32. Частотомер на основе микропроцессорной системы
Автоматический частотомер на основе микропроцессорной системы и синтезатора частоты позволяет проводить без перестроек измерения частот, значения которых заключены в широком диапазоне при разрешающей способности 1 Гц.
На рисунке изображена структурная схема широкодиапазонного частотомера с программируемым синтезатором частот, управляемым микропроцессорной системой. Он выполняет роль гетеродина. Синтезатор частот – это устройство, преобразующее сигнал с фиксированным значением частоты, вырабатываемой образцовым (высокостабильным) источником, в сигнал, дискретные значения частоты которого устанавливаются с требуемым шагом в определенном диапазоне частот. В схеме частотомера переход от одного значения частоты к другому осуществляет микропроцессорная система.
Для нахождения значения частоты в поддиапазоне от 10 Гц до 300 МГц напряжение исследуемого сигнала подается на вход 1. Измерение выполняет непосредственно цифровой частотомер. При более высоких значениях частоты fизм выход источника сигнала соединяется со входом 2 прибора. Работа схемы заключается в следующем.
Напряжение исследуемого сигнала поступает через входной блок на вход 1 смесителя, к входу 2 которого подводится напряжение выходного сигнала программируемого синтезатора частот. Микропроцессорная система изменяет значение частоты fснт выходного сигнала синтезатора до тех пор, пока разность значений измеряемой частоты и n-й гармоники выходного сигнала синтезатора примет значение f'пр, находящееся в полосе пропускания усилителя промежуточной частоты (УПЧ). При этом детектор, включенный на выходе УПЧ, формирует сигнал-команду, по которой микропроцессорная система прекращает дальнейшую перестройку частоты синтезатора. Значение f'пр измеряется цифровым частотомером и результат измерения направляется в память системы.
33. Методы измерения фазового сдвига
Методы:
метод линейной развёртки;
метод синусоидальной развёртки (метод эллипса);
метод круговой развёртки;
компенсационный (нулевой) метод;
метод преобразования фазового сдвига во временной интервал;
цифровые методы.
Метод преобразования фазового сдвига во временной интервал. В его основе лежит преобразование двух синусоидальных напряжений u1 и u2, фазовый сдвиг которых требуется измерить, в периодические последовательности коротких импульсов, соответствующих моментам переходов этих напряжений через нуль с производными одинакового знака. Интервалы времени ΔT между ближайшими импульсами 1 и 2 пропорциональны определяемой разности фаз (предполагается что напряжение u1 опережает по фазе напряжение u2). После преобразования измеряется относительное значение интервала времени (по отношению к периоду).
Используя
известные выражения
и
,
легко написать формулу, устанавливающую
связь между фазовым сдвигом φ в градусах
и относительным интервалом времени:
.
Метод получил широкое распространение. Он встречается в различных фазометрах, отличающихся друг от друга главным образом способом измерения относительного интервала времени.
Компенсационный (нулевой) метод. С помощью предварительно отградуированного фазовращателя к фазе напряжения добавляют фазовый угол, такой, чтобы фазовый сдвиг между напряжениями и на входах индикатора равенства фаз был равен 0. При этом измеряемый фазовый сдвиг равен фазовому сдвигу, вносимому фазовращателем. В качестве индикатора равенства фаз в данной работе используется осциллограф в ХY-режиме. Равенству фаз напряжений и соответствует момент стягивания эллипса в прямую линию.
