100кГц и 1МГц амплитудой не менее 1В на нагрузке 1кОм.