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:

 

f с изм = .

 

Значение абсолютной погрешности дискретности:

 

∆ N = f с. изм – f с.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:

 

T сч = n · Т с.

 

Измеренное значение периода исследуемого сигнала определяется:

 

Т с изм = .

 

Значение абсолютной и относительной погрешностей дискретности равны, соответственно:

 

∆N = Т с изм - Т сд = ; ,

Где.

 

Суммарная относительная погрешность определяется по формуле:

 

= ,

 

где δ_пр – погрешность преобразования, обусловлена отношением напряжения сигнала и помехи.

2.4 В режиме «ОТНОШЕНИЕ ЧАСТОТ» напряжение с большей частотой ƒ;₁, (положение ключа на коммутаторе «1») подается на вход «1» (рис. 1). В канале 1 это напряжение преобразуется в последовательность коротких импульсов с частотой следования, равной ƒ;₁. Эти импульсы поступают на первый вход временного селектора, на его второй вход поступает управляющий импульс длительностью Т _сч.

Формирование управляющего импульса производится в канале 2 из сигнала с более низкой частотой ƒ;₂, поданного на вход 2.

Из рис. 4 следует равенство

 

N · T 1 = n · Т 2.

 

И действительное значение отношения частот равно

 

.

 

Измеренное значение отношения частот

 

.

 

Время счета:

 

T сч = n · Т 2.

 

Абсолютная погрешность дискретности:

 

.

 

Относительная погрешность дискретности:

 

δ N = ,

 

где N = .

Суммарная погрешность определяется выражением:

 

= .

 

Ключевые вопросы

3.1 Почему ЭСЧ относят к числу высокоточных и универсальных средств измерения?

3.2 В чем состоит суть метода измерения, на котором основана работа ЭСЧ?

3.3 Объяснить принцип работы ЭСЧ в режимах измерения:

- частоты;

- интервалов времени;

- отношения частот.

3.4 Перечислить погрешности, возникающие в ЭСЧ при работе в различных режимах, и указать причины их появления.

3.5 Указать способы уменьшения погрешностей, возникающих в ЭСЧ.

3.6 Пояснить, как определяется суммарная погрешность ЭСЧ в различных режимах работы.

3.7 Пояснить, как определяется положение децимальной точки в различных режимах работы ЭСЧ.