2. Електронно-рахункові частотоміри

Принцип дії електронно-рахункового частотоміра заснований на методі підрахунку числа періодів невідомої частоти за відомий, стабільний по тривалості інтервал часу. Спрощена функціональна схема електронно-рахункового частотоміра середніх значень зображена на мал. 11.12.

Напруга вимірюваної частоти /_ж подається на вхід підсилювача-формувача А1, де перетвориться в послідовність коротких прямокутних імпульсів тієї ж частоти. Сформовані імпульси через елемент Й ОИ2 попадають на триггерный лічильник РС. Елемент И пропускає короткі імпульси частотою [_х протягом часу Т₀, обумовленого тривалістю імпульсу, що надходить із блоку «база часу». Інтервал Т_п є періодом зменшеної в п раз частоти опорного кварцового генератора 01. Тимчасові діаграми напруг, що діють у схемі, наведені на мал. 11.13, а-г.

Якщо позначити через х_х період вимірюваної частоти т_х — \1[_х, то число імпульсів N, що пройшли на лічильник за час Т₀, буде

N = Т„к_х = Т₀ [_х, звідки /_х = Ы/Т₀.

Якщо Т₀ = 1 з, то число імпульсів дорівнює невідомій частоті (у герцах).

Число імпульсів, підрахованих тригтерным лічильником, РС, перетвориться дешифратором ОС у код, що надходить на цифровий від-рахунковий пристрій НС.

На спрощеній схемі не показаний пристрій керування, що задає режим роботи частотоміра, час початку відліку, час індикації, скидання первісного показання й т.п.

Максимальна систематична погрішність виміру частоти таким методом (у відсотках):

— нестабільність тимчасового інтервалу; — погрішність дискретності.

Нестабільність інтервалу дорівнює відносної нестабільності

частоти кварцового генератора (у відсотках):

Погрішність дискретності (у відсотках) визначається можливою втратою одного імпульсу, а отже, одного періоду вимірюваного сигналу за сформований інтервал часу, тобто

Максимальна абсолютна погрішність виміру частоти складе

А/ - = б/к/, + 1/Г„.

Із цього вираження видно, що для підвищення точності виміру необхідно зменшувати нестабільність опорного кварцового генератора, що досягається, наприклад, термостатированием і збільшенням Г„. Погрішність виміру залежить і від значення [_х. З ростом частоти зменшується роль погрішності дискретності, тому що збільшується загальне число підрахованих імпульсів. Зі зменшенням частоти роль цієї погрішності збільшується; так, при припустимій погрішності 0,1 % і тимчасовому інтервалі Т_и = 1 з мінімальна частота складе

= 100/1 • 0,1 = 1000 Гц.

Нижня межа виміру частоти із заданим ступенем точності можна зменшити, збільшуючи Т_п, однак це не завжди зручно. Верхня межа виміру частоти обмежується швидкодією лічильника, що у цей час досягає декількох гигагерц.

Цифрові частотоміри, у силу їхньої високої точності, зручності подання відліку, можливості автоматизованої передачі вимірювальної інформації у вигляді коду на ЕОМ, знайшли широке поширення.

Вимір періоду. Для підвищення точності вимірів на низьких частотах зручніше вимірювати період - величину, однозначно пов'язану із частотою.

Функціональна схема цифрового вимірника періоду зображена на мал. 11.14. Відмінність від її схеми цифрового частотоміра в тім, що інтервал часу, рівний х_х, визначається періодом вимірюваної частоти, а короткі імпульси, що заповнюють цей інтервал, виробляються в приладі шляхом множення частоти опорного кварцового генератора 01.

У цьому випадку число імпульсів, що пройшли на лічильник РС, N = = х_х1Т_п, звідки т_х = ЫТ₀.

Значення Т„ може змінюватися залежно від необхідної точності виміру від 1 з до 0,1 мкс, що еквівалентно переносу коми на електронному відліковому табло АЛЕ. Погрішність виміру періоду обумовлена погрішністю зразкового генератора 01, погрішністю дискретності й погрішністю запуску формуючого пристрою.

Вимірювання відношення частот. На частотомір надходять два сигнали із частотами /_в > /_а (мал. 11.15). Після формування ці сигнали надходять на елемент І ПРО1, на виході якого з'являться імпульси більше високої частоти, які випливають протягом періоду більше низької частоти. Таким чином, N = т_в/Т_н = /„//„.

Крім розглянутих режимів роботи, електронно-рахункові частотоміри забезпечують зручний режим контролю працездатності основних вузлів приладу. У режимі «самоконтроль» прилад вимірює частоту внутрішнього кварцового генератора й индуцирует це значення на відліковому пристрої АЛЕ.

2- Лекція № 20

Тема: Вимірювально-інформаційні системи.

План: