Электронно-счетный частотомер (ЭСЧ) в режиме измерения частоты: схема, принцип действия, составляющие погрешности измерения и пути ее уменьшения.

Входное устройство обеспечивает усиление или, наоборот, ослабле­ние входного сигнала и его фильтрацию.

Формирующее устройство преобразует исследуемый сигнал в после­довательность импульсов, частота следования которых равна частоте исследуемого сигнала.

Временной селектор представляет собой логическую схему, кото­рая обеспечивает пропускание на электронный счетчик сформирован­ные импульсы измеряемой частоты только при наличии на управля­ющем входе стробирующего импульса, длительность которого опреде­ляет время измерения.

Опорный генератор является источником сигнала калиброванного временного интервала. В этих целях, как правило, используется высо­костабильный термостатированный кварцевый генератор частотой 1 или 5 МГц. С помощью формирующего устройства опорного генератора вы­рабатывается последовательность импульсов, поступающих на делитель частоты. Делитель частоты формирует последовательность импульсов, частота следования которых в 10ⁿ (п = 1, 2, 3...) раз ниже частоты сигнала опорного генератора.

Устройство формирования и управления на основе сигнала, посту­пающего с делителя частоты, обеспечивает получение прямоугольного строб-импульса, длительность которого определяет время счета и со­ответственно время измерения.

Электронный счетчик обеспечивает подсчет и запоминание числа импульсов, прошедших через селектор за время строб-им пульса.

Информация с электронного счетчика через дешифратор поступает на цифровой индикатор, на табло которого появляется информация в единицах частоты. Перед началом нового цикла измерений необходимо подготовить счетчик, сбросив показания прошлого цикла. Это делается через цепь сброса от устройства управления.

Принято выделять две основные составляющие погрешности изме­рения частоты б_f. Первая составляющая — это погрешность форми­рования образцового интервала времени дельта T, в течение которого вре­менной селектор пропускает импульсы, т.е. проводится измерение. Эта погрешность в основном определяется погрешностью меры, т.е. неста­бильностью частоты кварцевого генератора б _КВ относительно номиналь­ного значения устанавливаемого по эталону (10^-9...10^-10), а также крат­ковременной и долговременной его нестабильностью в течение межпове­рочного интервала (10~⁵...10~⁶)

второй составляющей — погрешностью, определяемой взаимным расположением интервального и счетных импульсов, т.е. по­грешностью дискретизации б _Д.

Погрешность дискретного счета б _Л возникает в данном случае за счет потери части периода измеряемых импульсов дельта t1 дельта t2 и с некото­рой вероятностью может составлять дельта N = ±1 импульс.

погрешность дискретизации увеличивается с уменьшением измеряемой частоты. В некоторых преде­лах это увеличение можно скомпенсировать увеличением времени изме­рения дельта T. Однако при этом уменьшается быстродействие ЭСЧ. В реаль­ных приборах максимальное время измерения ограничивается значением дельта T = 10⁴ мс = 10 с, поэтому при измерении достаточно низких частот применение рассматриваемого метода прямого счета неэффективно. В этом случае измерять частоту следует косвенным методом, измеряя дли­тельность одного или нескольких периодов исследуемого сигнала

5. Электронно-счетный частотомер в режиме измерения временного интервала: схема, принцип действия, составляющие погрешности измерения и пути ее уменьшения

Первая составляющая погрешности — это нестабильность частоты опорного генератора 6КВ. Так же, как и в цифровых частотомерах, для снижения этой составляющей погрешности, в качестве опорных исполь­зуют термостатированные кварцевые генераторы.

Вторая составляющая погрешности — это методическая погреш­ность. Она определяется некратностью интервалов Тх и дельтаТ и назы­вается погрешностью округления (дискретности) — бД.

Третья составляющая погрешности цифрового измерителя возни­кает при формировании из входного сигнала импульса, определяющего измеряемый период дельтаT. Это обычно происходит за счет нестабильности порогового устройства, формирующего стробирующий импульс, а также из-за флуктуационных шумов и других помех, присутствующих в изме­ряемом сигнале. Все это вызывает случайные изменения длительности формируемого импульса и соответственно погрешность измерения б3, называемую погрешностью уровня запуска.