III. Методические указания к выполнению лабораторного задания
(выводы по работе)
П Л А Н В Ы П О Л Н Е Н И Я ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ № 2 «Измерение частоты радиотехнических сигналов»
I. Цели работы
1. Закрепление знаний о цифровых измерителях частоты. 2. Приобретение навыков измерения частоты (периода) напряжений с помощью различных частотомеров. 3. Ознакомление с погрешностями цифровых измерителей частоты (периода), в частности, обусловленных внутренними и внешними шумами.
II. Объекты измерений, средства измерений И требуемая точность измерений
Объектами исследований являются погрешности измерения частоты (периода) напряжений. Средства измерений: встроенный частотомер функционального генератора SFG‑2110; частотомер Ч3-85; универсальный осциллограф GOS‑620FG. При проведенииисследованийданными средствами обеспечить максимально возможную точность измерений.
III. Методические указания к выполнению лабораторного задания Часть 1. Измерение частоты напряжения На выходе функционального генератора осциллографа GOS‑620FG формируется напряжение, частота которого находится в диапазоне 0,1 Гц … 1 МГц. Весь этот диапазон разбит на 7 поддиапазонов (выбор производится кнопкой «RANGE») с перекрытием (по частоте) не менее 10:1. При выполнении эксперимента следует определить максимальную и минимальную частоту в каждом поддиапазоне частот. Время счета частотомера функционального генератора SFG-2110 следует подбирать минимальным, но таким, чтобы обеспечить погрешность измерения каждой из частот не более 1 %. Задаваемое время счета частотомера составляет 10, 100, 1000 или 10000 мс. Фактическое время счета оценивается путем подсчета ориентировочного количества вспышек индикатора GATE за 1 или несколько секунд или оценкой времени между гашениями индикатора (в секундах). При измерении низких частот фактическое время счета (период циклов измерения) может отличаться от установленного времени счета; в этом случае следует получить его грубую оценку. Примечание: измерение частот менее 5 Гц техническими характеристиками частотомера не предусмотрено, т.е. погрешность измерения таких частот не нормируется. Поэтому для частот менее 5 Гц необходимо экспериментально проверить работоспособность частотомера и оценить возможную его погрешность. Форма исследуемого напряжения – гармоническая, амплитуда – минимальная. Указание. Для сокращения длительности эксперимента целесообразно сначала поставить ручку плавной регулировки частоты «FREQUENCY» осциллографа в крайнее по часовой стрелке положение (максимальная частота) и провести измерение частоты для всех поддиапазонов (кнопка «RANGE») начиная с «1М», а затем повторить эти же измерения при крайнем против часовой стрелки (минимальная частота) положении ручки «FREQUENCY». Результаты измерений занести в таблицу 1 отчета. Таблица 1 – Результаты измерения частоты функционального генератора осциллографа GOS-620FG (здесь эту таблицу не заполнять, таблицу заполнять в ОТЧЕТЕ!)
Примечания: - δF – предельная погрешность измерения частоты; - * – возможная погрешность; - фактическое время счета оценивать только при измеряемых частотах менее 10 Гц путем подсчета ориентировочного количества вспышек индикатора GATE за 1 или несколько секунд или оценкой времени между гашениями индикатора (в секундах).
Часть 2. Измерение частоты внутренней модуляции Непосредственно частоту внутренней модуляции амплитудно-модулированного напряжения (АМН) на выходе функционального генератора SFG-2110 измерить невозможно, так как внутреннее модулирующее напряжение на какие-либо выходы генератора не поступает. Задача решается следующим способом. АМН с выхода «OUTPUT 50 Oм» функционального генератора SFG-2110 подается на канал, например, CH1 осциллографа GOS‑620FG, работающего в режиме «X-Y». На вход другого канала (CH2) осциллографа подается гармоническое напряжение с выхода его собственного функционального генератора; это же напряжение подается и на вход «COUNTER INPUT» функционального генератора SFG-2110, который переводится при этом в режим измерения частоты. Частоту напряжения функционального генератора осциллографа подбирают до получения устойчивой фигуры Лиссажу (эллипса) по огибающей АМН, а значение этой частоты измеряют частотомером функционального генератора SFG-2110. Получите на выходе «OUTPUT» генератора SFG-2110 АМН с параметрами, указанными в таблице 4 в строке «Априорные сведения» и подайте его на вход CH1 осциллографа. Контроль размаха и глубины модуляции выполнить осциллографом GOS-620FG. Затем оценить по осциллографу частоту модуляции и задать приблизительно такую же частоту выходному гармоническому напряжению функционального генератора осциллографа. Это напряжение подать на вход CH2 осциллографа и по его экрану задать размах (1…2) В и подобрать частоту более близкой к частоте модуляции АМН. Задать осциллографу режим «X-Y», по изображению подстроить частоту до совпадения с частотой модуляции. Напряжение со входа CH2 подвести еще и ко входу «COUNTER INPUT» функционального генератора SFG-2110, который перевести в режим измерения частоты. Считать значение частоты модуляции с индикатора функционального генератора SFG-2110. Эксперимент необходимо провести так, чтобы погрешность измерения частоты модуляции АМН не превышала 0,1 %. Обратите внимание, что погрешность измерения частоты в данном случае определяется не только погрешностью самого частотомера. Результаты измерения вписать в таблицу 2 отчета.
Таблица 2 – Результаты измерения частоты внутренней модуляции АМН на выходе функционального генератора SFG-2110 (здесь эту таблицу не заполнять, таблицу заполнять в ОТЧЕТЕ!)
Часть 3. Измерение частотомером Ч3-85 Измерение частотомером Ч3-85 частот выходных напряжений генератора SFG-2110 проводится с целью их контроля – проверки, соответствует ли фактическое отклонение частоты выходных напряжений допускаемому отклонению (в соответствии с техническими характеристиками функционального генератора SFG-2110). Для этого надо измерить фактическое (в момент измерения) значение частоты напряжения и сравнить ее с интервалом допускаемых значений. Если она находится в границах этого интервала, то делается вывод "норма". Средство измерения, выбираемое для контроля параметра, должно иметь достаточно высокую точность, т.е. должно выполняться условие:
где
Контроль будет тем надежнее (вероятность ошибочного вывода меньше), чем лучше будет выполняться это условие. В данной лабораторной работе при измерении значений частот частотомером Ч3-85 необходимо выбором положений его органов управления обеспечить выполнение условия
В этом случае вывод о результате контроля можно сделать путем сравнения
Для заданных 4-х значений частот выходных напряжений генератора SFG-2110 по техническим характеристикам генератора рассчитать Для каждой измеряемой частоты выбрать режим работы и положение остальных органов управления частотомером Ч3-85 так, чтобы выполнялось условие
имея в виду, что погрешность измерения частоты и периода колебаний этим частотомером определяется по формуле
где Записать выбранные положения органов управления и значения Провести измерение частот выходных напряжений генератора SFG-2110. Полученные оценки записать в ту же таблицу. Таблица 3 – Результаты контроля точности частоты выходного напряжения генератора SFG-2110 (здесь эту таблицу не заполнять, таблицу заполнять в ОТЧЕТЕ!)
|
, Гц
, %
,
– предел относительной погрешности измерения;
– допускаемое относительное отклонение частоты от ее номинального значения.
.
с 
‑ относительным отклонением фактического значения частоты от ее номинального значения. Очевидно, что условие, при котором делается вывод "норма", запишется так:
< 
.
,
,
– заданное время счета, с; 
– измеренное значение частоты, Гц.
в таблицу 3 отчета.
