6.5.2. Цифровые частотомеры (цч)

Предназначены для измерения среднего значения или мгновенной частоты периодического сигнала; абсолютного и относительного отклонения частоты от заданного номинала.

Принцип действия заключается в подсчете числа периодов неизвестной частотой за образцовый интервал времени, формируемой прибором. Результат измерения:

(5.13)

К

ЦСОИ

УФ

Сч

ГИ

ФВИ

ГОИР

ГОИВ – генератор образцового интервала времени;

ФВИ – формирование временного интервала.

ГОИВ, состоящий из ГИ и ФВИ вырабатывает прямоугольный импульс длительностью,в течение которого открыт ключ , и импульсыизмеряемой частоты, сформированные из входного напряжения , поступают на. Количество импульсов, подсчитанное- пропорционально измеряемой частоте. Результат измерения индицируетЦСОИ.

Погрешность квантования:

(5.14)

включает в себя две составляющие и. Погрешностьможно устранить, осуществляя запускГОИВ от фронта входного сигнала . Тогда:

(5.15)

Если запуск ГОИВ осуществить в момент соответствующий середине периода измеряемой частоты , то погрешность квантования изменится вдвое.

Можно применять также усредненное по периодам измеряемого сигнала. При заданной погрешности измерения, максимальное значение образцового интервала времениобратно пропорционально нижней частотедиапазона измерения. ПоэтомуЦЧ среднего значения нецелесообразно применять при измерении низких частот, т.к. время измерения при этом значительно возрастает.

Частотомеры мгновенного значения предназначены для измерения в диапазоне низких и инфранизких частот. Принцип работы ЦЧ мгновенного значения основан на измерении периода:

,

который определяет частоту .

В современных ЧМ для преобразования результата измерения в обратно пропорциональную величину используются вычислительные средства на микро процессорах.

5.6.2 Цифровые вольтметры частотного преобразования

Принцип действия ЦВоснован на промежуточном преобразовании измеряемого напряжения в частоту амплитудного или гармонического сигнала с последующим преобразованием этой частоты в код. Преобразование напряжения этой частоту (ПИЧ).

Преобразователь напряжение в частоту состоит из , реализованного на дифференциальном усилителеОУи двухRC-цепочках,УС,ИОНиФИстабильной … площади ().

До тех пор, пока на выходеменьше порогового напряжения, сигнал с выходаУСзапираетФИ(), аинтегрирует только измеряемое напряжение. Когдасигнал на выходеУСзапускаетФИ, и в течение временина второй входподается опорное напряжениепротивоположной полярности с.интегрирует разностьв течение времени. Затем в течении времениснова интегрируется толькодо достиженияи т.д. Т. к. изменениянапряженияза интервал временииравны, но противоположны по знаку, то можно дописать.

где - постояннаявремени. Отсюда имеем:

Период повторения выходного сигнала , значит:

- среднее значение за входного напряжения.

Отсюда функция преобразования:

(5.18)

Из (5.18) видно, что функция преобразования ПНЧне зависит от параметров большинства элементов и узлов, что обеспечивает высокие метрологические характеристикиЦВ. Точность определяется стабильностью вольт-секундной площадивыходного импульсаФИ. Далее частота преобразуется в код методами, описанными ранее. Т.к. она устраняется за известное время, то результаты измерения становятся еще точнее.

В7-21, В7-18, В7-25 точность 0,01 – 1% и подавление помехи 60-70 дБ.