Электронно-счетный частотомер
В цифровом (электронно-счетном) частотомере подсчитывается число импульсов N, соответствующее числу периодов неизвестной частоты fх за известный высокоточный интервал времени, называемый временем измерения Ти (метод последовательного счета импульсов). Если за время Ти подсчитано N импульсов, то среднее значение измеряемой частоты находится по формуле:
fх= N/ Ти (5.2)
При времени измерения Ти =1с ,количество подсчитанных импульсов (периодов) N и есть значение измеряемой частоты (Гц), т.е. fх= N.
Рассмотрим упрощенную структурную схему цифрового частотомера (рис. 5.1-а). Он состоит из: входного устройства; формирователя импульсов; временного селектора; электронного счетчика; цифрового индикатора с выводом на цифропечатающее устройство; генератора меток времени; устройства управления. Рассмотрим принцип действия каждого блока прибора.
Входное устройство состоит из широкополосного усилителя и аттенюатора, оно предназначено для согласования частотомера с источником сигнала, а также для усиления или ограничения напряжения на входе до значения, запускающего формирователь.
Формирователь импульсов преобразует синусоидальные или периодические импульсные сигналы в последовательность импульсов постоянной амплитуды с большой крутизной фронтов, независимо от входного сигнала, частота следования которых равна частоте измеряемого сигнала (рис. 5.1-6).
Рисунок 5.1 – Схема электронно-счетного (цифрового) частотомера: а) – упрощенная структурная схема;
б) – временная диаграмма, поясняющая принцип его работы
Временной селектор, который состоит из электронного ключа с двумя входами, открывается строб-импульсом, вырабатываемым устройством управления (схемой автоматики), на высокоточное время измерения и пропускает эти импульсы на электронный счетчик.
Электронный счетчик, предназначенный для счета поступающих с временного селектора N импульсов, состоит из нескольких последовательно соединенных счетных декад, каждая из которых соответствует определенному порядку
частоты fх (единицам, десяткам, сотням герц и т.д.).
Цифровой индикатор автоматически выдает результат измерения, поступающий с дешифратора, в герцах. В дешифраторе преобразуется двоично-десятичный код 8-4-2-1, поступающих со счетных декад, в десятичный.
Генератор меток времени состоит из генератора образцовой частоты 1 МГц с кварцевой стабилизацией (кварцевого генератора) и делителя частоты. Делитель частоты делит частоту кварцевого генератора 1 МГц декадными ступенями (в 10 раз) до 0,01 Гц, т.е. 100; 10; 1 кГц; 100; 10; 1; 0,1; 0,01 Гц. Полученные частоты используют для формирования высокоточного времени измерения - меток времени, равных соответственно 10-6; 10-5; 10-4; 10-3; 10-2; 10-1; 1; 10; 100 с.
Устройство управления (автоматики) управляет всем процессом измерения и обеспечивает регулируемое время индикации 0,3…5с результатов измерения на цифровом табло; сброс счетных декад и других схем в «нулевое» состояние перед каждым измерением; режим ручного, автоматического и внешнего пуска прибора; вырабатывает из частот поступающих с делителей строб-импульс, открывающий селектор на время счета; импульс запуска цифропечатающего устройства.
Следует отметить, что относительная погрешность измерения частоты данным прибором зависит от частоты исследуемого сигнала:
(5.3)
Т.е. при измерении высоких частот погрешность ничтожно мала, а при измерении низких частот достаточно велика. Например, если fх =10 МГц, Ти=1 с, тогда = 2.10-5 %, при fх= 10 Гц, то = 10 %.
Причинами появления погрешности измерения являются:
при измерении высоких частот – нестабильность кварцевого генератора;
при измерении низких частот – погрешность дискретности. Для уменьшения погрешности измерения иногда увеличивают время измерения, но это не всегда возможно, поэтому иногда применяют умножители, позволяющие повышать измеряемые частоты в 10n раз, либо переходят от измерения частоты к измерению периода исследуемого сигнала с последующим вычислением значения измеряемой частоты.
Достарыңызбен бөлісу: |
