Вимірювання інтервалу часу (періоду) інфосигналу

 

У даному режимі відбувається порівняння вимірюваного періоду досліджуваного сигналу Т _с із зразковим інтервалом часу. При цьому сигнал подається на вхід 2 ЕЛЧ (рис. 1, ключ в положенні 2) і, далі, після відповідного перетворення в блоках (7), (8) і (9) через блок управління (10) подається на другий вхід селектора (4). У блоці (10) з досліджуваного сигналу формується прямокутний стробуючий імпульс, тривалість якого співпадає з періодом сигналу або кратна йому.

Напруга зразкової частоти від кварцового генератора (5) через помножувач частоти (6), комутатор (2) (положення ключа комутатора - «2»), перетворювач (3) і далі подається на перший вхід часового селектора.

Епюри напруги, що пояснюють роботу ЕЛЧ в режимі вимірювання періоду, подані на рис. 3. З них видно, що період досліджуваного сигналу визначається виразом:

 

Т сд = ,

 

де Т _м – період зразкового сигналу (мітки часу);

N – число міток, ЕЛЧ, які поступили в рахунковий блок;

n – множник періоду (для даного випадку n = 1).

 

Час лічби визначається виразом:

 

Т ліч = n · T cд = N · T м

(11)

 

Рисунок 3 – Епюри напруг в режимі вимірювання періоду

Результат на дисплеї ЕЛЧ, як правило, виражається в одиницях вимірювання вибраної «мітки часу» (мс або мкс).

Положення децимальної крапки при цьому залежить і від значення множника періоду, і від числового значення періоду часової мітки.

Похибка вимірювання періоду Т _сд складається з трьох складових: похибки міри, перетворення та порівняння. Похибка міри обумовлена відносною нестабільністю частоти кварцового генератора δ_кг = 5·(10^-8÷10^-12). Похибка перетворення δ_пер обумовлена, головним чином, відношенням напруги сигналу та перешкоди, що впливає на формування імпульсу, що управляє, і визначається з виразу (формула Сімпсона):

 

,

(12)

 

де n – число зміряних періодів сигналу;

U _з – середньоквадратичне значення напруги завади;

U _С – середньоквадратичне значення напруги сигналу.

Якщо = – 40 дБ і п = 1, тоді δ_пер ≈ 0,3%, якщо n = 100, тоді
δ_пер = 0,003%.

Похибка порівняння обумовлена похибкою дискретності.

Абсолютна та відносна похибки, відповідно

 

,

(13)

 

.

(14)

 

Сумарна відносна похибка визначається за формулою:

 

= .

 

Для вибору оптимального режиму роботи з погляду мінімізації похибки розглянемо наступний приклад.

 

Приклад. Необхідно вимірювати сигнал частотою ƒ;_c = 100 Гц, (Т _с = 10^-2 с), тим же частотоміром.

Визначити: ∆ _N, δ _N, вибрати n, T _м і записати результат вимірювань.

Розв’язання.

Вибираємо період мітки (як правило, мінімальне значення)

Т _м = 0,1мкс = 10^-7 с.

З урахуванням обмеження на рахунковий блок величина множника n періоду сигналу:

 

<102.

 

Оскільки 10 < n <10², значення множника періоду беремо n = 10.

Записуємо результат вимірювання періоду на дисплеї: 10000,00 мкс.

 

Абсолютна похибка

 

 

Відносна похибка

 

,

 

де ,

.