Измерение частоты, временных интервалов и фазы. Основные сведения об измерении частоты, страница 5

Метод дискретного счета в значительной мере свободен от перечисленных недостатков и сочетает высокую точность, широкодиапазонность и простоту процесса измерения, достигаемую за счет автоматизации. Приборы для измерения частоты и временных интервалов, использующие метод дискретного счета, получили название электронно-счетных частотомеров.

Принцип действия электронно-счетных частотомеров следует из самого определения частоты, как числа периодов колебаний за одну секунду. Технической основой таких приборов являются счетчики электрических импульсов. Исследуемое переменное напряжение произвольной формы с частотой f_x преобразуется в последовательность импульсов той же частоты. Затем подсчитывается число этих импульсов N за калиброванный отрезок времени T_cч , что позволяет определить значение измеряемой частоты

f_x=N/T_cч  (7.1)

Упрощенная структурная схема электронно-счетного частотомера, реализующего эту идею, изображена на Рис.7.6. Схема работает следующим образом.

Временные диаграммы, иллюстрирующие работу ЭСЧ в режиме измерения частоты, представлены на Рис.7.7. В режиме измерения частоты переключатель "Режим работы" устанавливается в положение "Частота" ("f_x"). Исследуемый сигнал с неизвестной частотой f_x подается на вход "А" и через входное устройство ВхУ_А поступает на формирователь импульсов ФИ 1. Входные устройства ("А" и "Б") обеспечивают регулировку уровня входного сигнала, позволяя тем самым менять уровень срабатывания ФИ. Задачей ФИ является формирование из входного сигнала произвольной формы последовательности коротких однополярных импульсов с частотой повторения, равной частоте входного сигнала f_x. С выхода ФИ1 эти импульсы поступают на вход умножителя частоты с переключаемым коэффициентом умножения, дающим возможность в известное (как правило, кратное 10) число раз увеличивать частоту импульсной последовательности, распространяющейся по этому каналу. Регулировка коэффициента умножения осуществляется переключателем "Метки времени". С умножителя частоты последовательность импульсов поступает на вход временного селектора ВС, представляющего собой нормально запертую ключевую схему. Управление временным селектором, т.е. пропуск через него импульсов с умножителя частоты, осуществляется отпирающим потенциалом заданной длительности Т_сч. Время действия этого потенциала называется временной базой. Интервал времени  Т_сч формируется следующим образом.

Высокостабильный гармонический сигнал кварцевого генератора с частотой f_кв через формирователь импульсов ФИ2 подается на делитель частоты с переключаемым коэффициентом деления, дающим возможность в известное (как правило, кратное 10) число раз увеличивать длительность периода импульсной последовательности, распространяющейся по этому каналу. Регулировка коэффициента деления осуществляется переключателем "Множитель". Временная база задается с высокой точностью, определяемой стабильностью кварцевого генератора, что и определяет высокую точность измерения частоты.

Импульсы, прошедшие временной селектор, подсчитываются декадным электронным счетчиком Сч. Так как обычно длительность временной базы выбирается равной 10ⁿ с, где  n=0,±1, ..., то на блоке индикации по окончании цикла измерений может быть непосредственно отсчитано значение частоты.

Перед началом нового цикла измерений необходимо подготовить счетчик, сбросив показания прошлого цикла. Эту функцию выполняет цепь сброса показаний, обеспечивающая установку на ноль всех двоичных ячеек счетчиков и срабатывающая от фронта импульса блока управления (БУ).