Опыт 3. Измерение периода электрических колебаний

Измерение периода электрических колебаний T_x осуществляется путем квантования одного или нескольких (n) измеряемых периодов известными интервалами времени Т₀. Технически это осуществляется путем подсчета с помощью СИ числа импульсов с периодом Т₀, которые уложатся в один или в n измеряемых периодов Т_х. Структурная схема ЦЧ для режима измерения периода, т.е. измерителя периода, изображена на рис. 4.5.

 

 

В этом режиме используются те же узлы, что и в режиме измерения частоты. Поменялись местами лишь цепи формирования временного интервала и счета импульсов. Ключ К открывается на время одного или n периодов Т_x. Это время формируется с помощью Ф, ДЧ и ФПИ в виде импульса длительностью nТ_x. Число измеряемых периодов n можно менять, изменяя коэффициент деления ДЧ переключателя "Множитель периода".

В СИ импульсы поступают от ГСЧ с известным периодом T₀=1/f₀. Число импульсов, поступивших в счетчик,

Время измерения t_и в этом режиме будет переменным и может быть определено как

t_и = n·T_x, (4.2)

Погрешность измерения периода будет определяться в основном погрешностью квантования, предельное значение которой определится как

, (4.3)

Из выражения (4.3) следует, что для обеспечения малой погрешности этот режим работы ЦЧ целесообразно использовать для измерения периода сигналов сравнительно низких частот.

Порядок выполнения опыта

1 В соответствии с указаниями по эксплуатации перевести частотомер в режим измерения периода. Источник сигналов (внешний генератор или ГИ макета) и его частота остаются теми же, что и в предыдущем опыте.

2 Снять зависимость погрешности измерения периода от числа n измеряемых периодов. Для этого произвести измерение периода сигнала на входе СИ макета при значениях числа периодов n, указанных в табл. 4.5. Результат измерения T_x снять с ЦОУ с указанием положения запятой и размерности. Число импульсов N_х определяется так же, как и при измерении частоты. Значения T_х и N_х занести в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Результаты измерений и вычислений	Число измеряемых периодов n
Период следования Tx
Число импульсов Nx
Время измерения tи
Погрешность измерения δT, %

3 По результатам измерений, пользуясь соотношениями (4.2) и (4.3), вычислить время измерения t_и и погрешность измерения периода δ_T, считая, что δ_T δ_к. Результаты вычислений занести в табл. 4.5 и по ним построить зависимости δ_T = f(n) и t_и = f(n) на одном графике, применив для n логарифмический масштаб.

4 Снять зависимость погрешности измерения периода от его длительности при постоянном числе измеряемых периодов n, заданных преподавателем. Для этого, не меняя источник и частоту входного сигнала СИ макета, произвести поочередно измерение периодов сигналов на входе СИ макета () и на выходах Q₁–Q₄ триггеров СИ макета (). Результаты измерений занести в табл.4.6.

Таблица 4.6

n=

Результаты измерений и вычислений	Значения измеряемых периодов
Период Tx
Число импульсов Nx
Время измерения tи
Погрешность измерения δT, %

5 Аналогично п.3 данного опыта вычислить t_и и δ_T и включить в табл. 4.6. Построить зависимости и t_и=f(T_x) на одном графике.

6 Проанализировать путем сравнения полученные зависимости погрешностей измерения и времени измерения от значений измеряемой величины для режимов измерения частоты и периода ЦЧ.

На основе анализа сделать выводы о целесообразности применения того или иного режима измерения при различных значениях частоты (или периода).