Опишите принцип измерения частоты методом сравнения, его достоинства и недостатки

 

Метод сравнения с эталоном

Значительное увеличение точности осциллографических измерений достигается при использовании метода сравнения с эталоном. Суть ме­тода - создание на экране одновременно с сигналом эталонного изобра­жения в виде линий (курсоров) или точек (электронных меток) и совме­щение их с измеряемыми фрагментами сигнала. Расстояние между мет­ками по уровню и длительности отсчитывается по шкалам измерительно­го блока осциллографа. Электронные метки используют в аналоговых осциллографах с цифровыми измерительными блоками.

Рассмотрим вариант реализации метода для измерения напряжения, представленный на рис. 4.16, а.

U 02     U01

                           

 

 

Электронный коммутатор (ЭК) поочередно подключает к каналу Y измеряемый сигнал и два образцовых постоянных напряжения П_о1 и П_о2. Значения этих напряжений можно плавно регулировать. Их разность из­меряется встроенным цифровым вольтметром. На экране образуется изображение сигнала и двух горизонтальных линий - курсоров эталон­ных уровней (рис. 4.16, б). Процесс измерения сводится к перемещению этих курсоров к нужным точкам изображения и отсчету значения измеря­емого интервала напряжения по вольтметру. При индикации учитывается установленный коэффициент отклонения в канале исследуемого сигнала, что позволяет реализовать прямо показывающий измерительный прибор. Погрешность измерения зависит от точности измерения разности эталон­ных напряжений и погрешности совмещения курсоров с выбранными точками сигнала.

Похожим способом измеряют временные интервалы. Временные мет­ки-маркеры можно создать с помощью схемы, представленной на рис. 4.17, а. Опорные напряжения сравниваются с напряжением разверт­ки двумя компараторами. На один подают напряжение П_о1, на второй - сумму и_о1 + П_о2. На выходе компараторов образуются импульсы, форми­рующие с помощью триггера прямоугольный импульс, длительность ко­торого соответствует расстоянию между точками пересечения линии раз­вертки и опорных напряжений (рис. 4.17, б). Длительность импульса из­меряется электронно-счетным частотомером (ЭСЧ).

Опорные напряжения и напряжение развертки через электронный коммутатор поочередно подключаются к усилителю канала X. При пода­че развертки высвечивается

 

исследуемый сигнал, при подаче напряжений луч находится в двух точках, соответствующих границам измеряемого интервала. Таким образом, формируются две точки - маркеры длитель­ности. Совмещая маркеры с границами интересующего интервала, на табло ЭСЧ получаем его измеренное значение. Погрешность метода включает погрешность измерения временного интервала (погрешность частотомера), неточность срабатывания компараторов, неточность сов­мещения меток с точками изображения.

В автоматизированных осциллографах с цифровыми измерительными блоками схемы, подобные рассмотренным выше, совмещены. Эталонные сигналы воспроизводятся в виде двух ярких точек - электронных меток (маркеров). Эти метки размещают на нужных точках изображения. Ин­тервалы напряжения и времени, соответствующие расстоянию между метками, отображаются на индикаторе. Весьма популярным в таких ос­циллографах является вывод буквенно-цифровой информации меток по углам экрана. Кроме того, цифровой блок обычно обеспечивает индика­цию информации об установленных масштабных коэффициентах, режи­мах работы развертки и пр.

В осциллографах с цифровыми блоками применяют различные спосо­бы автоматизации измерений. Кроме определения интервалов напряже­ний и времени используют процентные измерения - осциллограф пока­зывает результат измерения в процентах от заранее измеренного значе­ния (например, в долях амплитуды или периода, принимаемых за 100 %). Часто предусматривают автоматическую установку требуемых уровней отсчета длительности. Сначала устанавливают метки на точки, соответ­ствующие амплитуде импульса U_m, затем включают режим, при котором метки автоматически устанавливаются на уровень 0.5 или 0.1...0.9 от зафиксированной ранее U_m. Задача оператора в этом случае только сов­местить метки с сигналом по горизонтали.

В осциллографах с цифровым блоком часто используют режим автома­тического измерения частоты и периода исследуемых сигналов. Учитывает­ся то обстоятельство, что при неподвижном изображении устройство син­хронизации осциллографа вырабатывает импульсы с частотой, равной ча­стоте входного сигнала. Частота или период синхроимпульсов измеряются в цифровом блоке осциллографа методом дискретного счета. Возможно также измерение длительности импульсов и скважности. Такие возможности упрощают проведение измерений и сокращают их трудоемкость.