6.5. Цип для измерений временных параметров

В измерительной технике при дистанционных измерениях широко используют синусоидальные или импульсные сигналы, модулированные по временным признакам (частоте, фазе, длительности). Высокая помехоустойчивость, простота преобразования в дифференциальную форму, возможность подключения большого числа преобразователей к каналу.

6.5.1 Цифровые измерители временных интервалов

Предназначены для измерения периода гармонических или импульсных сигналов, длительности импульса.

В основу измерения временных интервалов положен принцип подсчета числа периодов импульсного сигнала с образцовой частотой , заполняющих интервал (период) .

К цсои уф Сч

ГИ

УФ – усилитель-формирователь;

К - ключ;

Сч – счетчик;

ГИ – генератор импульсов;

ЦСОИ – цифровое средство отображения информации.

Исследуемый периодический сигнал поступает на вход , выходной сигнал которого представляет собой прямоугольные импульсы длительностью , равной периоду измеряемого сигнала. Этот импульс открывает , и импульс с периодом от поступают на за время :

(5.11)

Период образцовой частоты - образцовая величина. Код выхода индицируется .

Основная погрешность – квантования .

(5.12)

Можно за счет синхронизации . Обычно применяют усредненное по переходам для повышения точности.

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 импульсы измеряемой 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.