Литература

1. Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. – М.: Высш. шк., 1981.

2. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. – Киев: Вища шк., 1980.

Лабораторная работа № 4 исследование измерителей частоты, периода и временных интервалов

Цель работы: знакомство с устройством, принципом действия и эксплуатационными характеристиками цифрового частотомера.

Описание макета

В работе используется макет четырехразрядного счетчика импульсов, который является источником сигналов, поступающих на цифровой частотомер. Макет счетчика подключен к выходу генератора звуковой частоты. Схема источника сигналов изображена на рисунке 1.

Т₂

Т

Т₃

Т

Т₄

Т

ГЗЧ

ТШ

Т₁

Т

Рисунок 1

Между генератором звуковой частоты ГЗЧ и двоичным счетчиком, выполненным на триггерах T₁ – Т₄, стоит формирователь прямоугольных импульсов, выполненный на основе триггера Шмитта ТШ. Оба выхода всех триггеров и триггера Шмитта выведены на гнезда. Эта схема обеспечивает получение на выходе а) напряжений синусоидальной формы, снимаемых с выхода ГЗЧ требуемой частоты f_x, которая устанавливается по шкале ГЗЧ; б) напряжения прямоугольной формы той же частоты f_x, снимаемом с выхода ТШ; в) напряжения прямоугольной формы с частотой f_x/2^q, где q – номер триггера, с которого снимается напряжение; г) импульсов напряжения различной длительности в зависимости от частоты f_x, и от номера триггера, с которого снимается импульс.

В частотомере предусмотрен автоматический режим, ручное (кнопки СТАРТ, СТОП, СБРОС) и дистанционное управление (коаксиальные входы СТАРТ, СТОП, СБРОС).

Переключение этих режимов осуществляется переключателем АВТОМАТ – РУЧНОЕ.

Для измерения частоты, периода и длительности импульсов достаточно сбросить показания предыдущего измерения (автоматически, вручную или внешним сигналом). При автоматической работе прибора показания сбрасываются автоматически по истечении времени индикации, которое регулируется ручкой «время индикации» в пределах от 0,5 до 10 с.

Входы СТАРТ и СБРОС используются при измерении промежутков времени t_x (СТАРТ и СТОП) и при дистанционном управлении. Управ­ление по этим входам осуществляется положительными импульсами. Уровень входных сигналов может быть ослаблен входным аттенюатором.

Опыт 1. Измерение частоты синусоидальных и импульсных напряжений

Краткое описание к выполнению опыта. В опыте производится измерение частоты напряжения, снимаемого с выхода ГЗЧ или с выходов делителя частоты двоичного счетчика импульсов по указанию преподавателя.

Измерение частоты с помощью цифрового частотомера состоит в подсчете с помощью счетчика импульсов числа колебаний входного сигнала в течение строго фиксированного промежутка времени Т_и. Упро­щенная схема частотомера для этого режима изображена на рисунке 2. Сигналы измеряемой частоты f_x поступают на формирователь Ф, преобразующий различные по форме и амплитуде сигналы в импульсы прямоугольной формы с определенной длительностью, амплитудой и частотой следования, равной f_x. Эти импульсы через ключ К (временной селектор) поступают на счетчик СЧ, который подсчитывает их. Ключ К открывается формирователем строб–импульса ФСИ на строго определенное время Т_и, которое задается датчиком временных интервалов, состоящим из кварцевого генератора стабильной частоты ГСЧ и делителя частоты ДЧ. Длительность Т_и может изменять оператор путем изменения коэффициента деления ДЧ. Число импульсов, поступивших в счетчик, будет равно: N = f_хТ_и. Подсчитанное число импульсов индицируется на цифровом индикаторе. Относительная ₀ и приведенная  погрешности квантования вычисляются по формулам:

; (1)

, (2)

где N – число импульсов, пришедших на счетчик при измерении данной частоты;

N_max – объем счетчика импульсов частотомера.

Величина N и N_max определяется по показаниям цифрового отсчетного устройства счетчика.

Рисунок 2