Лабораторная работа № 7 Исследование частоты и временных интервалов информационного сигнала цифровым способом

1. Цель работы

1.1 Приобрести профессиональные навыки в работе с цифровым частотомером. Уметь аргументировано выбирать время счета (Т_сч), множитель периода (n) и частоту генератора меток (f_м).

1.2 Исследовать основные характеристики цифровых частотомеров в различных режимах работы. Уметь производить выбор режимов работы, обеспечивающих минимальные погрешности результатов измерения частоты, временных интервалов, отношений частот.

2. Ключевые положения

2.1 Современные цифровые частотомеры, выполненные на микропроцессорной основе или на схемах с жесткой логикой,  приборы многофункциональные. Переход от одной функции к другой осуществляется по установленной программе или посредством электромеханических коммутаторов – (ключей).

Функциональная схема, представленная на рис. 1, относится к схемам ЭСЧ с жесткой логикой.

2.2 В режиме «ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ» производится прямое сравнение частоты исследуемого сигнала f_с со значением образцовой частоты f_кг, воспроизводимой мерой (кварцевым генератором) в качестве «единицы измерения». Здесь f_с  f_кг, что дает возможность найти цифровым способом число, показывающее во сколько раз f_с больше f_кг.

На рис. 2 представлены диаграммы напряжений ЭСЧ, наглядно показывающие суть цифрового метода, который сводится к подсчету числа импульсов N, поступающих на счетный блок (11) за время, равное Т_сч, называемое «временем измерения» или «Временем счета».

Из диаграмм следует, что действительное значение частоты исследуемого сигнала равно:

.

Измеренное значение частоты исследуемого сигнала равно:

fс изм = .

Значение абсолютной погрешности дискретности:

∆N = fс. изм – fс.д = = .

Максимальное значение относительной погрешности дискретности определяется выражением:

,

где N – число импульсов, поступивших в счетный блок ЭСЧ за время счета.

Суммарная погрешность измерения частоты:

,

где δ_кг  составляющая погрешности, вносимая мерой (кварцевым генератором).

2.3 В режиме «ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРИОДА» производится сравнение измеряемого периода исследуемого сигнала Т_с с образцовым интервалом времени. Диаграммы напряжения ЭСЧ в этом режиме представлены на рис. 3.

Из них следует, что действительное значение периода исследуемого сигнала определяется выражением:

,

где Т_м – период образцового сигнала;

N – число меток, поступивших в счетный блок ЭСЧ;

n – множитель периода.

Время счета определяется выражением

Tсч = n·Тс.

Измеренное значение периода исследуемого сигнала определяется:

Тс изм = .

Значение абсолютной и относительной погрешностей дискретности равны, соответственно:

∆N = Тс изм - Тсд = ; ,

где .