Измерение частоты, временных интервалов и фазы. Основные сведения об измерении частоты, страница 6

Интервал времени от момента окончания счета и до момента сброса показаний счетчика, в течение которого на индикаторном устройстве счетчика сохраняется результат измерения, называется временем индикации. За это время оператор должен успеть воспринять результат измерения. Поэтому обычно время индикации можно плавно регулировать по желанию оператора. Эта задача решается с помощью регулятора "Время индикации", который запирает вход реле времени, входящего в состав БУ, в результате чего выдача стробирующих импульсов прекращается.

Используя выражение (7.1), характеризующее работу электронно-счетного частотомера в режиме измерения частоты, определим абсолютную погрешность измерения частоты. Значение измеряемой частоты, как следует из принципа действия частотомера, определяется косвенным путем. Поэтому предельная абсолютная погрешность будет равна

                      (7.2)

Нетрудно показать, что DT/T есть ни что иное, как относительная погрешность частоты кварцевого генератора d_кв , а погрешность дискретности DN не может превышать единицы счета. Тогда абсолютная предельная погрешность будет выражена формулой:

Df _x = 1 / Т_сч + f _х d_кв

Выражение для предельной относительной погрешности будет иметь вид:

d_f = Df _x / f _x = DN / N + d_кв

или                 d _f = 1 / N + d_кв

Из полученных выражений видно, что с увеличением времени измерения Т_сч как абсолютная, так и относительная погрешности уменьшаются и при неизменном значении измеряемой частоты величина их может быть доведена до значения, определяемого относительной погрешностью частоты кварцевого генератора. Однако на низких частотах уменьшение погрешности приводит к чрезмерно большому увеличению времени измерения. На низких частотах сильно сказывается погрешность единицы счета, она является в этом случае основной.

Для увеличения точности измерений на низких частотах можно использовать умножение измеряемой частоты, но это требует использования дополнительного оборудования. Поэтому в современных частотомерах для повышения точности измерения на низких частотах переходят от измерения частоты к измерению периода низкочастотного сигнала.

Временные диаграммы, иллюстрирующие работу ЭСЧ в режиме измерения периода, представлены на Рис.7.8. В режиме измерения периода переключатель "Режим работы" устанавливается в положение "Период" ("Т_x"). Исследуемый сигнал с неизвестным периодом Т_x подается на вход "Б" и через входное устройство ВхУ_Б поступает на формирователь импульсов ФИ 2 и через делитель подается на вход БУ. Таким образом, длительность отпирающего ВС импульса в данном случае определяется измеряемым периодом. На счетный вход временного селектора подаются импульсы, полученные из сигнала кварцевого генератора КГ, который в этом случае используется в качестве генератора меток времени. Для повышения точности измерения число "меток времени" с КвГен увеличивают путем умножения частоты. В результате электронный счетчик считает количество импульсов N с частотой f _кв (или кратной ей), поступающих на его вход за один период исследуемого сигнала. Отсюда

T_х = N T_кв= N / f _кв

При достаточно высокой частоте f _кв погрешность дискретности может быть сделана достаточно малой, что и определяет высокую точность измерений. Дальнейшее повышение точности может быть достигнуто измерением нескольких (обычно кратных десяти) периодов, для чего импульсы с выхода ФИ2 подаются на БУ не непосредственно, а через декадный делитель частоты ДЧ, например, с коэффициентом деления равным 10. Результат измерения получается путем усреднения:

T_x = N / 10 f _{кв  ,}

за счет чего повышается точность измерений.

Применение умножителей частоты УЧ, позволяет, с одной стороны, повысить точность измерений, с другой - расширить границы измеряемых временных интервалов в сторону более коротких интервалов.