Измерение частоты периодического сигнала

Применение тех или иных средств и методов измерения частоты определяется прежде всего требуемой точностью и диапазоном измеряемой частоты. При измерении частоты в узком диапазоне (45-55; 450-550 Гц ;… до 2500 Гц) рекомендовано применять электродинамические и электромагнитные частотомеры. Класс точности таких частотомеров 1; 1,5; 2; 2,5. Для измерения низкой и высокой частоты в узких диапазонах применяют резонансные частотомеры, различного конструктивного исполнения. Погрешность измерения в этом случае можно снизить до (0,05-0,1)%. Для измерения частот в широком диапазоне (10Гц-10 МГц) могут применяться электронные аналоговые частотомеры.

Цифровой (дискретного счета) метод измерения частоты реализован в цифровых частотомерах. Принцип действия цифрового частотомера основан на измерении частоты в соответствии с ее определением, т. е. на счете числа импульсов за интервал времени Измерение частоты периодического сигнала , именуемым временем счета. Данные приборы удобны в эксплуатации, имеют широкий диапазон измеряемых частот (от нескольких герц до сотен мегагерц) и позволяют получить результат измерения с высокой точностью (относительная погрешность измерения частоты Измерение частоты периодического сигнала Измерение частоты периодического сигнала ). Погрешность измерения частоты цифровым частотомером сопровождается систематической и случайной погрешностью. Систематическая погрешность в основном обусловлена долговременной нестабильностью кварцевого генератора и не превышает величины Измерение частоты периодического сигнала . Ее можно уменьшить путем термостатирования кварца и за счет введения в схему кварцевого резонатора системы автоподстройки частоты. Случайная погрешность определяется погрешностью дискретизации.

Суммарная относительная погрешность измерения частоты с помощью цифрового частотомера может быть пронормирована в процентах согласно формуле

Измерение частоты периодического сигнала (1)

где Измерение частоты периодического сигнала -измеряемая частота, Гц.

Измерение частоты периодического сигнала — время счета, с.

Отсюда следует, что суммарная относительная погрешность измерения из-за погрешности дискретизации увеличивается по мере уменьшения измеряемой частоты Измерение частоты периодического сигнала. При достаточно малой частоте Измерение частоты периодического сигналаона может превзойти допустимое значение даже при максимальном времени счетаИзмерение частоты периодического сигнала , которое в цифровых частотомерах обычно не превышает 1 или 10 с. В этом случае целесообразно измерить период Измерение частоты периодического сигнала, а затем вычислить искомую частоту Измерение частоты периодического сигнала .

Косвенное измерение частоты (через период Измерение частоты периодического сигнала) позволяет значительно уменьшить погрешность по сравнению с прямым измерением частоты Измерение частоты периодического сигнала. Диапазон измеряемых частот цифровыми частотомерами колеблется от 0,01 ГЦ до 200МГц и ограничивается снизу погрешностью дискретизации, а сверху конечным быстродействием используемых счетчиков-делителей.

Для измерения частоты электрических сигналов широко применяются электронно-лучевые осциллографы (ЭЛО), позволяющие визуально наблюдать форму исследуемого сигнала. Полоса пропускания современных универсальных осциллографов составляет 300-400 МГц. В универсальном осциллографе возможна реализация двух методов измерения частоты и периода электрического сигнала ,с помощью линейной и круговой развертках. При линейной развертке периодического сигнала используют известные значения коэффициента развертки Измерение частоты периодического сигнала . Наблюдая на экране осциллографа устойчивое изображение сигнала измеряют линейный размер Измерение частоты периодического сигнала (в делениях) изображения по оси X, соответствующий измеряемому периоду, а затем определяют его по формуле

Измерение частоты периодического сигнала(2)

Частота Измерение частоты периодического сигналаопределяется выражением Измерение частоты периодического сигнала . Погрешность измерения частоты и периода при этом определяется по формуле

Измерение частоты периодического сигнала (3)

где Измерение частоты периодического сигнала -погрешность коэффициента развертки;

Измерение частоты периодического сигнала — погрешность нелинейности развертки;

Измерение частоты периодического сигнала — визуальная погрешность измерения длительности.

Для осциллографа С1-77 можно принять Измерение частоты периодического сигнала ; Измерение частоты периодического сигнала ; а Измерение частоты периодического сигнала (в процентах) определяется выражением

Измерение частоты периодического сигнала ,(4)

где Измерение частоты периодического сигнала – толщина линии изображения на экране осциллографа, дел.

При круговой развертке периодического сигнала на электронном осциллографе его частота может быть измерена путем наблюдения неподвижных фигур Лиссажу, по форме которых можно определить неизвестную частоту Измерение частоты периодического сигнала,сравнивая ее с известной частотой Измерение частоты периодического сигнала. При подаче напряжения неизвестной (измеряемой) частотыИзмерение частоты периодического сигналана вход У осциллографа, а напряжения известной частоты Измерение частоты периодического сигнала— на вход X, получают неподвижную или медленно меняющуюся фигуру Лиссажу, проводят через нее две касательные (горизонтальную и вертикальную) и подсчитывают значение измеряемой частоты Измерение частоты периодического сигналапо формуле

Измерение частоты периодического сигнала ,(5)

гдеИзмерение частоты периодического сигналаиИзмерение частоты периодического сигнала— число точек касания фигуры с горизонтальной и вертикальной касательной соответственно.

Погрешность измерения частоты при этом способе определяется стабильностью генератора известной частоты Измерение частоты периодического сигнала .

Случайные записи:

Частота сигнала и характерное время прибора


Похожие статьи:

Добавьте постоянную ссылку в закладки. Вы можете следить за комментариями через RSS-ленту этой статьи.
Комментарии и трекбеки сейчас закрыты.