V. Произвести оценку показателей нестабильности частоты каждого генератора.

5.1. Выбрать программу «Вычисление вариаций….vi». Воспользовавшись изображением папки в правом краю окна «Имя txt-файла со значениями частот», показывающего путь выбора нужного файла, в этом окне выбрать нужный файл, где ранее были записаны результаты измерений, полученные в ходе экспериментов. Запустить выбранную программу.

5.2. Аналогично запустить программу «Обработка данных…vi».

5.3. Построить (скопировать в отчёт полученные с помощью программы) графики снятых значений (т.е. точечных оценок) частоты, как функцию от времени:

- для каждой серии измерений (всего было проведено 16 серий);

- длительного (около 3 часов) эксперимента, данные которого получены у преподавателя.

5.4. В каждой из серий измерений вычислить (записать в отчёт полученные с помощью программы) значения математического ожидания (МО), среднеквадратического отклонения (СКО) и относительного СКО.

5.5. В каждой из серий измерений найти (скопировать в отчёт полученные с помощью программы) вариацию Аллана и вариацию Адамара (Hadamard) как функцию от времени между отсчётами.

5.6. В каждой из серий измерений полученный график точечных оценок частоты аппроксимировать (скопировать в отчёт аппроксимацию, полученную с помощью программы) прямой линией, используя метод наименьших квадратов (МНК).

5.7. В каждой из серий измерений вычислить (скопировать в отчёт полученные с помощью программы) флуктуации (т.е. отклонения точечных оценок от аппроксимирующей прямой линии).

5.8. В каждой из серий измерений вычислить (скопировать в отчёт полученные с помощью программы) СКО и относительное СКО флуктуаций.

5.9. Для каждой серии измерений построить (скопировать в отчёт полученные с помощью программы) гистограмму флуктуаций частоты и график нормального закона для полученных значений МО и СКО.

5.10. Для каждой серии измерений по критерию Х² проверить: соответствует ли полученное распределение (гистограмма) нормальному закону (закону Гаусса).

5.11. Для каждой серии измерений, проведенных с помощью частотомера Ч3-85, вычислить интервальные оценки значений частоты, используя данные о предельно допускаемой погрешности этого частотомера, взятые из его технической документации.

5.12. Для измерений частотомером Ч3-85 построить график интервальных оценок частоты, как функцию от времени.

5.13. Для каждого генератора построить два графика (при использовании двух разных частотомеров) зависимости относительной СКО флуктуаций частоты от времени счёта (длительности единичного измерения).

VI. Произвести анализ нестабильности частоты каждого генератора и ответить на следующие вопросы (ОТВЕТЫ ЗАПИСАТЬ В ОТЧЁТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ):

6.1. Какой вид имеет изменение частоты во времени для каждого из четырёх проведенных экспериментов? Какими зависимостями можно хорошо аппроксимировать это изменение в каждом из этих экспериментов?

6.2. Какова длительность «выбега частоты» (большого долговременного изменения частоты сразу после включения генератора)?

6.3. Какими зависимостями можно хорошо аппроксимировать изменение частоты после окончания «выбега частоты» (в установившемся режиме)?

6.4. Как значения кратковременных изменений (флуктуации) частоты соотносятся с долговременными изменениями (дрейфом) частоты во время «выбега частоты» и в установившемся режиме?

6.5. Как относительное СКО флуктуаций частоты зависит от времени Т счёта (длительности единичного измерения)?

6.6. Имеет ли смысл указание значения СКО флуктуаций частоты без указания длительности единичного измерения?

6.7. Зависят ли показатели нестабильности от времени после включения генератора?

6.8. Как относительное СКО флуктуаций соотносится с относительной погрешностью частотомера Ч3-85?

6.9. Какой генератор из исследованных в ходе экспериментов более стабилен по частоте? Обоснуйте ответ, сравнив значения их показателей.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое неопределенность результата измерений?
2. Что такое точечная и интервальная оценка измеряемого значения?
3. От чего зависит ширина доверительного интервала при интервальной оценке результата измерения?
4. Приведите и поясните алгоритм нахождения результата многократных измерений.
5. Что такое частота? Какие разновидности частоты применяются на практике?
6. Как определяются и измеряются разные виды частоты?
7. Перечислите основные принципы действия цифровых измерителей частоты.
8. Почему нельзя реализовать измерение частоты в данный момент времени?
9. Что такое кратковременная нестабильность и долговременная нестабильность частоты?
10. Почему важна стабильность частоты опорных генераторов?
11. Перечислите показатели для оценки кратковременной нестабильности и долговременной нестабильности частоты. Какие из них использовались в данной лабораторной работе?
12. Приведите выражения для нахождения СКО и относительного СКО флуктуаций.
13. Приведите выражение для нахождения вариации Аллана.
14. Приведите выражение для нахождения вариации Адамара (Hadamard).
15. Чем по смыслу вариация Аллана отличается от вариации Адамара?
16. Что откладывается по горизонтальной оси на графике вариации Аллана и вариации Адамара?
17. Приведите выражение для нахождения долговременной нестабильности.
18. В чём состоит суть метода наименьших квадратов?
19. Для чего метод наименьших квадратов применялся в данной лабораторной работе?
20. Для чего в данной лабораторной работе применялось построение гистограмм?
21. В чём заключается проверка гипотезы о законе распределения с помощью критерия Пирсона?
22. Какую ошибку при проверке гипотезы называют ошибкой первого рода и какую – ошибкой второго рода?
23. Из каких соображений задаются уровнем значимости (доверительной вероятностью)?
24. Какой порядок имеют значения основных параметров нестабильности частоты кварцевых опорных генераторов?
25. Перечислите слагаемые погрешности измерения частоты цифровым частотомером Ч3-85.
26. Чему приблизительно равно значение относительной неопределенности измерения частотомером Ч3-85?