Техника физического эксперемента (конспект) (стр. 3 из 14)
Поняття частоти і фази відноситься тільки для гармонічного сигналу. Для періодичного сигналу – це частота першої гармоніки (1/Т).
Типи:
1. Стандарти частоти і часу (Н2, Rb, Cs – стандарти ).
2. Приймачі сигналів еталонних частот і компараторів.
3. Перетворювачі частоти сигналів ( подільники частоти ), щоб перенести стандарти частоти в той діапазон, де використовуються вимірні прилади.
4. Резонансні частотоміри ( НВЧ ).
5. Цифрові частотоміри.
6. Вимірювачі інтервалів часу ( низькі, інфранизькі частоти ).
В даний час цифрові частотоміри дають відносну похибку 10-8 … 10-10. Резонансні аналогові частотоміри на НВЧ діапазоні: 10-3…10-4. Гетеродинні частотоміри практично не використовуються. Але гетеродинування використовується для перенесення спектра високих частот в більш низькочастотний діапазон, і вимірювання їх допомогою звичайних цифрових частотомірів.
8. Метод фігур Лісажу для вимірювання частоти.
Коли на Х і Y подати різні частоти, то утворяться складні фігури в залежності від співвідношення частот і фаз. По кількості перетинів визначаємо невідому частоту.
Точність вимірювання визначається точністю еталонного генератора
Табл. Фігури Ліссажу.
| φ | Відношення частот | ||||
| 1/1 | 2/1 | 3/1 | 3/2 | 4/3 | |
| 0° |  |  |  |  |  |
| 90° |  |  |  |  |  |
Такий метод доцільно використовувати, коли відношення частот не більше 10.
На низьких частотах, коли фігура обертається повільно
9. Резонансні частотоміри, їх типи, параметри.
Використовується явище електор-магнітного резонансу, коли невідому частоту подають на еталонний контур.
Один параметр постійний ( L ), а інший можна регулювати.
Похибку можна зменшити в декілька разів, якщо вимірювання проводити на крутих фронтах.
В області НВЧ контур представляє собою об’ємний резонатор, розмір якого змінюється.
Існує 2 схеми з еталонними резонаторами.
Схема по мінімуму.
При резонансі енергія відбивається від площини.
Фіксація по максимуму.
10. Метод послідовного відліку в цифрових частотомірах, складові похибки цифрового частотоміра.
Точність вимірювання визначається :
a. нестабільність кварцового генератора ( відносна похибка
або 
за рік)b. Дискретність відліку – найбільша складова похибки
обумовлена випадковістю спів падання початку і кінця серб імпульсуc. Нестабільність спрацювання формуючого пристрою 1 в наслідок наявності вхідних шумів , в даному несуттєва , оскільки на протязі часу відліку ця складова інтегрується , чим більше відношення сигнал – шум , тим менша ця нестабільність.
Оскільки задаючи генератор в середині приладу ми можемо встановити великі відношення сигнал – шум , нестабільність фронтів строб - імпульсу можемо не враховувати .
Чим більша вимірювана частота , тим більша вимірювана точність.Один із методів підвищення точності – помноження вхідної частоти .
На низьких частотах можемо взяти Тв=10с , звідси
=0,1/fx , fx = 0,1/ 
, можемо знайти та задати певне значення похибки .Частотоміром доцільно вимірювати частоти більші одиниць , десятків кГц , щоб забезпечити похибку
~ 10 -411. Структурна схема і робота електронного частотоміра в режимі вимірювання частоти.
Принцип роботи полягає в тому, що:
1. із сигналу, частоту якого необхідно виміряти, формуються короткі відлікові імпульси.
2. формулюється інтервал відліку ( високостабільний інтервал ).
3. необхідно підрахувати відлікові імпульси на протязі інтервалу відліку
Інтервал відліку – високо стабільний.
Структурна схема електронного частотоміра у режимі вимірювання частоти
ФП – формуючий пристрій
ДП – двійковий лічильник
БК – блок керування
ЦІ – цифровий індикатор
Гц – високо стабільна.12. Вимірювання низьких і інфранизьких частот електронним частотоміром.
На низьких і інфра-низьких частотах – вимірювання частоти на пряму не доцільне , оскільки виникає досить висока похибка вимірювання , тому замість вимірювання частоти – вимірюють період сигналу , а частоту його знаходять як оберненою до періоду .
Загальна схема самого пристрою залишається незмінно , але змінюється спосіб під єднання зовнішніх пристроїв :
· Кварцовий генератор приєднуємо до входу формуючого пристрою 1 (ФП1) через вхідний пристрій 1 (ВП1)
· Вхідний сигнал подаємо на вхідний пристрій 2 (ВП2)
Чим менша частота - тим точніше вимірюється період Тх
Дима Мулькин
13.Вимірювання періоду електронним частотоміром. Складові похибки вимірювання.
На низьких і інфра-низьких частотах – вимірювання частоти на пряму не доцільне , оскільки виникає досить висока похибка вимірювання , тому замість вимірювання частоти – вимірюють період сигналу , а частоту його знаходять як оберненою до періоду .
Загальна схема самого пристрою залишається незмінно , але змінюється спосіб під єднання зовнішніх пристроїв :
· Кварцовий генератор приєднуємо до входу формуючого пристрою 1 (ФП1) через вхідний пристрій 1 (ВП1)
· Вхідний сигнал подаємо на вхідний пристрій 2 (ВП2)
Чим менша частота - тим точніше вимірюється період Тх
Підвищення точності - можна досягти шляхом помноження частоти f0
Похибки :
· δ0
· За рахунок дискретності відліку δд = 1 / Nx
· δш – Похибка обумовлена шумами вхідного сигналу , які призводять до нестабільної роботи формуючого пристрою . Δτвип. – випадкова зміна переднього і заднього фронтів .
14. Вимірювання відношення частот електронним частотоміром. Похибки вимірювання.
Структурна схема електронного частотоміра у режимі вимірювання відношення частот
a. Більш високу частоту подають на вхід 1 (ВП1)
b. Більш низьку частоту подають на вхід 2 (ВП2)
c. Кварцовий генератор від’єднують від схеми