Лабораторная работа №3.
Измерение частоты и периода электрических сигналов
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:Получение навыков измерения частоты и периода электрических сигналов. Знакомство с устройством и характеристиками резонансного и электронно-счетного частотомеров.
РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
1. Запустите программу лабораторного практикума и выберите лабораторную работу № 3 «Измерение частоты и периода электрических сигналов». На рабочем столе компьютера автоматически появится модель лабораторного стенда с моделями средств измерений и вспомогательных устройств (рис.1)
2. Ознакомьтесь с расположением моделей отдельных средств измерений и других устройств на рабочем столе. Включите модели средств измерений и опробуйте их органы управления. В процессе опробования установите регулятор напряжения на выходе генератора в среднее положение и зафиксируйте частоту выходного сигнала. После того, как показания цифрового частотомера установятся, настройте резонансный контур резонансного частотомера на максимум отклика. Далее, изменяя частоту сигнала на выходе генератора, проследите за изменениями показаний частотомеров.
3. После того, как Вы убедитесь в работоспособности приборов, подготовьте к работе модели частотомеров и модель генератора сигналов.
− Включите частотомеры.
− Включите генератор сигналов и установите ручку регулятора выходного напряжения в крайнее левое положение (амплитуда выходного сигнала равна нулю).
4. Приступите к выполнению лабораторной работы.
Задание 1 Измерение частоты гармонического сигнала резонансным частотомером
a.) Установите амплитуду выходного сигнала генератора, равной примерно 2В, а частоту выходного сигнала генератора, равной примерно 50 кГц.
б.) Включите резонансный частотомер и выберите подходящий предел измерения.
в.) Подключите с помощью КУ вход резонансного частотомера к выходу генератора.
г.) Измерьте резонансным частотомером частоту гармонического
сигнала. В процессе измерений подберите такое положение ручки плавной регулировки настройки резонанса колебательного контура, при котором показания индикатора будут максимальными.
д.) Запишите в отчет показания резонансного частотомера, а также сведения о его классе точности.
Задание 2 Измерение частоты гармонического сигнала цифровым частотомером
a.) Включите цифровой частотомер в режиме измерения частоты и выберите время счета, равным 0,01 секунде.
б.) Оставляя неизменными амплитуду и частоту сигнала на выходе генератора, установленные при выполнении задания по п. 5.4.а, подключите с помощью КУ вход частотомера к выходу генератора.
в.) Снимите показания частотомера.
г.) Запишите в отчет показания цифрового частотомера, а также сведения о его классе точности.
д.) Оставляя неизменными амплитуду и частоту сигнала на выходе генератора, повторите измерения, выбирая время счета, равным последовательно 0,1 с, 1 с и 10с.
е.) Запишите показания цифрового электронно-счетного частотомера в отчет.
ж.) Выполните измерения согласно п.п. (а – е) задания, последовательно устанавливая частоту сигнала на выходе генератора, равной 5 кГц, 1 кГц, 500 Гц, 50 Гц и 10 Гц.
Задание 3 Измерение периода гармонического сигнала цифровым частотомером
a.) Установите амплитуду выходного сигнала генератора, равной примерно 2В, а частоту выходного сигнала генератора, равной примерно 10 Гц.
б.) Подключите с помощью КУ вход цифрового частотомера к выходу генератора.
в.) Включите цифровой частотомер в режиме измерения периода и выберите период меток времени, равным 1 мс, а множитель периодов, равным 100.
г.) Снимите показания цифрового частотомера.
д.) Запишите показания цифрового частотомера в отчет.
е.) Оставляя неизменными амплитуду и частоту сигнала на выходе генератора, повторите измерения, выбирая период меток времени, равным последовательно 0,1 мс и 10 мкс.
ж.) Запишите показания цифрового частотомера в отчет.
з.) Выполните измерения согласно п.п. (а – ж) задания, последовательно устанавливая частоту сигнала на выходе генератора, равной 50 Гц, 500 Гц, 5 кГц и 50 кГц.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В каком диапазоне частот выполняются измерения частоты периодических электрических сигналов?
2. Каковы достоинства резонансного метода измерения частоты?
3. Какие частотомеры обладают наибольшей точностью?
4. Какова основная причина возникновения погрешностей при измерении частоты с помощью осциллографа?
5. В каком диапазоне значений частот удобно использовать для измерений цифровой частотомер? Как в этом случае погрешность измерений зависит от значения измеряемой частоты?
6. В каком диапазоне значений длительности периодов удобно использовать для измерений цифровой частотомер? Как в этом случае погрешность измерений зависит от длительности измеряемого периода?
7. Как нормируется класс точности цифровых частотомеров?
8. Какой частотомер дает возможность производить измерения в гигагерцовом диапазоне частот?
9. Какова инструментальная погрешность конденсаторных частотомеров? Чем она определяется?
10. Каким образом при использовании цифровых частотомеров удается достичь высокой точности измерений как в области высоких, так и в области низких частот? В каком диапазоне частот погрешность таких измерений максимальна (минимальна)?