Программно управляемый частотомер

Введение В современном обществе по мере познания им природы все более возрастает роль измерений. Соответственно непрерывно увеличивается объем измерительной информации – информации о значениях измеряемых физических величин, повышаются требования к качеству и способам ее обработки и использования.Наибольшее распространение в современной науке и технике получают цифровые измерительные приборы и преобразователи, используемые для измерений, дистанционной передачи измерительной информации, в качестве промежуточных преобразователей для ввода информации в цифровые вычислительные машины и др. Основные требования, предъявляемые к средствам измерений - это высокая точность; быстродействие; возможность автоматизации процесса измерений; представление результатов измерений в форме, удобной для обработки, в том числе с помощью ЭВМ; малые габариты и вес; высокая надежность.

Разрешить проблему сочетания точности и быстродействия позволили цифровые приборы. Цифровыми измерительными приборами называются приборы, осуществляющие автоматически в процессе измерения операции квантования измеряемой величины, ее цифровое кодирование и представление результатов измерения в цифровой форме непосредственно в виде числа или кода. Отсутствие подвижных частей в приборах позволило резко увеличить их надежность и долговечность.

Представление измерительной информации в цифровой форме дает возможность обработки ее в ЭВМ. Сравнительно легко осуществляется автоматизация процесса измерений.Несмотря на схемные и конструктивные особенности, принцип построения цифровых приборов одинаков (рис.1). Рис.1: «Обобщенная структурная схема цифрового прибора» Измеряемая величина поступает на входное устройство прибора ВУ, где происходит масштабное преобразование.

С входного устройства сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь АЦП, где аналоговый сигнал преобразуется в соответствующий код, который отображается в виде числового значения на цифровом отсчётном устройстве ЦОУ. Для получения всех управляющих сигналов в цифровом приборе предусмотрено устройство управления (УУ) (на рис. 1 не показано). Входное устройство цифрового прибора устроено аналогично электронному прибору, а в некоторых конструкциях на его входе используется фильтр для исключения помех. В зависимости от принципа аналого-цифрового преобразования (АЦП) цифровые измерительные приборы разделяют на устройства прямого преобразования и компенсационные (с уравновешивающим преобразованием). Современный инженер, работающий в любой отрасли промышленности, должен уметь выбрать и назначить соответствующие устройства измерений для управления технологическим процессом, контроля качества продукции, должен знать об основных метрологических характеристиках средств измерения. 1.Назначение прибора Цифровой частотомер с программным управлением применяется на промышленных предприятиях и электротехнических лабораториях и предназначен для измерения частот в широком диапазоне.

Данный прибор может использоваться для настройки, испытаний и калибровки различного рода приемо-передающих трактов, фильтров для настройки систем связи и других устройств. 1.Технические данные • Диапазон частот 1Гц÷1МГц; • Входное напряжение 0,5÷10В; • Класс точности 0,1%; • Статическая индикация, количество разрядов не менее 3-х. • Минимальная длительность импульса входного сигнала - 5нсек. • Рабочие условия эксплуатации: • -Температура окружающей среды -30°С ÷ +50°С; • -Относительная влажность воздуха 95% при температуре до 35°С; • - Атмосферное давление 61÷103 кПа. • Среднее время наработки прибора на отказ не менее 10000 часов. 2.Принцип действия прибора Описываемый метод измерения позволяет измерять частоты с малой и постоянной погрешностью в широком диапазоне.

Измеряемый сигнал поступает на вход прибора и преобразуется в периодическую последовательность импульсов, период следования которых Тх равен периоду исследуемого сигнала.

Независимо от этой последовательности формируются первые временные ворота длительностью Δt1. Они заполняются n импульсами периодической последовательности.

Затем число n фиксируется.

Отношение Δt1/n соответствует значению T´x измеряемой частоты, а величина n/Δt1 – значению f΄x частоты. Его отклонение от значения fx определяется погрешностью дискретности, уменьшение которой и является целью применения данного метода.Рис.2: «Диаграммы работы частотомера» Одновременно формируются вторые временные ворота, такие, что их фронт соответствует импульсу последовательности, появившемуся сразу после начала первых ворот, а срез – импульсу, возникающем.