рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Режим измерения частоты

Режим измерения частоты - раздел Приборостроение, Цифровые измерительные приборы Упрощенная Структура Цч, Реализующая Режим Измерения Частоты, Показана На Рис...

Упрощенная структура ЦЧ, реализующая режим измерения частоты, показана на рис. 6.3, а, а временные диаграммы работы в этом режиме приведены на рис. 6.3, б.

Исследуемый периодический сигнал 1 (соответственно диаг­рамма 1) подается на вход усилителя-ограничителя УО, где пре­образуется в последовательность прямоугольных импульсов 2 (диаграмма 2) фиксированной амплитуды, частота которых равна частоте fx входного сигнала.

Рис. 6.3. Режим измерения частоты: а – упрощенная структура ЦЧ; б – временные диаграммы работы

Далее этот сигнал поступает на вход электронного ключа, которым управляет таймер, периодически замыкающий его на постоянный стабильный интервал времени 3 (диаграмма 3), например Т0 = 1 нс. Сформированная таким образом серия импульсов 4 (диаграмма 4) поступает на вход счетчика Сч, содержимое которого 5 в начале интервала Т0 равна нулю, а в конце интервала счета равно числу поступивших импульсов Nx. Это число прямо пропорционально измеряемой частоте fx входного сигнала:

Nx = Ent [Т0 / Тx] = Ent [Т0 fx],

Где Ent […] – оператор определения целой части выражения […]; Тx – период входного сигнала (Тx = 1/ fx); fx – частота входного сигнала.

Содержимое счетчика 5 запоминается в буферном запоминающем устройстве ЗУ и хранится там до окончания следующего цикла измерения и переписи нового результата. Одновременно результат поступает на цифровое отсчетное устройство (индикатор Ин). Если, например, в течение интервала Т0 = 1 с на вход счетчика поступило 254 импульса, то, следовательно, частота входного сигнала fx = 254 Гц. Прибор работает циклически, т.е. в начале каждого нового цикла счетчик «обнуляется». Таким образом, результат измерения периодически обновляется. Отметим, что форма периодического сигнала значения не имеет.

В реальных ЦЧ имеется несколько диапазонов измерения частоты, т.е. формируется несколько различных по длительности стабильных интервалов Т0 (например Т01 = 0,1 с; Т02 = 1,0 с; Т03 = 10 с). При работе с ЦЧ в режиме измерения частоты важным является правильный выбор диапазона, т.е. выбор интервала Т0, в течение которого происходит подсчет импульсов. Чем больше импульсов Nx поступит в счетчик (в пределах максимально возможного) на интервале Т0, тем больше будет значащих цифр результата измерения на индикаторе, тем лучше.

Общая погрешность DF результата измерения частоты fx складывается из двух составляющих: погрешности дискретности DF1 погрешности DF2, вызванной неточностью (неидеальностью) задания интервала времени Т0.

Погрешность дискретности DF1 неизбежно присутствует в любом аналого-цифровом преобразовании. Рассмотрим природу возникновения этой погрешности. Отношение Т0 / Тx может быть любым, так как частота fx входного сигнала может иметь бесконечное множество различных значений. Понятно, что в общем случае отношение Т0 / Тx – дробное число. А поскольку число импульсов Nx, подсчитываемое счетчиком, может быть только целым, то в процессе такого автоматического округления естественно и неизбежно возникает погрешность (погрешность дискретности).

Оценим возможное значение этой погрешности. При одном и том же постоянном значении интервала Т0, в зависимости от расположения (случайного) во времени входного сигнала и интервала Т0, число импульсов, приходящихся на интервал Т0, может отличаться в ту или другую сторону на единицу. На рис. 6.4, а показаны две разные ситуации при совершенно одинаковых исходных условиях (одна и та же входная частота fx, один и тот же интервал Т0): в первом случае (диаграмма 1) число импульсов, поступивших в счетчик, равно пяти, а во втором (диаграмма 2) случае число импульсов равно шести.

Рис. 6.4. Аддитивная погрешность в режиме измерения частоты:

а – возникновение; б – абсолютная и относительная погрешности

Погрешность DF1 – случайная величина, поскольку входной сигнал и сигнал таймера в общем случае никак не связаны между собой. Максимально возможное значение этой погрешности неизменно и составляет одну единицу младшего разряда – один квант:

DF1 = ± 1 импульс = ± 1 / Т0.

Таким образом, DF1 – это аддитивная погрешность, т.е. не зависящая от значения измеряемой величины – частоты fx (рис.6.4. б).

Погрешность DF2 вызвана неточностью (неидеальностью) задания интервала Т0 (рис.6.5. а).

Если бы длительность интервала Т0 имела бы строго номинальное значение, то число импульсов, поступивших в счетчик, было бы равно N1 (рис. 6.5. а). Если же интервал Т0 будет, например, несколько больше номинального и составит Т0 + DТ0, то при той же измеряемой частоте fx в счетчик поступит больше импульсов N2 > N1.

Неточность DТ0 задания этого интервала приводит к появлению мультипликативной, т.е. линейно зависящей от значения измеряемой частоты fx, составляющей:

DF2 = ± fx · DТ0 / Т0.

Рис. 6.5. Мультипликативная погрешность в режиме измерения частоты:

а – возникновение; б – абсолютная и относительная погрешности

Суммарная абсолютная погрешность DF результата измерения частоты fx и суммарная относительная погрешность δF, %, равны, соответственно:

DF = DF1 + DF2 = ± (1/ Т0 + fx · DТ0 / Т0);

δF = δF1 + δF2 = ±(1/ Т0 fx + DТ0 / Т0) · 100.

Графическая иллюстрация поведения составляющих и суммар­ных абсолютной и относительной погрешностей результата изме­рения частоты fx приведена на рис. 6.6, а и б, соответственно.

Рис. 6.6. Суммарные абсолютная (а) и относительная (б) погрешности

Видно, что чем меньше значение измеряемой частоты fx в этом режиме, тем (при постоянном интервале Т0) хуже, так как тем больше относительная погрешность δF. Для уменьшения этой по­грешности необходимо увеличивать интервал Т0, но нецелесооб­разно его делать слишком большим. Так, например, длительность интервала Т0 = 10 с уже неудобна для работы, так как значитель­ное время ожидания появления каждого нового результата (10 с) может вызвать у оператора раздражение. Для измерения сравни­тельно низких частот удобнее использовать второй режим ЦЧ – режим измерения периода (см. ниже) исследуемого входного сиг­нала Тх = 1/ fx.

Рассмотрим пример определения погрешностей результата из­мерения частоты. Предположим, известны значение интервала Т0 = 1 с и возможная погрешность его задания DТ0 = ±2 мс. Получен результат измерения частоты fx = 1 кГц. Оценим значения состав­ляющих и суммарной погрешности результата.

Значения абсолютных аддитивной DF1 и мультипликативной DF2 погрешностей, соответственно равны:

DF1 = ± 1/ Т0 = ± 1 Гц;

DF2 = fx · DТ0 / Т0 = (± 1000 · 2 · 10 – 3) / 1 = ± 2 Гц.

Значения относительных аддитивной δF1 и мультипликативной δF2 погрешностей определим обычным образом:

δF1 = (DF1 / fx) · 100 = ±(1/1000) · 100 = ±0,1 %; δF2 = (DF2 / fx) · 100 = ±(2/1000) · 100 = = ±0,2 %.

Суммарные абсолютная DF и относительная δF погрешности ре­зультата измерения частоты fx соответственно равны:

DF = DF1 + DF2 = ±3 Гц; δF = δF1 + δF2 = ±3%.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Цифровые измерительные приборы

Соотношения между разрядностью ацп длиной шкалы и разрешающей способностью в табл.. цифровые вольтметры и мультиметры.. рассмотрим устройство и некоторые особенности представи телей довольно распространенного семейства цип цифровых..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Режим измерения частоты

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
В практике электрических измерений все шире используются цифровые методы и средства преобразования, хранения, обработ­ки, передачи и представления информации. Цифровые инструменты активно вытесняют

Характеристики аналого-цифровых преобразователей
Наиболее важным и ответственным узлом любого цифрового средства измерений является аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - Analog-to-Digital Converter (ADC), поскольку именно он определяет основны

Способностью
n, бит L, число точек R 0,016 (1,6%)

Методы аналого-цифрового преобразования
При построении цифрового измерительного оборудования при­меняются различные методы и средства преобразования аналого­вой информации в цифровую, отличающиеся метрологией, поме­хозащищенностью, динам

ЦИФРОВЫЕ ЧАСТОТОМЕРЫ
Начинать изучение цифровых измерительных приборов удобно и логично с рассмотрения устройства и принципа действия само­го простого и понятного по структуре и набору основных проце­дур преобразования

Режим измерения периода
Упрощенная структура ЦЧ в режиме измерения периода приве­дена на рис. 6.7, а, а временные диаграммы – на рис. 6.7, б. В этом режиме входной периодический сигнал 1 (соотв

Выбор режима работы
При работе в широких диапазонах значений частот (или перио­да сигнала) естественно возникает вопрос, какой режим (из двух рассмотренных) целесообразно выбрать для минимизации отно­сительной погрешн

Структура цифрового вольтметра
Упрощенная структура ЦВпоказана на рис. 6.11. На вход прибора подается измеряемое напряжение U (постоянное или переменное, в частности, периодическое). Входные ц

Структура цифрового мультиметра
Цифровые мультиметры (ЦМ) - Digital MultiMeter (DMM) - это многофункциональные измерительные приборы, специально предназначенные в основном для статических измерений несколь­ких электрических (напр

Выбор приборов по метрологическим характеристикам
Если есть возможность выбрать один прибор из нескольких од­нотипных, подходящих по диапазонам измерений и основным эксплуатационным характеристикам, то, прежде всего, следует руководствоваться метр

Выбор диапазона измерения
От правильного выбора диапазона измерения в значительной мере зависят достоверность результатов измерения (регистрации) и эффективность работы в эксперименте. Выбор нужного диапазо­на может выполня

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги