Состав лабораторного макета
В лабораторный макет входят электронно-счетный частотомер Agilent 53181A, генераторы гармонических колебаний (ВЧ – Г4-102 и НЧ – Г3-102 или аналогичные им) и персональный компьютер с интерфейсным USB блоком. Для связи частотомера и компьютера использован интерфейс GPIB. Реализация протокола обмена данными по интерфейсу осуществляется на программном уровне. Для управления работой прибора используется программа FreqUSB, позволяющая выполнить все пункты лабораторной работы.
В процессе лабораторного занятия выполняется определение погрешности установки частоты ВЧ и НЧ-генераторов, измерение гистограммы распределения погрешности дискретности, зависимости ухода частоты генераторов от времени.
Задание и указания к выполнению работы
Включите питание частотомера. Частотомер автоматически переходит в режим самоконтроля. При этом на индикаторе высвечиваются все символы индикатора, затем прибор переходит в режим измерения. Частотомер полностью управляется компьютером, поэтому органы управления, находящиеся на его лицевой панели, в процессе работы не используются.
Включите питание компьютера и запустите программу лабораторной работы FreqUSB. В дальнейшем при работе с программой следуйте инструкциям, выводимым на экран.
5.1. Измерение погрешности установки частоты генераторов вч и нч
На данном этапе работы производится измерение погрешности установки частоты: для генератора ВЧ Г4-102 на отметках частот четвертого поддиапазона 0.8, 1.2 и 1.6 МГц; для НЧ-генератора ГЗ-102 – на отметках частот 20, 100 и 180 кГц. Установите на генераторе Г4-102 режим немодулированных колебаний ("AM ВНЕШ."), включите некалиброванный выход 1V и соедините его с входом частотомера. Второй генератор при этом должен быть отключен. Выберите первый пункт программы. Введите число измерений на каждой отметке шкалы М (М = 30... 50) и значение устанавливаемой частоты fген (в мегагерцах).
Проведите М измерений частоты генератора fi на каждой отметке fген = 0.8, 1.2 и 1.6 МГц. Перед каждым измерением нужно сбить настройку генератора и заново установить выбранное значение fген. Чтобы учесть влияние люфта механизма перестройки, в половине опытов следует перемещать указатель к отметке справа налево, в другой половине — слева направо.
После
нажатия клавиши пробела производится
измерение частоты в текущей точке. На
экран дисплея выводятся результаты
измерения
частоты fi
и разность df
= (fi–fген).
После завершения всего цикла
измерения
компьютер производит расчет среднего
значения частоты:
среднего значения погрешности установки частоты
и
дисперсии погрешности:
З
анесите
полученные данные в таблицу по форме
1.2. Повторите измерения
для указанных выше отметок шкалы.
Проведите по аналогичной методике измерение погрешности установки частоты для НЧ-генератора ГЗ-102. При этом выход ВЧ-генератора должен быть отключен. Установите уровень выходного сигнала генератора порядка 0.5... 1 В. Внутренняя нагрузка 600 Ом – включена. Выполните измерения для трех отметок шкалы последнего поддиапазона генератора (0.020, 0.1, 0.18 МГц). Результаты занесите в таблицу по форме 2.
Рассчитайте доверительный интервал для погрешности установки частоты по следующей методике. Считая, что закон распределения погрешности установки частоты близок к нормальному, определите интервал:
Δfсp1 < Δfсp < Δfсp2,
который
с заданной доверительной вероятностью
РΔ
покрывает оцениваемый
параметр. Доверительная вероятность
для нормального закона зависит
от числа измерений М
и
границ интервала, нормированных к
среднеквадратическому отклонению,
равному
.
Эти
границы заданы коэффициентами Стьюдента
tM
–
они
табулированы в табл. 1 для за ранее
выбранного значения РΔ.
Перед расчетом выберите доверительную вероятность. Для рабочих измерений можно использовать РΔ = 0.8; в более ответственных случаях
используют РΔ = 0.9; 0.95. Затем по табл. 1 для заданных вероятности и выбранного числа опытов найдите коэффициент Стьюдента tM. Границы доверительного интервала рассчитайте по формулам
Δfcp1 = Δfcp tMCKO/√M, Δfcp2 = Δfcp + tMCKO/√M.
Таблица 1
М |
РΔ (t,М) =0.8 |
РΔ (t,М) =0.9 |
РΔ (t,М) =0.95 |
20 |
1.32 |
1.73 |
2.09 |
30 |
1.31 |
1.70 |
2.05 |
40 |
1.30 |
1.68 |
2.02 |
50 |
1.30 |
1.68 |
2.01 |
Результаты расчетов сведите в табл. 2.