УДК
621.317
К-652 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(Технический университет)
В.Ю.КОНЧАЛОВСКИЙ, В.Ф.СЕМЕНОВ, Ю.С.СОЛОДОВ
ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ И ИНТЕРВАЛОВ
ВРЕМЕНИ
Методическое руководство
к лабораторной работе № 13 по курсу
“Метрология и инженерный эксперимент”
для студентов электротехнических специальностей
Москва Издательство МЭИ 1999
УДК
621.317
К-652
УДК: 681.317.3(072)
Утверждено учебным управлением МЭИ
Рецензент: доцент, к.т.н. Н.А.Серов
Подготовлено на кафедре информационно-измерительной техники
Кончаловский В.Ю., Семенов В.Ф., Солодов Ю.С. Измерение частоты и интервалов времени: - Методическое руководство к лабораторной работе № 13 по курсу “Метрология и инженерный эксперимент”.-М.: Изд-во МЭИ, 1999. -12 с.
Предназначено для студентов электротехнических специальностей. Продолжительность лабораторного занятия - 4 часа.
Учебное издание
Вадим Юрьевич Кончаловский
Вячеслав Федорович Семенов
Юрий Серафимович Солодов
Измерение частоты и интервалов времени. Методическое руководство к лабораторной работе № 13 по курсу “Метрология и инженерный эксперимент”.
Редактор издательства Е.Н.Касьянова
ЛР № 020528 от 05.06.97
Подписано к печати 13.05.99
Формат 60´84/16
Печ. л. 0,75
Тираж 300 Изд. № 72
Издательство МЭИ, 111250, Москва, Красноказарменная, д. 14.
Ó Московский энергетический институт, 1999
Введение
Целью работы является закрепление теоретических знаний в области цифровых измерительных приборов частотно-времен-ной группы и получение навыков практической работы с одним из них.
1. Цифровые частотомеры
Среди цифровых приборов частотно-временной группы электронно-счетные частотомеры (в дальнейшем цифровые частотомеры - ЦЧ) являются наиболее распространенными, что объясняется, их универсальностью, высокими метрологическими и эксплуатационными характеристиками.
В основу построения ЦЧ положены общие принципы, позволяющие реализовать ряд режимов работы прибора для измерения нескольких величин.
Функционально полные ЦЧ позволяют измерять следующие величины: частоту, период, отношение двух частот (иногда выраженное в процентах), длительность импульса или интервала времени, задаваемого пользователем; предусматриваются также режим счета событий (импульсов) и использование ЦЧ как источника сигналов с известными (калиброванными) частотами. Режимы работы задаются и выбираются положением ряда переключателей (механических или электронных) и других органов управления.
В более простых вариантах исполнения ЦЧ используются для измерения меньшего числа величин (например, одной или двух).
В любом режиме часть структуры ЦЧ остается неизменной и в ней происходит счет числа импульсов , пропорционального измеряемой величине. Эти импульсы проходят через электронный ключ ЭК, находящийся в замкнутом состоянии, на счетчик импульсов СИ. Код числа, образующийся в СИ, поступает на цифровое отсчетное устройство ЦОУ. В состав ЦОУ входит многодекадный цифровой индикатор с перемещающейся, запятой и, как правило, индикатор с обозначением единиц измерения.
Время замкнутого состояния ЭК, называемое временем счета СЧ, определяется родом измеряемой величины, а его конкретное значение рядом соображений, о которых будет сказано ниже.
Измерение частоты. Структурная схема ЦЧ в этом режиме работы приведена на рис.1 а. Напряжение измеряемой частоты fx (рис.1б) подается на вход формирующего устройства (ФУ), назначение которого - формирование сигнала стандартной формы при достаточно произвольной форме входного сигнала. Обычно в состав ФУ входят усилитель-ограничитель, обеспечивающий заданную амплитуду своего выходного сигнала, и формирователь для обеспечения малой длительности фронта и среза импульсов на выходе ФУ. Частота этих импульсов равна частоте входного сигнала (рис. 1в). Эти импульсы проходят через ЭК на СИ в течение времени счета Т с, которое задается генератором опорной частоты ГОЧ и делителем частоты ДЧ. Частота ГОЧ стабилизирована кварцевым резонатором. Необходимое Т свыбирается переключателем ВРЕМЯ СЧЕТА. При каждом запуске прибора на выходе ДЧ появляется один импульс (рис. 1в), под действием которого замыкается ЭК.
Число импульсов Nx, прошедшее на СИ, определяется приближенной формулой
|
|
а значение измеряемой частоты
Измерение периода. Структура ЦЧ в этом режиме приведена на рис. 2а. В этом режиме время замкнутого состояния ЭК задается периодом (или n периодами). Входной сигнал, период которого Tx измеряется (рис. 26) так же, как и при измерении частоты, подается на вход ФУ. Выходной сигнал ФУ (рис. 2в) поступает на делитель частоты ДЧ (множитель периодов Tx). Число n (обычно n - это 1, 10, 102, 103 или 104) выбирается переключателем ВРЕМЯ СЧЕТА, т.е., пТx. При запуске на выходе ДЧ появляется импульс по длительности равный пТx (рис. 2г), в течение которого СИ подсчитывает прошедшие за это время импульсы с известным периодом следования T такт (рис. 2д), называемые часто «метками времени».