Повна версія

Головна arrow Техніка arrow ВИМІРЮВАННЯ В ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ЦИФРОВІ МЕТОДИ ВИМІРЮВАННЯ ЧАСТОТИ І ЧАСУ

Вимірювання частоти цифровим методом (методом дискретного рахунку) реалізовано в цифрових (електронно-рахункових) частотомерах (ЕСЧ). Принцип дії ЕСЧ заснований на вимірюванні частоти відповідно до її визначенням, т. Е. На рахунку числа імпульсів за певний інтервал часу.

ЕСЧ зручні в експлуатації, мають широкий діапазон вимірюваних частот (від декількох герц до сотень мегагерц) і дозволяють отримати результат вимірювання з високою точністю (відносна похибка вимірювання частоти 10 -6 ... 10 -9 ).

ЕСЧ є багатофункціональними приладами. Залежно від режиму їх роботи можна проводити вимірювання не тільки частоти і відносини двох частот, але і інтервалів часу (періоду проходження періодичних сигналів і інтервалу, заданого тимчасовим положенням двох імпульсів).

Цифровий частотомір

Принцип вимірювання частоти гармонійного сигналу цифровим методом пояснює рис. 4.1, де наведені тимчасові діаграми роботи ЕСЧ (рис. 4.1, а) і відповідна спрощена структурна схема ЕСЧ в режимі вимірювання частоти (рис. 4.1 , б).

Досліджуваний гармонійний сигнал u (t), що має частоту / ^., Подається на вхідний пристрій, що забезпечує посилення або ослаблення його до значення, необхідного для роботи наступних пристроїв частотоміра, і фільтрацію досліджуваного сигналу.

Формуючий пристрій формує послідовність коротких імпульсів (/ фу (рахункових імпульсів), які прямують з періодом Т х = / f x і пов'язаних з досліджуваним сигналом і (1) моментом появи так, що передні фронти цих імпульсів практично збігаються з моментами переходу досліджуваного сигналу u ( t) через нульове значення на осі часу з позитивною похідною.

Пристрій формування і управління формує прямокутний імпульс i / Уфу калиброванной тривалості Д t Ka (від раку-імпульс), отриманий шляхом ділення частоти опорного генератора і визначає час вимірювання. В якості опорного генератора, як правило, використовується високостабільний термостатований кварцовий генератор частотою 1 або 5 МГц.

Електронно-лічильний частотомір

Мал. 4.1. Електронно-лічильний частотомір: а - тимчасові діаграми роботи; б - структурна схема

Часовий селектор відкривається стрибає-імпульсом? / Уфи і протягом його тривалості Д / кв пропускає групу (пакет) імпульсів (/ фу на вхід лічильника. В результаті на лічильник надходить пакет з п імпульсів.

Лічильник забезпечує підрахунок і запам'ятовування числа імпульсів, що пройшли через часовий селектор за час стрибає-імпульсу. Інформація з лічильника надходить на цифрове отсчетнос пристрій, на якому з'являється інформація в одиницях частоти. Перед початком нового циклу вимірювань необхідно підготувати лічильник, скинувши свідчення минулого циклу. Це робиться через ланцюг скидання від пристрою формування і управління.

Взаємозв'язок між тривалістю стрибає-імпульсу Д / "і числом рахункових імпульсів (з точністю до одного періоду Т х ) визначається виразом

звідки

При а = 0 число п відповідає вимірюваній частоті /. в герцах, при а = 3 число п відповідає вимірюваній частоті f x в кілогерцах, при а = 6 число п відповідає вимірюваній частоті / ,, в мегагерцах і т.д. Таким чином, вимірювана частота /, дорівнює числу імпульсів п, пропущених тимчасовим селектором, помножених на коефіцієнт 10 ", що визначає одиницю виміру частоти і кількість значущих цифр при відліку.

Похибка вимірювання частот при використанні методу дискретного рахунку має дві основні складові. Перша складова - це похибка формування зразкового інтервалу часу ДГ кв , протягом якого часовий селектор пропускає імпульси, т. Е. Проводиться вимір. Ця похибка в основному визначається похибкою заходи, тобто відносною нестабільністю частоти опорного кварцового генератора рівною 6 До "= 10" 7 ... 10 -4 .

Другою складовою похибки вимірювання частоти є похибка, обумовлена взаємним розташуванням інтервального і рахункових імпульсів, звана погрішністю дискретизації, що дорівнює одному періоду 6 Д :

Таким чином, загальний вираз для визначення відносної похибки запишеться в наступному вигляді:

Як видно з наведених формул, похибка дискретизації зменшується зі збільшенням вимірюваної частоти / і інтервалу Д / к ". Але зі збільшенням Д / "зменшується швидкодія ЕСЧ. У реальних приладах максимальний час вимірювання, яке визначається Д? до , "обмежується значенням 10 с, тому при вимірюванні досить низьких частот застосування розглянутого методу неефективно.

 
<<   ЗМІСТ   >>