Измерение частоты и временных интервалов

Методы измерения частоты. Требования к измерителям частоты

В технике связи диапазон измеряемых частот колеблется от десятков Гц до сотен мГц, при этом частоту сигнала необходимо измерять в следующих случаях:

1. При настройке и градуировке измерительного генератора;

2. При настройке и градуировке генераторного оборудования СП;

3. При измерении напряжения помех с целью выявления источника помех.

При измерении частот точность требуется порядка до 10^-5-10^-7. Эта точность зависит от метода измерения, которые могут быть:

1. Метод заряда и разряда конденсаторов;

2. Мостовой метод;

3. Резонансный метод;

4. Метод нулевых биений;

5. Метод сравнения;

6. Гетеродинный метод.

Требования к измерителям частоты:

1. Широкий диапазон измеряемых частот;

2. Высокая точность измерения;

3. Быстродействие;

4. Равномерность шкалы;

5. Непосредственный отсчет в принятых единицах измерения;

6. Независимость показания от окружающей среды.

Понятие стандарта частоты и эталона частоты

Стандартом частоты называются приборы и устройства, обеспечивающие выдачу образцовых частот и сравнение с ней частоты исследуемого сигнала.

Эталон частоты – это стандарт частоты, обладающий наибольшей точностью, достигаемой при современном уровне науки и техники.

Измерение частоты сигнала с помощью цифрового частотомера – вход А

Наряду с аналоговыми частотомерами широко используются цифровые частотомеры, которые обладают следующими достоинствами:

1. Высокая точность измерения;

2. Быстродействие;

3. Возможность подачи результата измерения на ЭВМ;

4. Исключены субъективные ошибки измерителя.

В цифровых частотомерах существует два входа: вход А – для измерения высоких частот и вход Б для измерения низких частот, но прибор показывает период сигнала T, а частоту находят по формуле . В противном случае погрешность измерения велика.

Упрощенная схема цифрового частотомера имеет вид:

Кварцевый генератор вместе с делителем или умножителем частоты вырабатывает калиброванные отрезки времени с очень высокой точностью. Входное устройство обеспечивает требуемое входное сопротивление и при необходимости ослабляет сигнал. Формирующее устройство преобразует синусоидальный сигнал в однополярные остроконечные импульсы. Временной селектор имеет два устойчивых состояния: либо закрыт, либо открыт. Открыт он только в том случае, если на его второй вход поступает так называемый стробирующий импульс. Управляющее устройство формирует для входа А стробирующий импульс от датчика, а для входа Б – стробирующий импульс за счет самого сигнала.

Вход А – измеряемый сигнал синусоидальной формы поступает на входное устройство (вход А). Затем на формирующее устройство и на первый вход временного селектора, а на его второй вход поступает стробирующий импульс от датчика калиброванных отрезков времени, пусть длительностью 10 сек. Тогда селектор в течении 10 сек открыт и пусть счетчик отсчитает 100000 импульсов, тогда частота . НЧ на вход А можно подать, но будет большая погрешность. По этой причине НЧ-сигнал поступает на вход Б и функции схемы меняются местами. Поэтому на цифровом индикаторе мы прочитаем T_x.

Измерение периода сигнала с помощью цифрового частотомера – вход Б

Измеряемый сигнал НЧ поступает на вход Б, проходит входное устройство, далее формирующее устройство и через управляющее устройство на входной вход временного селектора в качестве стробирующего импульса. На это время селектор открыт. Датчик калиброванных отрезков времени подключается к верхнему формирующему, затем на первый вход временного селектора и на электронном счетчике будет отсчитано n-количество импульсов от датчика за время действие стробирующего импульса измеряемого сигнала. На индикаторе появится T_x.