измерение периода и частоты исследуемых сигналов осциллографическим методом.
а) методом линейной развертки.
б) методом синусоидальной развертки в) метод круговой развертки.
3. сравнительный анализ характеристик исследованных методов измерения частоты и временных интервалов.
Основные метрологические характеристики используемого оборудования.
|
№ п/п |
Наименование прибора |
Тип прибора |
Основные метрологические характеристики |
|
1 2 |
Генератор сигналов звуковой Осциллограф |
ГЗ-33 С1-65А |
Генератор предназначен для формирования синусоидальных сигналов звуковой частоты. Диапазон частот 20 Гц – 200 кГц перекрывается четырьмя поддиапазонами с плавной перестройкой внутри поддиапазонов. Пределы допускаемой основной погрешности установки частоты ±(0,02F+1)Гц, где F -значение частоты (установленной ) в Гц. Ступенчатая регулировка вых. напряжения осуществляется ступенями через 10 дБ и обеспечивается общее ослабление 100 дБ. Погрешность деления ступенчатого аттенюатора при активной нагрузке 600 Ом не превышает: ± 0,5 дБ при частоте от 20 до 20 кГц, для затухания от +30 до -70 дБ и от 20 до 200 кГц для затухания от +30 до -30 дБ. Максимальное значение выходного напряжения (осуществляется от максимума) на согласованной нагрузке 600 Ом не менее 5 В и не более 65 В. Плавная настройка частоты осуществляется в пределах 11,5% от установленной частоты. Выходное сопротивление генератора ступенчато переключаемое 5,50,600 Ом. Предел допускаемой относительной погрешности обходного сопротивления равен 5%. Полоса пропускания 0-35 мГц. Диапазон коэффициента отклонения 5 – 10. Диапазон коэф. развертки: 0,01л – 50 Предел допускаемой погрешности в р.д. γ±6% (0-7МГц) – амплитуды δ = ±10% для временных интервалов Р.У.Т. = 303-323 К ОВВ при Т=303 К не более 95% и сети 220±22В при f = 50±0,5Гц. U сети 115/220 В ± 5% при f = 400 Гц. Время прогрева 15 мин. Время непрерывной работы 16 часов. Размер осциллограммы вертикали > 3 дел. ∂ коэф. отклонения ± 6% = ∂ коэф. развертки. Размер горизонтали 3,5 дел. |
|
3 |
Частотомер |
Ч3-32 |
Rвх ≥ 50 кОм, Свх ≤ 50 пФ по входам “A” и “Б”. диапазоны частот гармонических и импульсных сигналов 10 Гц – 36 мГц. Параметры входных сигналов а) гармонической формы (среднеквадратические значения напряжения) 0,1-100 В б) импульсной формы, имеющих не более двух экстремальных значений за период (пиковое отклонение любой полярности) длительность импульса не менее 0,166 мкс, крутизна фронта не менее 0,25 В/мс, скважность 0,3-100 В. |
Задача № 1.
Определить частоты (fx или fy), абсолютную и относительную неопределенности и форму сигналов на входах “Х” и “Y”осциллографа, если на его экране наблюдают фигуру (рис. 1)
Частота сигнала fY = 25 Гц, а его абсолютная неопределенность ∆f = 8 Гц. Найти fX - ?
Решение:
nx = 1; ny = 3; fx=fy = 25*3 = 75 Гц
∆fx=∆fy = 3*8 = 24 Гц
δfx = *100% = *100% = 32%
δfy = *100% = *100% = 32%
Ответ: fx = 75±24 Гц; fx = 75Гц±32 %; fy = 25±8 Гц; fy = 25Гц±32 %
Задача № 2
Определить показания периодомера (градуировка в миллисекундах), абсолютную и относительную неопределенности дискретности измерения периода число импульсов, накопленное в электронном счетчике цифрового периодомера при измерении периода сигнала, частота которого fиссл = 8, а частота следования счетных импульсов
fсч = 0,1 МГц и коэффициент деления делителя частоты исследуемого сигнала (множитель периода) m=10 в периодомере.
Решение:
Т.к. подаются счетные импульсы на множитель частоты, то их частота становится
fo = fсч*m = 0.1*10 = 1МГц
То = = = 1*10-6 Гц = 1 мкГц
Тх = = = 0,125
Погрешность дискретности δд = ± = ±
Где ∆tx – интервал следования.
Т.к. погрешность дискретности можно уменьшить, синхронизация метки времени с началом измеряемого интервала, то
δд = *100% = 0.8%.
Или
δд = = → N = = = 1.25*105
Абсолютная погрешность дискретного измерения:
∆д = δдТх = 8*10-6*0,125 = 1*10-6.
Ответ: Tx = 0.125±0.001 мс; Tx = 0.125мс±0.8%
Задача № 3
Известны: показания частотомера 00001,450 кГц; частота = 5 МГц. и относительная нестабильность частоты опорного кварцевого генератора δо = 2*10-6
Определить коэффициент деления делителя частоты опорного генератора в частотомере при получении показания.
Эксперимент
1. Исследование неопределенности измерения частоты и периода цифровым частотомером.
Таблица 1. результат исследования погрешности измерения
|
Номер исследуемой точки |
Время счета, С |
Показания частотомера, кГц |
Абсолютная неопределенность дискретизации Гц |
Относительная неопределенность дискретизации, % |
Абсолютная неопределенность измерения частоты, Гц |
Относительная неопределенность измерения, % |
Результат измерения частоты f ± ∆f, Гц |
|||
|
4*10 |
1 |
1 |
||||||||
|
10 |
0,4 |
|||||||||
|
1*100 |
1 |
3 |
||||||||
|
10 |
1,8 |
|||||||||
Сема для измерения частоты гармонических колебаний источника цифровым частотомером.
Таблица 2 – результаты косвенного измерения периода колебаний частотомером
|
Номер исследуемой точки |
Время счета. |
Показание частотомера, кГц |
Рассчитанное значение периода, мс |
Абсолютная неопределенность измерения периода, % |
Относительная неопределенность измерения периода, % |
Результат измерения периода |
|
4*10 |
||||||
|
1*100 |
||||||
2. Иисследование неопределенности измерения периода и частоты цифровым частотомером.
таблица 3. Ррезультаты исследования неопределенности измерения периода цифровым периодомером.
|
Номер исследуемой точки |
Положение переключателя «множитель периода» |
Положение переключателя периода счетных импульсов, икс |
Показание периодо-мера, мс |
Абсолютная неопределенность дискретизации, мкс . |
Относительная неопределенность дискретизации, % Абсолютная неопределенность измерения периода, мкс |
Относительная неопределенность измерения периода, % |
Результат измерения периода |
|
4*10 |
1 |
10-7 |
2,84 |
||||
|
4*10 |
10 |
10-5 |
2,85 |
||||
|
1*100 |
1 |
10-7 |
0,573 |
||||
|
1*100 |
10 |
10-5 |
0,574 |
Таблица 4. Результаты косвенного измерения частоты сигнал цифровым периодомером
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.