Погрешность измерения периода сигналов

В случае измерения периода можно указать три основные составляющие погрешности измерения: погрешность меры временного интервала t_м, роль которого выполняет период напряжения кварцевого генератора; погрешность сравнения меры с измеряемым периодом, погрешность формирования счетного интервала времени.

Погрешность меры определяется относительной погрешностью частоты опорного кварцевого генератора δ₀.

Относительная погрешность сравнения может быть оценена отношением максимальной абсолютной погрешности единицы счета, равной периоду счетных импульсов заполнения t_ср = ± t_м= ± 1/ f _зап, к измеряемому периоду Т_х,

Эта составляющая имеет случайный характер и может быть уменьшена усреднением серии полученных измерений периода. Если число усредняемых значений N, то принято считать значение погрешности сравнения

Составляющая погрешности формирования измеряемого периода, обусловленная нестабильностью запуска схемы формирования, особенно проявляется при гармоническом входном сигнале малой частоты, когда скорость изменения уровня сигнала невелика (погрешность дрейфа нуля). В этих случаях уровень запуска схемы формирования счетного интервала - нестабильный. Кроме того, на запуск схемы может значительно влиять сигнал помехи, действующий совместно с входным сигналом.

Все это приводит к формированию счетного интервала времени, отличающегося от измеряемого периода на некоторую погрешность запуска DТ_з. Соответствующая относительная погрешность запуска δТ_з, а, следовательно, и составляющая погрешности измерения периода будет

δТ_з = ± DТ_з / Т_х.

Ее значение определяется свойствами схемы формирования счетного интервала и зависит от амплитуды помехи и сигнала Un/Uс, отнесенных ко входу прибора. Обычно в нормативно-технической документации задается приближенное значение этой составляющей

Погрешность запуска носит случайный характер. Она может быть уменьшена при усреднении измерений. При числе усредняемых значений N погрешность запуска

δТ_зN» δТ_з / N.

Результирующее значение предельной относительной погрешности измерения периода представляется в виде суммы трех составляющих:

(5.5)

Из этого выражения следует, что при измерении малых периодов T _x погрешность измерений может быть достаточно большой. Ее уменьшение достигается либо путем увеличения частоты заполнения (уменьшения длительности временных меток t _м), либо увеличением числа усредняемых периодов N, а также переводом ЭСЧ в режим измерения частоты.