Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология. Электрические измерения. Практикум
.pdf
этому четвертый импульс сформирует отрицательное приращение напряжения
4К
U∆
4К
U∆
54321 КККККx
UUUUUU ∆−∆−∆+∆+∆=
«–»
. Величины
недостаточно для уравновешивания «весов»
(см. диаграмму на рис. 9.8), т. е. после уменьшения напряжения U
условие
ЭТ
(9.34) продолжает быть нарушенным. Следовательно, пятый импульс снова
сформирует отрицательное приращение «весов». Затем U
= U
x
, после чего
ЭТ
устройство СУ СТОП-импульсом ▲2 размыкает ключ ЭК, и процесс измерения
напряжения заканчивается.
Измеренное напряжение подсчитывается по формуле
. (9.35)
Цель работы
1. Изучить устройство и принцип действия цифрового частотомера.
2. Научиться измерять частоту, период и отношение частот исследуемых
сигналов.
План работы
1. Познакомиться с техническими данными цифрового частотомера Ч3-34.
2. Усвоить назначение всех переключателей и гнезд на лице вой панели
прибора. Обратить особое внимание на те гнезда и переключатели, которые используются в лабораторной работе.
3. Подготовить частотомер к работе.
4. Подготовить вспомогательный генератор к работе.
5. Выполнить измерения частоты, периода и отношения частот исследуемых сигналов.
6. Оформить отчет по лабораторной работе.
Технические данные частотомера Ч3-34
1. Частотомер измеряет чистоту синусоидального напряжения по входу
«А» в диапазоне от 10 Гц ÷ 5 МГц, по входу «Б» — от 0,1 ÷ 120 МГц.
2. Прибор измеряет по входу «В» период или средний из 10, 10
2
, 103, 10
4
периодов электрических колебаний в диапазоне от 10 мкс ÷ 100 с (частоты
100 кГц и 0,01 Гц, соответственно).
3. Прибор измеряет отношение частот переменных напряжений в пределах от 1:1 ÷ (10
9
–1):1.
4. Прибор измеряет (входы «В» и «Г») длительность импульсов и интервалы времени между импульсами любой полярности от 0,1 мкс ÷ 100 с.
5. Прибор имеет режимы запуска: ручной, автоматический, а также дистанционный, осуществляемый импульсом отрицательной полярности.
6. Частотомер обеспечивает время индикации результатов измерения при
автоматическом режиме запуска в пределах от 0,3 ÷ 5 с.
71
7. Кварцевый генератор вырабатывает опорную частоту в диапазоне
gМ
KTT ⋅=
0
n
g
TKTT 10
00СИ
⋅=⋅=
Nx
f
, Т
ДЧ
ФСИ
СИ
ВУ
ГОЧ
МЧ
ЭК
ТСИ
f
f
, Т
g
К
f1
0
Переключатель
Переключатель
1 кГц–100 МГц с относительной погрешностью не более ±1⋅10
нестабильностью не более ±2⋅10
-9
после двухчасового прогрева.
-7
и временной
Подготовка частотомера к работе
Последовательность работ
1. Включить тумблер «Сеть» и тумблер включения термостата. При этом
должны загореться лампа индикатора работы термостата и девять ламп индикаторного прибора.
2. Проверить работоспособность частотомера.
Проверка работоспособности прибора (самоконтроль) заключается в проверке измерительных цепей входов «А» и «Б», устройств формирования импульсов-меток времени и стробирующих импульсов, а также кварцевого генератора опорной (образцовой) частоты.
Функциональная схема частотомера в режиме самоконтрояя приведена на
рис. 9.9.
«Время измерения»
0
0
0
«Метки времени»
0
0⋅КМ
Рис. 9.9. Функциональная схема частотомера,
работающего в режиме самоконтроля
Кварцевый генератор образцовой частоты ГОЧ формирует:
где Т
• с помощью умножителя частоты МЧ — метки времени с периодом
; (9.36)
• с помощью делителя частоты ДЧ — строб-импульсы длительностью
, (9.37)
— период импульсов генератора ГОЧ.
0
72
Последовательность работ по самоконтролю
«частота A, B»
контроль
9
101010
−
⋅== nST
М
3
СИ
10101
−
⋅=⋅=
g
KmST
кГц/имп.1Гц/имп.1000
10
11
3
CИ
====
−
T
G
U
кГц100000Гц10
1
8
====
m
mx
T
ff
m
m
T
f
1
=
.
1. Установить тумблер переключателя режима в положение «автоматиче-
ский».
2. Установить переключатель «Род работы» в положение
3. Установить переключатель «Метки времени» в положение 10nS.
4. Установить переключатель «Время измерения» в положение 1mS.
5. Установить потенциометр «Время индикации» в положение, обеспечи-
вающее удобное время индикации.
6. Произвести отсчет показания прибора.
7. Перемещая переключатель «Метки времени» в положения 0,1µS; 1µS;
10µS; 0,1mS; 1mS, произвести отсчет показаний частотомера.
8. Повторить п. 7, перемещая переключатель «Время измерения» в поло-
жения 10mS; 0,1S; 10S.
9. Результаты измерений записать в табл. 9.1.
Записи показаний частотомера должны производиться с учетом запятой,
фиксирующей вес импульса и количество нулей перед первой значащей цифрой.
Пример. Переключатель «Метки времени» установлен в положение, при
котором
c.
Переключатель «Время измерения» установлен в положение, обеспечивающее равенство
Определить вес импульса G
и показания частотомера f
U
с.
:
x
;
.
На цифровом табло прибора девять разрядов, а поскольку шкала прибора
в кГц и вес импульса равен 1 кГц, то показания на табло будут следующие:
00100000,0.
Примечания: 1. Частота меток времени подсчитывается по формуле
. 2. Вес импульса находится по формуле (9.22).
73
Метки
Метки времени
Периоды
10nS
0,1µS
1µS
10µS
0,1mS
1mS
Частота,
кГц, fm
Показания
прибора
GU,
кГц/имп.
Показания
прибора
GU,
кГц/имп.
Показания
прибора
GU,
кГц/имп.
Показания
прибора
GU,
кГц/имп.
Показания
прибора
GU,
кГц/имп.
Nx
ДЧ
ФСИ
СИ
ВУ
ГОЧ
ФУ
ЭК
ТСИ
fх
f0
g
К
f
1
0
Вход «А»
Переключатель
ГИ
U
, f
времени
1mS
)
СИ
10mS
0,1S
Таблица 9.1
Проверка работоспособности частотомера
1S
Интервалы времени измерения (Т
10S
Измерение частоты исследуемого сигнала
Функциональная схема частотомера приведена на рис. 9.10.
«Время измерения»
х
х
Рис. 9.10. Функциональная схема частотомера, работающего
в режиме измерения частоты
74
Последовательность выполнения работ
«частота A, B»
контроль
Интервалы времени измерения (ТСИ)
1mS
10mS
0,1S
1S
10S
Показания прибора
Gf, кГц/имп.
δf, %
.
1. Установить переключатель «Род работы» в положение
2. Установить переключатель «Метки времени» в положение «вход А».
3. Установить аттенюатор (делитель напряжения) канала «А» в положе-
ние 1:1.
4. Установить переключатель полярности запуска прибора в положение,
соответствующее форме входного напряжения канала «А».
5. Установить переключатель «Время измерения» в положение 1mS.
6. Подать исследуемый сигнал на гнездо «А», используя для этого специ-
альные провода.
Исследуемый сигнал может быть взят (по усмотрению преподавателя) от
вспомогательного генератора ГИ или от другого источника питания, включая и
сеть.
7. Остальные переключатели и тумблеры оставить в положении, соответ-
ствующем режиму самоконтроля прибора.
8. Произвести отсчет частоты исследуемого сигнала на индикаторном
табло прибора, вычислить вес импульса и погрешности измерения частоты (см.
формулы (9.21) – (9.22)).
9. Повторить измерение частоты для остальных интервалов времени измерения (10mS; 0,1S; 1S; 10S).
Примечание. Количество измеряемых частот устанавливается преподава-
телем.
10. Результаты измерений и вычислений записать в табл. 9.2.
Таблица 9.2
Измерение частоты исследуемого сигнала
Метки времени
погрешность измерения частоты находится из выражения (9.21). 3. Вес импульса находится по формуле (9.22).
дена на рис. 9.11.
Примечания к табл. 9.2.: 1. Частота измеряется в кГц. 2. Относительная
Измерение отношения частот исследуемых сигналов
Функциональная схема прибора, измеряющего отношения частот, приве-
75
В
ВА
F
F
,
1xB
ff =
АxМ
fff ==
2
2xМ
ff =
ТСИ
f
, Т
ГИ 1
U
, fх1, Т
ФСИ
U
, fх2, Т
ФУ 2
ГИ 2
ЭК
ДЧ
Nx
СИ
ВУ
ФУ 1
Вход «А»
Вход «В»
f
, Т
Т
х1
х1
х1
х1
х1⋅Кg
х2
х2
х2
х2
Рис. 9.11. Функциональная схема частотомера, работающего в режиме
изменения отношения частот исследуемых сигналов
Нужно измерить отношение частот исследуемых функций U
Последовательность выполнения работ
и Ux2.
x1
1. Установить переключатель рода работ в положение
.
2. Установить переключатель «Метки времени» в положение «Вх⋅А».
3. Установить переключатель «Множитель периода» на отметку «1».
4. Установить переключатель «Раздельно-совместно» в положение «Раздельно».
5. Установить аттенюаторы каналов «А» и «В» в положение 1:1.
6. Подать напряжение низшей из сравниваемых частот на «вход В», а
высшей — на «вход А».
Рекомендуется на «вход В» подавать напряжение известной частоты, а
на «вход А» — напряжение неизвестной частоты генератора ГИ.
Внимание! Напряжение, подаваемое на входы «А» и «В», не должно превышать 1 В при установке аттенюатора в положение 1:1 и 100 В — при установке аттенюатора в положение 1:100.
стоту f
7. Измерить отношение частот исследуемых сигналов K
и погрешность измерений (см. формулы (9.27) и (9.39)).
Л
, вычислить ча-
f
8. Повторить п. 7 при установке переключателя «Множитель периода» на
отметки «10»; «10
2
»; «103»; «104».
9. Пункты 7 и 8 повторить по указанию преподавателя для других отно-
шений частот.
10. Результаты измерений и вычислений записать в табл. 9.3.
Примечания:
1. Частота сигналов, поступающих на делитель ДЧ, равна частоте напря-
жения U
x1
:
.
2. Частота и период меток времени равны частоте и периоду напряжения
U
x2
:
;
.
3. Длительность строб-импульса подсчитывается по формуле
76
B
n
B
n
f
TТ
10
10
СИ
=⋅=
fBA
Kff ⋅=
Метки
времени
Множитель периода
Gf, кГц/имп.
, %
, %
4. Частота меток времени находится из выражения
Частота fВ, Гц
Показания прибора
1
. (9.38)
. (9.39)
Таблица 9.3
Измерение отношения частот
n
= 10
g
K
10
102
103
104
δf, %
Показания прибора
Gf, кГц/имп.
δ
f
Показания прибора
Gf, кГц/имп.
δf, %
Показания прибора
Gf, кГц/имп.
δf, %
Показания прибора
Gf, кГц/имп.
δ
f
Примечания: 1. Метки времени формируются напряжением, подаваемым
на вход «А» прибора. 2. Строб-импульсы формируются напряжением, подаваемым на вход «В» прибора.
Измерение периода исследуемого сигнала
Функциональная схема частотомера, работающего в режиме измерения
длительности периода функции, приведена на рис. 9.12.
Исследуемый сигнал снимается с выхода вспомогательного генератора
ГИ и с помощью блоков ФУ, ДЧ и ФСИ формирует строб-импульс длительностью Т
СИ
.
77
x
Т
G
n
Т
Т
G
x
10
М
=
Nx
f
, Т
СИ
ВУ
ГОЧ
МЧ
ЭК
ТСИ
f
f
, Т
Переключатель
Переключатель
Т
ФУ
ГИ
U
, fх1, Т
ДЧ
ФСИ
Вход
х⋅Кg
х1
х1
«В»
«Множитель периода»
х
х
«Метки времени»
0
0
0⋅КМ
Рис. 9.12. Функциональная схема частотомера,
работающего в режиме измерения периода исследуемого сигнала
Последовательность выполнения работ
1. Установить переключатель «Род работы» в положение «Т
В
».
2. Установить переключатель «раздельно-совместно» в положение «раз-
дельно».
3. Установить аттенюатор канала «В» в положение 1:1.
4. Установить переключатель «Метки времени» в положение 10nS.
5. Установить переключатель «Множитель периода» на отметку «1».
6. Подать напряжение исследуемого сигнала на вход «В».
Внимание! Напряжение, подаваемое на вход «В», не должно превышать
1 В при установке аттенюатора в положение 1:1 и 100 В при установке аттенюатора в положение 1:100.
7. Измерить период исследуемого сигнала T
, для чего вращением ручки
x
«Уровень» добиться уверенного счета на цифровом табло прибора.
8. Вычислить погрешность измерения T
и вес импульса
x
.
9. Повторить пункты 7 и 8 для положений переключателя «Метки времени» — 0,1µS; 1µS; 10µS; 0,1mS; 1mS и переключателя «Множитель периода» —
10; 10
2
; 103 и 104.
10. Результаты измерений записать в табл. 9.4.
Примечания:
1. Табл. 9.4 составляется для каждого измеряемого периода T
, количество
x
измерений устанавливается преподавателем.
2. Строб-импульсы формируются напряжением исследуемого сигнала. Их
длительность вычисляется по формуле (9.39).
3. Метки времени формируются сигналами кварцевого генератора ГОЧ
частотомера.
4. Частота меток времени f
риоду меток времени Т
М
.
подсчитывается как величина, обратная пе-
М
5. Вес импульса находится из выражения:
. (9.40)
78
6. Относительная погрешность измерения величины Tx без учета соб-
100
10
М
x
n
Т
Т
Т
x
⋅
±=δ
10nS,
(мкс)
0,1µS,
(мкс)
1µS,
(мкс)
10µS,
(мкс)
0,1mS,
(мкс)
1mS,
(мкс)
кГц, fm
Tx
x
Т
G
,
ед. р./имп.
x
Т
δ
, %
Tx
x
Т
G
,
ед. р./имп.
x
Т
δ
, %
Tx
x
Т
G
,
ед. р./имп.
x
Т
δ
, %
Tx
x
Т
G
,
ед. р./имп.
x
Т
δ
, %
Tx
x
Т
G
,
ед. р./имп.
x
Т
δ
, %
ственной погрешности генератора ГОЧ подсчитывается по формуле
. (9.41)
Измерение периода исследуемого сигнала
Таблица 9.4
Метки
времени
= 10
g
102
Множитель периода K
103
1
10
ТМ
104
Примечание. Длительность периода Тх измеряется в единицах времени
(мкс или мс), указанных справа от цифрового табло прибора рядом с горящей
сигнальной лампой. Целесообразно размерность величины Т
указывать около
х
записных цифр.
Содержание отчета
1. Наименование работы.
2. Цель работы.
79
3. Проверка работоспособности прибора.
3.1. Функциональная схема (см. рис. 9.9).
3.2. Табл. 9.1.
3.3. Расчетные формулы.
3.4. Краткие выводы.
4. Измерение частоты исследуемого сигнала.
4.1. Функциональная схема (см. рис. 9.10).
4.2. Табл. 9.2.
4.3. Расчетные формулы.
4.4. Краткие выводы.
5. Измерение отношения частот исследуемых сигналов.
5.1. Функциональная схема (см. рис. 9.11).
5.2. Табл. 9.3.
5.3. Расчетные формулы.
Краткие выводы.
6. Измерение периода исследуемого сигнала.
6.1. Функциональная схема (см. рис. 9.12).
6.2. Табл. 9.4.
6.3. Расчетные формулы.
Краткие выгоды.
1. Каково назначение всех переключателей, тумблеров и ручек на перед-
ней панели прибора.
2. В чем заключается проверка работоспособности частотомера?
3. Каким сигналом формируется период меток Т
• при проверке работоспособности прибора;
Контрольные вопросы
М
:
• измерении частоты исследуемого сигнала;
• измерении отношения частот исследуемых сигналов;
• измерении периода исследуемого сигнала?
4. Каким сигналом формируется длительность строб-импульса:
• при проверке работоспособности прибора;
• измерении частоты исследуемого сигнала;
• измерении периода исследуемого сигнала?
5. Какие методы преобразования непрерывной величины в прерывную
используются:
• при проверке работоспособности прибора;
• измерении частоты исследуемого сигнала;
• измерении отношения частот исследуемых сигналов;
• измерении периода исследуемого сигнала?
6. Каково назначение множителя периода при измерении отношения ча-
стот и периода исследуемых сигналов?
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]