Метрология и стандартизация лабы / 07 / 7

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский

государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

кафедра МИИТ

Измерения частоты, фазового сдвига, временных интервалов.

отчет

по лабораторной работе №7.

Работу выполнил

студент группы 0221

Голиков А.Н.

Преподаватель:

Антонюк Е.М.

Санкт-Петербург

2002

Цель работы:

Ознакомление с методами и средствами измерения частоты, фазового сдвига, временных интервалов и с методикой оценки погрешности результатов измерений.

Спецификация применяемых средств измерения

Наименование СИ и тип	Характеристики средств измерения
	Заводской номер	Класс точн., %	Диапазоны показаний	Входное сопр.	Рабоч. диап. частот
Частотомер электронный Ч3-33	E-110113				0.1Гц…1МГц
Генератор сигналов низкочастотный Г3-108		3			20Гц…200кГц
Осциллограф электронный С1-83	У0-5125	5	1 мВ/дел…20 В/дел	R> 1МОм	0…10МГц

Измерение частоты периодического сигнала с помощью цифрового частотомера.

tи, с	fx, кГц	, %
0.01	0.2	50.00
0.1	0.21	4.76
1	0.201	0.50
10	0.237	0.04

t_и-время усреднения;

f_х-измеряемая частота сигнала;

- относительная погрешность измерения частоты (в процентах) ;

Измерение периода периодического сигнала с помощью цифрового частотомера.

T0, мс	f0, кГц	Tx, мс	, %
1	1	5	20.000
0.1	10	4.9	2.041
0.01	100	5.01	0.200
0.001	1000	5.024	0.020
0.0001	10000	5.0239	0.002

T₀ – период квантующих импульсов (“метки времени”);

f₀=1/T₀ – частота квантующих импульсов;

T_x – период сигнала;

- относительная погрешность измерения периода T_x (в процентах);

Измерение частоты периодического сигнала с помощью осциллографа.

Kр, мс/дел	L, дел	Tx,мс	fx, Гц	, %
1	5.3	5.3	189	8.13

K_р – коэффициент развертки;

L – линейный размер изображения по оси X;

T_x = K_рL – измеряемый период сигнала;

f_x = 1/T_x - измеряемая частота сигнала;

- погрешность измерения частоты и периода;

=5% - погрешность коэффициента развертки;

=2% - погрешность нелинейности развертки;

=100(0.4*b/L) - визуальная погрешность измерения длительности;

b=0.15 дел. – толщина линии изображения на экране осциллографа;

Измерение фазового сдвига между напряжениями на входе и выходе фазосдвигающего устройства с помощью осциллографа.

Способ 1

На экране получаем изображение 2х напряжений U(t) и измеряем фазовый сдвиг

Kр, мс/дел	L, дел	Tx,мс	tx, мс	x, град.	, %
1	5.3	5.3	0.9	61	20

T_x – период сигналов u₁(t) и u₂(t);

tx – временной сдвиг между напряжениями u₁(t) и u₂(t)

_x=360t_x/T_x – фазовый сдвиг

относительная погрешность измерения;

=12% и =8% - относительные погрешности измерения t_x и T_x, определяемые по формуле

Способ 2

Используем фигуру Лиссажу

lA	lB	x, град.	, град.	, %
2,8	2,3	55.2	3.9	7.1

_x=arcsin(l_B/l_A)– фазовый сдвиг

- абсолютная погрешность измерения фазового сдвига;

l_a=l_b=0,4b – погрешности измерения ординат l_B и l_A;

b=0.15 дел – толщина линии луча осциллографа;

Выводы:

1. Измерение частоты осциллографом имеет недостатки, связанные со случайной визуальной погрешностью при снятии показаний и большими погрешностями нелинейности развертки и коэффициента развертки. Для измерения частоты и времени лучше применять специализированный прибор – частотомер.

2. При использовании частотомера следует грамотно подбирать его параметры: время измерения и метки времени. Время измерения подбирается исходя из требуемой точности и доступного времени, метки времени зависят от возможностей прибора и измеряемой частоты.

3. Достоинство осциллографа заключается в том, что он позволяет определить разность фаз 2х входных сигналов. Наименьшая ошибка получается при использовании фигуры Лиссажу.