8429

Измерение параметров импульсных сигналов методом дискретного счёта

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Измерение параметров импульсных сигналов методом дискретного счёта. Цель работы: - изучение метода дискретного счёта - изучение принципа действия цифрового частотомера - приобретение навыков работы с измерительной аппаратурой. Используемая аппарат...

Русский

2013-02-11

190 KB

27 чел.

Измерение параметров импульсных сигналов методом дискретного счёта.

Цель работы:

- изучение метода дискретного счёта;

- изучение принципа действия цифрового частотомера;

- приобретение навыков работы с измерительной аппаратурой.

Используемая аппаратура:

1. Электронно-счётный частотомер.

2. Генератор импульсных сигналов (ГИС) Г5-54.

Основные метрологические характеристики генератора импульсных сигналов

Г5-54:

1. Прибор выдаёт видеоимпульсы переключаемой полярности прямоугольной формы в диапазоне длительностей основных импульсов от 0,5 до 1000 мкс.

2. Длительность основных импульсов () регулируется плавно-ступенчато (8 поддиапазонов) от 0,1 до 1000 мкс. И устанавливается в пределах:

0,1-0,3; 0,3-1,0; 1-3; 3-10; 10-30; 30-100; 100-300; 300-1000 мкс.

Основной диапазон регулировки при скважности более 5. Погрешность установки длительности основных импульсов в основном диапазоне не превышает (0,1+0,03мкс).

3. Максимальная амплитуда основных импульсов  на внешней нагрузке 500 Ом с параллельной емкостью 50 пФ не менее 50 В.

4. Частота повторения импульсов () при внутреннем запуске регулируется плавно-ступенчато (8 поддиапазонов) от 0,01 до 100 кГц и устанавливается в приделах:

0,01-0,03; 0,03-0,1; 0,1-0,3; 0,3-1,0; 1-3; 3-10; 10-30; 30-100 кГц.

5. Внешний запуск прибора обеспечивается:

а) импульсами длительностью от 0.3 до 5 мкс  с амплитудой от 1 до 20 В при частоте повторения до 100 кГц и длительностью фронта не более 0,3 мкс;

б) синусоидальным напряжением амплитудой от 5 до 20 В при частоте 0,05 до 100 кГц.

Основные метрологические характеристики электронного частотомера Ч3-34А:

1. Измерение частоты импульсного сигнала (А) любой полярности от 10 Гц до 20 МГц. Чувствительность не хуже 0,2 В.

2.Измерение синусоидального сигнала (А) в диапазоне от 10 Гц до 20 МГц. Чувствительность не хуже 60 мВ.

2.Коэффициент ослабления входного аттенюатора входа «А» - 1:1; 1:10 и 1:100. Погрешность ослабления не превышает  30%.

Погрешности:

1. Основная относительная погрешность:

, где

- основная относительная погрешность внутр. кварц. генератора,

- измеряемая частота,

- время счета.

2. Дополнительная относительная погрешность

,

- дополнительная относительная погрешность внутреннего кварцевого генератора.

3. Погрешность измерения периода в пределах:

а) при синусоидальном сигнале

,

б) при импульсном сигнале:

,

где nкоэффициент умножения.

Схема соединения приборов при измерениях:

Осциллограмма исследуемого сигнала:

Таблицы результатов измерений и обработки данных:

Таблица 1.1

, Гц

, Гц

, Гц

, %

Таблица 1.2

, Гц

, мс

, мс

, мс

, %

                      Таблица 1.3

, Гц

, мкс

, мкс

, мкс

, %

Соотношения:

;  ;     

;

не выполняются, в подтверждения приведу таблицу значений:

Таблица 1.4

, Гц

, Гц

, Гц

, %

, %

, мс

, мс

, %

, %

  

Выводы: В лабораторной работе были проведены измерения параметров, а именно частота следования, период повторения и длительность, импульсных сигналов методом дискретного счёта. Сравнение абсолютной ; и относительной ; погрешности измерения с максимальными значениями абсолютной и относительной погрешности показало, что полученные результаты далеки от действительных значений измеряемой физической величины. Среди причин, которые повлияли на результат можно назвать следующие: длительный срок службы используемой аппаратуры, длительный срок без поверки, что привело к изменению метрологических характеристик. Также не результат измерений повлияли субъективные погрешности. В процессе подготовки и выполнения работы был изучен метод дискретного счёта, который позволяет проводить измерение средней частоты периодического сигнала.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Приведите структурные схемы и поясните принцип действия цифрового частотомера в режимах измерения частоты и периода сигналов.

  Измерение частоты () и периода х) синусоидального напряжения цифровым методом основано на реализации двух операций, а именно на преобразовании исследуемого сигнала в последовательность кратковременных-(счётных) импульсов той же частоты и на счете числа   этих импульсов за известный, строго определённый интервал времени  (время счёта). Первую операцию осуществляют схемами, получившими название формирующих устройств (формирователей), вторую – универсальными декадными счётчиками. При измерении частоты интервала времени  формируют из высокостабильных колебаний, создаваемых в приборе. Выбор частоты  образцовых колебаний определяется удобством перевода числа , зафиксированного счётчиком, в величину искомой частоты, выраженную в герцах. Приборы допускаю использование внешних источников образцовых колебаний с большей стабильностью частоты.

  Представленная структурная схема обеспечивает два варианта (режима) измерения частоты. В первом строб-импульс формируется из образцовых колебаний. При этом измеряемый сигнал поступает на вход 1, во втором – строб-импульс формируется из колебаний известной частоты, а счётные импульсы – из образцового напряжения. В этом случае исследуемый сигнал поступает на вход 2.

2.   Какие импульсы называются счётными?

Счётными называются импульсы, с известным образцовым периодом следования (период << интервала), которые заполняют измеряемый интервал времени.

Метод последовательного счета. Измерение заключается в сравнении измеряемого интервала времени Δtx с дискретным интервалом, воспроизводящим единицу времени. Для этого измеряемый интервал Δtx заполняется импульсами с известным образцовым периодом следования Tобр<<tx, т. е. интервал преобразуется в отрезок периодической последовательности импульсов, число m которых, пропорциональное Δtx, подсчитывается. Импульсы, заполняющие интервал Δtx, принято называть счетными и обозначать период их следования Tсч. Таким образом,   

Δtx = m ·Tсч.   

3. В каких случаях целесообразно измерять не частоту, а период сигнала?

В тех случаях, когда погрешность или время счёта становятся чрезмерно большими (например,  >10 с).

4. Какие частоты (низкие или высокие) измеряются частотомером более точно при одинаковом времени счета?

Исходя из формулы: , очевидно, что при одинаковом времени счёта более точно измеряются высокие частоты.

5. Чем определяется граничная частота цифрового частотомера, выше которой целесообразно измерять частоту, а ниже период?

 

Граничная частота, при которой оба способа измерения с точки зрения погрешности дискретности эквивалентны, определяется из соотношения

, где  и  - величины постоянные для данного прибора.

6. Укажите источники погрешностей при измерении частоты методом дискретного счета и пути уменьшения погрешности измерения.

Относительная погрешность измерения периода гармонических колебаний определяется тремя составляющими: относительной погрешностью из-за нестабильности частоты  кварцевого генератора
, относительной погрешностью дискретности  и относительной погрешностью , обусловленной внешними шумами, поступающими вместе с измеряемым сигналом.
Существует четыре способа уменьшения погрешности дискретности при измерении частоты:
1) увеличение длительности временных ворот, т. е. продолжительности измерения;
2) увеличение числа импульсов, заполняющих временные ворота, достигаемое умножением частоты исследуемого сигнала;
3) способ, в котором учитывается случайная природа погрешности дискретности и предполагается проведение многократных наблюдений (единичных измерений) и усреднение их результатов;
4) непосредственное измерение периода исследуемого сигнала с последующими вычислениями числового значения, обратного результату измерения периода.  

7. Перечислите функциональные возможности цифровых частотомеров.
  
Цифровые (электронно-счётные) частотомеры, как правило, представляют собой многофункциональные приборы: помимо частоты, они измеряют период периодического сигнала, длительность импульса, интервалы времени, заданные двумя короткими импульсами, отношение частот двух сигналов, разность частот и т.д.
 

Литература

1. Электрорадиоизмерения / В. И. Винокуров, С. И. Каплин, И. Г. Петлин; под ред. В. И. Винокурова. – М.: Высш. Шк., 1986. – 349 с.



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

56248. Михаил Ломоносов 109 KB
  Цель урока занятия: познакомить учащихся с жизнью научной деятельностью гражданской позицией Ломоносова; дать представление о Ломоносове как о выдающейся личности своего времени.
56249. МЫ ТАКИЕ РАЗНЫЕ 79 KB
  Появляются веселые дети. Лучше придумаем мы какую-нибудь веселую историю А лучше сказку расскажем чтобы совсем не страшно было Например я очень люблю сказку Курочка ряба Вот ее то мы вам и покажем...
56250. Сценарий открытого урока в средней школе «День учителя» 32.5 KB
  Здравствуйте дети Сегодня 5 октября все учителя отмечают свой профессиональный праздник День учителя И мы ученики старших классов в этот прекрасный день решили сделать им подарок.
56251. Сценарий урока английского языка по теме "Holidays" ("Праздники") 61 KB
  Ведущая идея занятия: Актуализировать, дополнить и совершенствовать произносительные, лексические и грамматические знания по разговорной теме “Holidays”; совершенствовать лексико-грамматичсекие навыки диалогической речи.
56254. Домики, которые построила природа 29.5 KB
  Формировать УУД: универсальные учебные действия УУД Личностные УУД: радость общения красотой окружающего мира формирование навыков работы материалами умение использовать цвет для достижения своего замысла; повышение культуры речевого общения развитие способностей к творческому самовыражению.
56255. Виховний захід Студенти - це такий народ 49.5 KB
  Життя продовжується а студентське життя прекрасне Облич подій знайомих коло перед очима постає Ти прожив із нами коледж іще одне життя своє. Відомий французький письменник Віктор Гюго говорив: Життяквітка кохання – мед із неї А американський письменник Теодор Драйзер писав: У коханні головне – несподівано з’явитися і вчасно зникнути Ви хлопці такі не романтичні не можете мислити як поети. А я думаю що любов до себе рідного – от той казковий роман який триває все життя. Це життя.
56256. Внедрение здоровьесберегающих технологий в семье 116 KB
  Здоровье детей катастрофически падает и мы вправе поставить вопрос: Что для нас важнее их физическое состояние или обучение Ещё А. А что происходит в нашей школе сегодня В последние годы наблюдается значительное ухудшение здоровья населения Украины...