Файл: Структурная схема.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.12.2023

Просмотров: 91

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Цель работы – экспериментально определить нестабильность частоты колебаний, выдаваемых генератором сигналов на краях его рабочего диапазона.

Структурная схема ЭСЧ в режиме изменения периода – рисунок 1 и в режиме изменения частоты – рисунок 2.




Рисунок 1




Рисунок 2

Результаты расчётов и экспериментов

Выполним 25 последовательных измерений частоты, не перестраиваягенератор –рисунок3,почасамполноевремяизмерения????????1=257,08 с.Рисунок3Изрезультатов измерения видно,что ????????????????=221,0365кГц,а ????????????????=221,03кГц.Тогдамаксимальныйуходчастоты????????завремяизмерений????????=????????????????−

????????????????

= 0,0065 кГц = 6,5 Гц. Относительное время ухода частоты ????0????

= ???????? =

????ср

0,0065


221,034436

≈ 0,00003 = 0,003%.


Рассчитаем погрешность, вносимую частотомером:


????0????????

= ????0

+ 1

????0????????

= 10−10 + 1

257,08∙221000

≈ 0,00000002 = 0,000002%


Сравнивая полученные значения ????0???? и ????0???????? , приходим к выводу, что ????0???? ≈

????0????нест .
Принимая нестабильность частоты генератора примерно одинаковой во всёмдиапазонечастот,зададиммаксимальнодопустимуюпогрешность,вносимуючастотомером????0????????????????????≈0,1∙????0????нест=0,000003=0,0003%.Исходяиззначениянаибольшейдопустимойпогрешности????0????????????????????,рассчитаем

необходимое время счёта ????0треб

≥ 1

(????0????????????????????−????0)????????

≈ 1509 ????.


Рассчитанное время счёта ????0треб оказалось больше максимального, которое может обеспечить ЭСЧ в режиме измерения частоты колебаний. Значит требуемая точность измерения не может быть обеспечена ЭСЧ в указанном режиме. Тогда следует от режима измерения частоты в ЭСЧ перейти к режиму измерения периода колебаний.

Переходя к режиму измерения периода колебаний, получаем значение ????′ = 103.

В соответствии с новым значением ????′, рассчитаем Тм = (????′????0???????????????????? − ????0Ш)???????????????????? ≈

м0.16. Округляя Тм , получаем Т′ = 0,1 с.

Выполняем с помощью ЭСЧ 25 последовательных измерений периода установленных колебаний низкой частоты (рис.4), по часам полное время измерения ????????1 = 185,94 с.
Рисунок4Изрезультатовизмерениявидно,что ????????????????????=51,7462м????,а ????????????????????=51,7345м????.Тогдамаксимальноеизменениепериода???????????? завремяизмерений????????????=????????????????????−????????????????????=0,0117м????.Относительноезначениеизмененияпериода

???? = ???????????? = 0,0117

≈ 0,00023 = 0,023%.

0????????

????ср



51,740452



м
Вычислим предельную погрешность, вносимую ЭСЧ в режиме измерения


периода: ????
= ????

+ ????0ш + ????????

= 10−10 + 3∙10−9 + 0,1
≈ 0,00022 =


0,022%.

0????????????

0 ????????

????????????????????????????

103

103∙51,7345∙10−3


Тогда вычислим нестабильность частоты генератора на низкой частоте:

????0????нест = ????0???????? − ????0???????????? = 0,00023 − 0,00022 = 0,00001 = 0,001%

Построим графики временных зависимостей ????????(????) = ????????(????) и ????????(????) = ????????(????)

(рисунок 5 и рисунок 6). Частота в кГц, время в мс.
Рисунок5Рисунок6Каквидноизграфиков,нестабильностибольшенавысокихчастотах,чтоподтверждаетсяизрасчётов формул
впунктах4.2и4.12.

Контрольные вопросы


  1. От каких составляющих зависит погрешность измерения частоты?
Погрешностьизмерениячастотызависитотнаибольшейпогрешности,обусловленной неточностью установки и нестабильностью частоты встроенного вЭСЧгенератора????0иотвременисчёта ????0сизмеряемойчастотой????????.

  1. Как значение погрешности зависит от значения частоты?
Значениепогрешностизависитотзначениячастотыпоследующейформуле:

????0????????

= ????0

+ 1

????0????????

, где ????????

– измеряемая частота.




  1. В каких случаях целесообразно проводить измерения частоты, а в каких – периода?

Если рассчитанное время счёта ????0треб оказывается больше максимального, которое может обеспечить ЭСЧ в режиме измерения частоты колебаний, то нужно перейти к режиму измерения периода. Если меньше – то измерения проводят в режиме измерения частоты.

  1. Почему наличие шума увеличивает погрешность измерения периода?


Формирующее устройство в отсутствии шума вырабатывает импульс, определяющий время счёта, точно равное длительности измеряемого периода ????????. При наличии шума момент перехода через нуль может принимать значения от ???????? + 2Δ???????? до ???????? − 2Δ????????.

  1. Каким средством можно уменьшить погрешность измерения периода при наличии шума?

Уменьшить погрешность измерения периода при наличии шума можно при использовании предусилителя, который улучшит коэффициент шума.

  1. Для чего в частотомере кварцевый генератор и что такое метки времени?
Кварцевыйгенераторвчастотомеренужендлятого,чтообеспечитьменьшуюнестабильность, а значит и меньшую погрешность измерения частоты. Различныечастоты используют для формирования высокоточного времени измерения – метоквремени,равных10−4,10−3,10−2,10−1секундитакдалее.

  1. Для чего в частотомере используется временной селектор?
Интервалвремени????0называетсявременемсчета.Временнойселектороткрывается строб-импульсом длительностью ????0 и пропускает на счетчик счетныеимпульсы.

  1. Какие импульсы поступают на счётчик импульсов в режиме измерения частоты?
Поступающий в блок формирования гармонический сигнал U1преобразуетсявпоследовательностькороткиходнополярныхимпульсовU2сосчетнымпериодом

повторения ????????

= 1

????????

.Передние фронты счетных импульсов практически совпадают
смоментомпереходасигналаU1черезнулевоезначениенаосивремениприеговоз-растании.

  1. Какие импульсы поступают на счётчик импульсов в режиме измерения периода?
Исследуемый синусоидальный сигнал U1с периодом Тхпосле прохождениячерез входное устройство поступает на блок формирования, где преобразуется впоследовательность коротких импульсов U2(с тем же периодом), поступающих наустройствоуправления.ВустройствеуправленияизпоступившихимпульсовформируетсястробимпульсU3

Смотрите также файлы