Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
part1.doc
Скачиваний:
66
Добавлен:
15.04.2019
Размер:
842 Кб
Скачать
☆
    1. Методы уменьшения погрешности дискретности

При измерении коротких временных интервалов основную погрешность измерения составляет погрешность квантования, или дискретности, обусловленная дискретизацией измеряемого интервала времени.

Пример. Найдем предельное значение погрешности квантования (абсолютное и относительное) при измерении временных интервалов длительностью =100 мс и =1 мкс цифровым измерителем временных интервалов с несинхронизированным квантованием.

Решение: Абсолютная погрешность квантования не зависит от длительности временного интервала и для обоих случаев составляет

.

Относительная погрешность квантования определяется выражением

и для первого интервала времени составляет

,

для второго интервала

.

Величина погрешности квантования для второго интервала оказалась недопустимо большой, т. е. при измерении малых интервалов времени необходимо уменьшать погрешность дискретности.

Из анализа принципа работы и структурной схемы измерителя временных интервалов (рис. 1.1) можно выделить следующие способы уменьшения погрешности квантования:

1) повышение частоты квантующих импульсов . Недостатком данного способа являются необходимость использования более быстродействующей и более дорогой элементной базы, увеличение разрядности цифровых счетчиков. В настоящее время выбор >100 МГц нецелесообразен;

2) при измерении периодических сигналов измерять K периодов входного сигнала вместо одного.

При измерении K периодов входного сигнала абсолютная погрешность квантования не изменится:

,

а относительная уменьшится в K раз:

,

где  погрешность измерения одного периода.

Рассмотрим пример: , Т=1 мкс, K=1000.

;

.

Таким образом, при измерении 1000 периодов относительная погрешность дискретности уменьшается в 1000 раз.

Рис. 1.5. Структурная схема цифрового измерителя периода

В ряде случаев нужно измерять не период, а временной интервал внутри периодического сигнала, например при измерении фазового сдвига между двумя колебаниями.

      1. Метод статистического усреднения

Рассмотрим принцип работы измерителя интервалов в К периодах входного сигнала (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Структурная схема измерителя K временных интервалов

Эпюры напряжений в точках схемы приведены на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Эпюры напряжений

За время измерения будет получено K некоррелированных между собой измерений временных интервалов: , где . Среднеквадратическая погрешность измерения в каждом из временных интервалов составляет , при любом значении i.

Для уменьшения погрешности необходимо найти среднее значение K временных интервалов:

.

Дисперсия погрешности оценки среднего значения

.

Среднеквадратическая погрешность среднего значения в K временных интервалах определяется как корень из дисперсии и составит

.

Таким образом, метод статистического усреднения позволяет уменьшить погрешность в раз (при измерении K интервалов) по сравнению с погрешностью однократного измерения.

В реальных устройствах с жесткой логикой среднее значение находят по формуле

,

причем значения и K выбирают кратными 10, следовательно, не требуется пересчета при переходе от к , т. е. прибор получается прямопоказывающим.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]