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

25 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

83343. Вживання прикметників для всебічної характеристики предметів 57.5 KB
  Закріплювати знання учнів про відмінювання прикметників, удосконалювати вміння визначати рід, число, відмінок прикметників у реченнях, добирати синоніми та антоніми до них. Розвивати вміння вживати прикметники в мовленні ля повнішого розкриття думки, характеристики предметів...
83344. Відмінювання іменників. Орудний відмінок іменників жіночого роду 552.5 KB
  Формувати вміння вживати в усному і писемному мовленні іменників жіночого роду з нульовим закінченням в Орудному відмінку; розвивати зв’язне мовлення, увагу, пізнавальну самостійність; виховувати ретельне ставлення до вивчення української мови, любов до рідного краю, бережливе ставлення до свого здоров’я.
83345. Підсумковий урок по темі «Речення» 38.5 KB
  Що таке речення Які бувають речення за метою висловлювання Які бувають речення за емоційним забарвленням Що таке граматична основа речення На що вказує підмет На які питання відповідає Що виражає присудок На які питання відповідає Які ще члени речення ви знаєте На які питання...
83346. Узагальнення вивченого про іменник 62 KB
  Команди для участі в КВК готові Команда Веселий Іменник Ми команда Веселий іменник друзі. Запитання для команди Веселий Іменник Віра власна чи загальна назва Якщо ім’я Віра то власна. Голуб назва істоти чи неістотиістота Скільки відмінків у іменників 7 На яке питання відповідає орудний відмінок...
83348. Однорідні члени речення «Спогади про літо» 777 KB
  Мета: розширити знання дітей про члени речення ознайомити з однорідними членами речення їхніми характерними ознаками вчити визначати в реченні однорідні члени; розвивати вміння уважно слухати й аналізувати речення; творче мислення; виховувати шанобливе ставлення до хліба інтерес до народних традицій.
83349. Написання не з дієсловами. Спостереження за зв’язком дієслова в реченні з іншими частинами мови 348.5 KB
  Чи любить Яринка прокидатися зранку Що вона запитала у дідуся Що порадив дідусь Чи послухає поради дідуся Яринка Давайте спробуємо сьогодні довести що праця навчання наполегливість необхідні в житті людини. Для початку з’ясуємо яка орфограма в імені Яринки велика буква Яким звуком починається слово...
83350. Повторення та узагальнення вивченого про дієслово як частину мови 154 KB
  Мета: Узагальнити знання про ознаки дієслова удосконалювати вміння розрізняти часові форми дієслова закріплювати навички правопису не з дієсловами. Вміння визначати до якої дієвідміни та особи належать дієслова. Обладнання: стіл накритий вишитою скатертиною на якому розміщені паска писанки...
83351. Вправи на вживання різних відмінкових форм прикметників 351 KB
  Мета: Закріпити знання про відмінювання прикметників у множині. Вчити школярів правильно вимовляти і записувати форми прикметників у множині, вживати на письмі закінчення прикметників, орієнтуючись на кінцевий приголосний звук основи.