66. Структурная схема цифрового частотомера и ее работа в режиме измерения частоты.

Современные типы ЦЧ позволяют измерять , , , отношение частот и нестабильность частоты.

Несмотря на многофункциональность и большое число типов современных ЦЧ, они могут быть охарактеризованы некоторой типовой обобщенной структурной схемой, имеющей следующий вид:

При измерении частоты сигнал, частоту которого необходимо измерить, подается на Вх1, а блок образцовой частоты (БОЧ) подключается к формирующему устройству ФУ2. В качестве БОЧ применяется кварцевый генератор с системой делителей и умножителей частоты, позволяющих выбрать требуемый коэффициент деления или умножения при формировании и . ФУ1 и ФУ2 преобразуют гармонические сигналы и в последовательность коротких импульсов, и соответствующие моментам перехода сигналов через ноль в одну сторону. Интервал времени измерения (метки времени) формируется управляющим устройством (УУ), которое так же сбрасывает на нуль показание счётчика, полученное во время предыдущего цикла измерений. Как и в ЦВ, управление работой ЦЧ может быть ручным и автоматическим.

Процесс измерения частоты можно пояснить с помощью следующих временных диаграмм (рисунок 4.4):

Счетные импульсы , сформированные из колебаний , поступают на вход селектора. Он открыт на время действия напряжения сформированного из колебаний БОЧ УУ и имеющего, как правило, вид прямоугольного импульса длительностью . Счетчик фиксирует число импульсов N ( ), связанное с и следующим очевидным соотношением (без учета погрешности дискретности):

, откуда .

Таким образом, при с, где n = 0, ±1, ±2, … , показание счетчика соответствует и мы получаем прямоотсчетный интегрирующий ЦЧ. Этот режим работы может быть использован и для измерения долговременной нестабильности частоты, путем фиксации значений , определения относительной вариации частоты или относительного отклонения и расчета требуемого значения или . В современных типах ЦЧ этот процесс автоматизируется и реализуется по заданной программе в реальном масштабе времени.

Рисунок 4.4 – Временные диаграммы, характеризующие работу ЦВ

Относительная погрешность измерения нормируется величиной

, (4.4)

где – составляющая, определяемая относительной погрешностью по частоте опорного генератора БОЧ. При этом , а . Значение должно нормироваться для одного или нескольких интервалов времени из следующего ряда: 10, 15, 30 мин; 1, 2, 8, 24 часа; 10, 15, 30 суток; 6 и 12 месяцев.

Второе слагаемое в этой формуле характеризует погрешность дискретности. Абсолютное значение этой погрешности нормируется в общем случае как младшего разряда счёта, а относительное значение её определяется как . Возникновение погрешности дискретности обусловлено несинфазностью сигналов и . При эта погрешность обратно пропорциональна , и для точного измерения малых значений необходимо увеличивать . Однако требуемое значение может оказаться очень большим, что требует поиска других путей повышения точности измерения низких частот.