Лабораторная работа №3. Измерение частоты и периода электрических сигналов контрольные вопросы

1.В каком диапазоне частот выполняются измерения частоты периодических электрических сигналов?

-измерение частоты электрических сигналов производится в диапазоне от 0 Гц до 10¹¹ Гц.

2.Каковы достоинства резонансного метода измерения частоты?

-при измерениях резонансным методом применяются резонансные частотомеры (волномеры) имеющие простое устройство и дос­таточно удобные в эксплуатации. Наиболее точные из таких приборов обеспе­чивают измерение частоты с относительной погрешностью 10^-3 ...10^-4

3.Какие частотомеры обладают наибольшей точностью?

- цифровые частотомеры высокой точности с погрешностью менее 0,01%

4.Какова основная причина возникновения погрешностей при измерении частоты с помощью осциллографа?

-При определении частоты по калибрационной сетке на экране осциллографа важное значение имеют погрешности калибровки амплитудной и временной шкал (погрешности коэффициентов отклонения и развертки).Наиболее точные измерения получаются, если максимально растянуть изображение по горизонтали.

5.В каком диапазоне значений частот удобно использовать для измерений цифровой частотомер? Как в этом случае погрешность измерений зависит от значения измеряемой частоты?

-цифровые частотомеры предназначаются для точных измерений частоты гармонических и импульсных сигналов в диапазоне 10 Гц – 50 ГГц.

Относительная погрешность измерения частоты ничтожна при

измерении высоких частот и велика при измерении низких частот.

6.В каком диапазоне значений длительности периодов удобно использовать для измерений цифровой частотомер? Как в этом случае погрешность измерений зависит от длительности измеряемого периода?

-более точное измерение периода производится с использованием декадных делителей частоты. В этом случае входной сигнал после формирования поступает на декадные делители, где его период умножается в 10, 102, 103 или 104 раз. Погрешность измерения периода резко увеличивается при его уменьшении.

7.Как нормируется класс точности цифровых частотомеров?

-классы точности частотомеров задаются предельным значением основной абсолютной погрешности Δп.

Частотомеры бывают следующих классов точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5.

8.Какой частотомер дает возможность производить измерения в гигагерцовом диапазоне частот?

-современные цифровые частотомеры являются автоматическими приборами, отличающимися высокой точностью измерений, быстродействием, удобством отсчета и простотой работы с ними. Замена резонансных и гетеродинных частотомеров убыстряет измерение в 30 – 50 раз и снижает погрешность на 4-5 порядков. Наличие на выходе результата измерения в виде электрического кода позволяет использовать их в измерительно-информационных системах и автоматических системах управления.

Максимальное значение измеряемой частоты определяется в основном быстродействием электронного счетчика, то есть образующих его декадных делителей. Для расширения частотного диапазона во входном тракте применяют двоичные делители, быстродействие которых выше, чем декадных. Верхний предел измеряемых частот равен 400 МГц, а с преобразованием (переносом) частоты достигает сотен ГГц. Погрешность измерения частоты 5 · 10^-9. Диапазон измеряемых интервалов времени и периодов 1 мкс – 104с. Погрешность измерения 0,05 мкс. Максимальное число десятичных разрядов определяется емкостью счетчика.

Дальнейшее продвижение верхнего предела в область сверхвысоких частот достигается путем преобразования частоты с помощью приставок, получивших название гетеродинов-переносчиков.

9.Какова инструментальная погрешность конденсаторных частотомеров? Чем она определяется?

-инструментальная погрешность таких частотомеров лежит в пределах 2-3%

и возникает за счет остаточной нестабильности напряжения заряда конденсатора. Недостатком таких частотомеров является наличие погрешностей при измерении и отклонении от линейности, что связано с влиянием обратного коллекторного тока и значительным падением напряжения между эмиттером и коллектором транзисторов переключателя в открытом состоянии.

10.Каким образом при использовании цифровых частотомеров удается достичь высокой точности измерений как в области высоких, так и в области низких частот? В каком диапазоне частот погрешность таких измерений максимальна (минимальна)?

-относительная погрешность измерения частотомера при прочих равных условиях зависит от частоты исследуемого сигнала. Относительная погрешность измерения частоты мала при измерении высоких частот и велика при измерении низких частот.

При измерении высоких частот погрешность обусловлена в основном нестабильностью кварцевого генератора, а при измерении низких частот – погрешностью дискретности. Для уменьшения погрешности измерения низких частот необходимо увеличить время измерения, но это не всегда возможно. Поэтому в цифровых частотомерах либо применяют умножители, позволяющие повышать измеряемые частоты в 10 раз, либо переходят от измерения частоты исследуемого сигнала к измерению его периода Тх с последующим вычислением значения измеряемой частоты по формуле fx = 1/Tx.

Лабораторная работа №4.