Опыт заключается в измерении частоты напряжения, снимаемого с выхода внешнего генератора или с выхода ГИ макета (по указанию преподавателя) и оценке погрешности измерения частоты.
Измерение частоты с помощью ЦЧ основано на подсчете с помощью счетчика импульсов числа периодов (колебаний) входного сигнала в течение строго фиксированного интервала времени Tи, т.е. в этом режиме измерение состоит в сравнении образцового интервала времени Tи с количеством периодов измеряемой частоты Tx, которые уложатся в интервал Tи.
Структурная схема частотомера изображена на рис. 4.4.
Сигналы измеряемой частоты fx=1/Tx – поступают на формирователь Ф, преобразующий различные по форме и амплитуде сигналы в импульсы прямоугольной формы с определенной амплитудой, длительностью и частотой, равной fx. Эти импульсы через электронный ключ К поступают на СИ, который подсчитывает их. Ключ К открывается на строго определенное время Tи – время измерения. Интервал Tи в виде прямоугольного импульса формируется источником (датчиком) эталонных интервалов времени, состоящим из кварцевого генератора стабильной частоты ГСЧ, ДЧ и формирователя прямоугольного импульса (ФПИ), формирующего импульс длительностью Tи, равной периоду выходных сигналов ДЧ. Длительность Tи может быть выражена как
.
где T0 – период следования импульсов с ГСЧ; Kд – коэффициент деления ДЧ. Поэтому время измерения Tи может изменять оператор путем изменения коэффициента деления ДЧ переключателем "Время измерения".
Число импульсов Nх , поступивших в СИ за время Tи,
.
Оно индицируется на ЦОУ.
Время измерения Tи в ЦЧ может быть выбрано равным 1 с или десяти кратным секунде. Тогда число Nх будет представлять собой частоту fх, выраженную в Гц (при Tи = I с).
Погрешность измерения частоты будет определяться двумя
составляющими: 1) погрешностью от нестабильности образцового интервала Tи; 2) погрешностью квантования или дискретности, обусловленной тем, что в интервал Ти в общем случае уложится нецелое число периодов Tx измеряемой частоты. Первая составляющая погрешности определяется нестабильностью частоты кварцевого ГСЧ. Её относительное значение 
10–7 – 10–9, поэтому ею можно пренебречь, так как вторая составляющая значительно больше и в основном определяет погрешность измерения частоты. Причиной погрешности квантования является некратность интервала Tи и периода Tx, которым квантуется интервал Tи. Так как в худшем случае интервал времени Nx·Tx может отличаться от сравниваемого с ним интервала Tи на величину ±Tx, то максимальное значение относительной погрешности квантования может быть найдено:
(4.1)
Из выражения (4.1) следует, что для обеспечения малой погрешности этот режим работы ЦЧ целесообразно использовать для измерения сравнительно высоких частот.
 |
