14. Измерение длительности, периода и частоты цифрового импульсного сигнала

Рис. 14-6. Измерение частоты с помощью NI-DAQmx

Примечание: подробная информация о подключениях сигналов при измерении методом двух счетчиков приведена в справочной системе NI-DAQmx Help.

14.4.2.Применение метода двух счетчиков для расширения диапазона измерения

При измерении частоты или периода цифрового сигнала, изменяющихся в широком динамическом диапазоне, также может быть использован метод двух счетчиков. Этот метод эффективен, если необходимо проводить измерения с повышенной точностью в широком диапазоне значений частоты сигнала.

Конфигурация аппаратной части точно такая же, как при измерении высокочастотных сигналов методом двух счетчиков, однако в рассматриваемом случае второй счетчик с помощью свойства Divisor (делитель) настраивается на деление частоты входного сигнала. При этом происходит сдвиг диапазона измеряемых частот вверх, вследствие чего может произойти переполнение счетчика. Свойство Divisor масштабирует измеряемый период Tx (частоту fx), и возвращаемый результат TDx (fDx) определяется в соответствии со следующими формулами:

где KD – коэффициент деления.

Например, если используются 24-разрядный счетчик и генератор образцовой частоты счетных импульсов 100 кГц, то при KD = 1 (нет делителя) значения измеряемых частот могут находиться в диапазоне от 0.006 Гц до 50 кГц, поскольку

14. Измерение длительности, периода и частоты цифрового импульсного сигнала

Однако, при значении делителя KD = 4, диапазон измеряемых частот становится равным от 0.024 Гц до 200 кГц, поскольку

Погрешность квантования при использовании двух счетчиков для расширения диапазона измерения

При использовании метода двух счетчиков с целью расширения диапазона измерений погрешность квантования определяется по следующим формулам:

Погрешность квантования уменьшается при увеличении коэффициента деления делителя, увеличения образцовой частоты, а также при уменьшении частоты входного сигнала. В табл. 14-3 приведены значения погрешности квантования для различных значений коэффициента деления делителей и частот входного сигнала при фиксированном значении образцовой частоты 20 МГц.

14. Измерение длительности, периода и частоты цифрового импульсного сигнала

Таблица 14-3. Погрешность квантования при использовании двух счетчиков для расширения диапазона измерений

Из таблицы видно, что делитель уменьшает погрешность квантования. Несмотря на то, что применение метода двух счетчиков для измерения на высоких частотах позволяет повысить точность в области высоких частот, применение этого же метода для расширения диапазона измерения позволяет достичь высокой точности во всем диапазоне при меньшем времени измерения. Если, например, частота входного сигнала изменяется в диапазоне от 1 кГц до 1 МГц и погрешность квантования не должна превышать 2% во всем диапазоне, метод двух счетчиков, используемый для измерений на высоких частотах, потребует время измерения 50 мс. При использовании метода двух счетчиков для расширения диапазона измерений и той же погрешности квантования время измерения составит 4 мс.