7.5 Цифровой периодометр
Цифровые измерители временных интервалов предназначены для измерения периода гармонических или импульсных сигналов. Принцип действия их основан на подсчете числа периодов t0 импульсов образцового сигнала, с образцовой частотой f0, заполняющих интервал Тх. Структурная схема прибора приведена на рисунке 7.4.
Измеряемый сигнал подается на формирователь, на выходе которого образуются импульсы, синхронизированные во времени с моментами времени измерения знака входного сигнала от «-» к «+». Данные импульсы изменяют состояние триггера, который в свою очередь открывает ключ, и импульсы от генератора импульсов поступают на счетчик, с приходом второго импульса на формирователь триггер возвращается в исходное состояние и тем самым закрывает ключ, прекращая подачу импульсов от генератора к счетчику.
Количество импульсов, подсчитанное счетчиком, пропорционально интервалу времени или периоду входного сигнала. Если пренебречь нестабильностью частоты f0, то основной погрешностью является погрешность квантования временного интервала ТX. С другой стороны погрешность тем менее, чем выше частота f0. Для уменьшения погрешности квантования применяют усреднение результата за N периодов (чаще 10). Временные диаграммы, поясняющие работу прибора, приведены на рисунке 7.5.
Ф-формирователь; Тг – триггер; К-ключ; ГИ- генератор импульсов; Сч- счетчик; ЦИ- цифровая индикация.
Рисунок7.4 – Структурная схема цифрового периодометра
Рисунок 7.5– Временные диаграммы работы периодометра
7.6 Цифровой фазометр
В современной технике широко распространены фазовые методы измерения, которые обладают высокой точностью и помехоустойчивостью, они используются для измерения характеристик импульсных устройств точных измерений углов и перемещений. Используется в дальномерах и других приборах, принцип действия которых заключается в преобразовании измеряемого сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами с преобразованием импульсного напряжения во временной интервал, который затем измеряется числоимпульсным методом. Структурная схема и соответствующие временные диаграммы приведены на рисунке 7.6.
;
Рисунок 7.6 – Структурная схема и временная диаграмма фазометра
Входные сигналы, разность фаз которых поступает на формирователь Ф1 Ф2, на входах формирователей образуются импульсы при изменении знака входного сигнала от (–) к +. Временной интервал каждого импульса с формирователей поступает на триггер, при приходе импульса от Ф1 триггер переключается, тем самым открывает ключ, при приходе импульса от Ф2 триггер переключается в исходное состояние и закрывает ключ. Таким образом, ключ открыт на время х, равное разности фаз между 2 сигналами. В это время импульс от генератора через ключ проходит на счетчик, таким образом посчитанное счетчиком количество импульсов пропорционально времени сдвига фаз 2-х сигналов. Основным недостатком ЦФ мгновенного значения является ограниченность частотного диапазона со стороны верхних частот. Для измерения параметров ВЧ сигналов используют ЦФ среднего сдвига, в нем усредняют измеренное значение за N периодов в течение заданного времени. Диапазон измерения до 100 кГц погрешность 0,01 %.
Если сравнить все рассмотренные схемы, то видно, что они состоят из одинаковых узлов, поэтому частотомеры и измерители временных интервалов в большинстве случаев строятся в виде одного универсального прибора, называемого электронно-счетным частотомером или частотомером- хронометром.
Посредством переключателей могут устанавливаться следующие виды измерения: частоты, периода или промежутка времени, отношения частот, а также подсчета количества импульсов за определенный промежуток времени. Частотомеры делятся на НЧ и ВЧ до 10 МГц и до 500 МГц.