Ключові положення. 2.1 Сучасні цифрові частотоміри, виконані на мікропроцесорній основі або на схемах з жорсткою логікою

2.1 Сучасні цифрові частотоміри, виконані на мікропроцесорній основі або на схемах з жорсткою логікою, - прилади багатофункціональні. Перехід від однієї функції до іншої здійснюється за встановленою програмою або за допомогою електромеханічних комутаторів - (ключів).

Функціональна схема, подана на рис. 1, відноситься до схем ЕЛЧ з жорсткою логікою.

2.2 У режимі «ВИМІРЮВАННЯ ЧАСТОТИ» проводиться пряме порівняння частоти досліджуваного сигналу f _с із значенням зразкової частоти f _кг, відтвореної мірою (кварцовим генератором) як «одиниця вимірювання». Тут f _с > f _кг, що дає можливість знайти цифровим способом число, що показує в скільки разів f _с більше f _кг.

На рис. 2 подані діаграми напруг ЕЛЧ, які наочно показують суть цифрового методу, який зводиться до підрахунку числа імпульсів N, які поступають на рахунковий блок (11) за час, рівний Т _ліч, званий «часом вимірювання» або «Часом ЛІЧБИ».

З діаграм виходить, що дійсне значення частоти досліджуваного сигналу рівне:

 

.

 

Виміряне значення частоти досліджуваного сигналу дорівнює:

 

f с вим = .

 

Значення абсолютної похибки дискретності:

 

∆ N = f с вим – f сд = = .

 

Максимальне значення відносної похибки дискретності визначається виразом:

 

,

 

де N – число імпульсів, які поступили в рахунковий блок ЕЛЧ за час лічби.

 

Сумарна похибка вимірювання частоти:

 

,

 

де δ_кг - складова похибки, яка вноситься мірою (кварцовим генератором).

 

2.3 У режимі «ВИМІРЮВАННЯ ПЕРІОДУ» проводиться порівняння вимірюваного періоду досліджуваного сигналу Т _с із зразковим інтервалом часу. Діаграми напруг ЕЛЧ в цьому режимі подані на рис. 3.

З них виходить, що дійсне значення періоду досліджуваного сигналу визначається виразом:

 

,

 

де Т _м – період зразкового сигналу;

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

n – множник періоду.

 

Час рахунку визначається виразом:

 

T ліч = n · Т с.

 

Виміряне значення періоду досліджуваного сигналу визначається:

 

Т с вим = .

 

Значення абсолютної та відносної похибок дискретності рівні, відповідно:

 

∆N = Т с вим - Т сд = ; ,

Де.

Сумарна відносна похибка визначається за формулою:

 

= ,

 

де δ_пер – похибка перетворення, обумовлена відношенням напруги сигналу та завади.

 

2.4 У режимі «ВІДНОШЕННЯ ЧАСТОТ» напруга з більшою частотою ƒ;₁, (положення ключа на комутаторі «1») подається на вхід «1» (рис. 1). У каналі 1 ця напруга перетвориться в послідовність коротких імпульсів з частотою проходження, рівною ƒ;₁. Ці імпульси поступають на перший вхід часового селектора, на його другий вхід поступає імпульс, який управляє, тривалістю Т _ліч.

Формування імпульсу, що управляє, проводиться в каналі 2 з сигналу з нижчою частотою ƒ;₂, поданого на вхід 2.

З рис. 4 слідує рівність:

 

N · T 1 = n · Т 2.

 

І дійсне значення відношення частот рівне:

 

.

 

Виміряне значення відношення частот:

 

.

 

Час лічби:

 

T ліч = n · Т 2.

 

Абсолютна похибка дискретності:

 

.

 

Відносна похибка дискретності:

 

δ N = ,

 

де N = .

Сумарна похибка визначається виразом:

 

= .

 

3. Ключові питання

3.1 Чому ЕЛЧ відносять до високоточних і універсальних засобів вимірювання?

3.2 У чому полягає суть методу вимірювання, на якому заснована робота ЕЛЧ?

3.3 Пояснити принцип роботи ЕЛЧ в режимах вимірювання:

- частоти;

- інтервалів часу;

- відношення частот.

3.4 Перерахувати похибки, які виникають в ЕЛЧ при роботі в різних режимах, і вказати причини їх появи.

3.5 Вказати способи зменшення похибок, які виникають в ЕЛЧ.

3.6 Пояснити, як визначається сумарна похибка ЕЛЧ в різних режимах роботи.

3.7 Пояснити, як визначається положення децимальної крапки в різних режимах роботи ЕЛЧ.