Основні теоретичні відомості. Питання і завдання до захисту звіту

Мета роботи

Питання і завдання до захисту звіту

1 Визначення вимірювання, похибки, істинного і дійсного значень. Поняття засобу, принципу, методу вимірювання.

2 Класифікація похибок: абсолютні і відносні, об'єктивні і суб'єктивні, методичні і інструментальні, випадкові і систематичні, промахи.

3 Методика вимірювання умовного кінця лінії в хвилеводі

4 Методика вимірювання довжини хвилі в хвилеводі.

5 Методика вимірювання КСХ і зсуву фази за допомогою вимірювальної лінії.

6 Методика вимірювання зсуву фази за допомогою вимірювальної лінії.

7 Методика вимірювання повного опору за допомогою вимірювальної лінії.

8 Методика визначення складових повного опору за допомогою діаграми Вольперта-Сміта.

9 Методика розрахунку середньоквадратичної похибки результатів прямих вимірюваннь.

10 Методика розрахунку середньоквадратичної похибки результатів непрямих вимірюваннь.

11 Визначте за результатами вимірювань (частоти, довжини хвилі у хвилеводі, розміру хвилевода) швидкість світла.

3 вимірювання частотИ КОЛИВАНЬ

Мета роботи - освоєння практичних навичок роботи з засобами вимірювальної техніки (ЗВТ) - електронно-лічильними частотомірами Ч3-34А та DAGATRON 8037, конденсаторним частотоміром Ч3-7, вимірювальними генераторами- низькочастотним Г3-118 та високочастотним Г4-116 з відпрацьовуванням методики знаходження похибки вимірювань.

3.2.1 Вимірювання частоти електронно-лічильним частотоміром

Найчастіше вимірюється частота f квазігармонійого коливання

,

де Am –амплітуда коливання, w -кутова частота w=2pf.

Лінійна частота f=1/T, де Т-період коливань, вимірюється в Гц, числі періодів коливань за секунду. Принцип дії електронно-лічильного частотоміра полягає в підрахунку числа періодів коливань за час вимірювань Tвим= 1 с, це значення буде дорівнювати значенню частоти f в Гц. Функціональна схема електронно-лічильного частотоміра наведена на рис.3.1.

Рисунок 3.1- Функціональна схема електронно-лічильного частотоміра

Періодичне коливання, частоту fx якого необхідно вимі­ряти, надходить на вхід прилада. Після підсилення або ослаблення у вхідному блоці коливання подаєтся до формувача, де перетворюється в периодичну послідовність імпульсів з частотою слідування fx. Ці ім­пульси підводяться до входу 1 часового селектора та проходять через нього до лічильника, якщо на вході 2 селектора є імпульс часу вимірювання тривалістюT_вим. Останній формується з напруги високочастотного кварцевого генератора. Оскільки період сигнала кварцового генератора малий, то для одержання потрібної тривалості стробімпульса (наприклад, Tвим= 1 с) в схемі передбачений подільник частоти.

Подільник частоти складається з цифрових рахункових декад, які зменшують частоту слідування імпульсів в 10 разів кожна. Коефіцієнт поділення залежить від числа включених декад. З періодичної послідовності імпульсів на виході подільника частоти, блок формировання та уп­равління формує іимпульс часових воріт тривалістю Tвим, який подається на вхід 2 часового селектора та визначає тривалість лічби. Блок формировання і управління має також схему, що задає тривалість індикації показань дис­плеем та схему збросу лічильника на нуль.

3.2.1 Похибки вимірювання електронно-лічильного частотоміра.

При вимірюванні частоти пе­ріодичного сигнала найбільші вагомі дві складових похибки: похибка дискретності та похибка міри.

Похибка дискретності зумовлена тим, що фронт та зріз імпульса часових воріт не синхронизова­ний з моментами появлення імпульсів, які сформовані з сигнала, що досліджується. Максимальне значення абсолютної похибки дискретності складає ±1 молодшого розряду та не залежить від значения частоти, що вимірюється. Відносна похибка дискретизації і зменшується з ростом частоти, тому метод доцільно використовувати на високих частотах. Теоретично похибка дискретності має розподілення за законом трикутника на кожній із частот і її СКВ дорівнює

,

3.1

Похибка міри визначається нестабільністю частоти δf кварцевого генератора (а також похибкою установлення частоти за еталоном при виготовлені прилада). Звичайні цифрові частотоміри, як Ч3-34А, мають кварцеві термостатовані генератори з нестабільністю частоти опорного кварцевого генератора Ч3-34А згідно паспорта через 30 хвилин після включення не більше 2*10-5, а після 1 часу прогріву 5·10^-7 (2). Нестабільність частоти опорного кварцевого генератора DAGATRON 8037 згідно паспорта не перевищує 5 ppm/рік. Ця складова похибки може бути відчутною при вимірюванні високих частот, тому в найсучасних цифрових частотомі-рах застосовуються рубідієві квантові генератори з нестабильністю частоти ±5 х 10^-9.

3.2.2 Вимірювання періода електронно-лічильним частотоміром

При вимірюванні періода з вхідного сигнала формується імпульс одного періода сигнала, який заповнюється високою частотою, кратною частоті кварцевого генератора, при цьому період вхідного сигнала квантується імпульсами з періодом квантування Ткв. Структурна схема зображена на рис.3.2

Рисунок 3.2 - Функціональна схема вимірювача періода

При вимірюванні періода мають місце ті ж похибки, що при вимірюванні частоти, але похибка дискретизаціі , зменшується зі зменшенням частоти і зменшені періода квантування, тому метод доцільно використовувати на низьких частотах. СКВ похибки квантування

,

3.2.3 Вимірювання частоти конденсаторним частотоміром

При вимірюванні частоти конденсаторним частотоміром з вхідного сигнала формуються імпульси з періодом сигнала T=1/F, з якого формується імпульси тривалістю t і амплітудою E при 0<t<t та при t<t<T. Структурна схема конденсаторного частотоміра Ч3-7 зображена на рис.3.3

Рисунок 3. 3- Функціональна схема конденсаторного частотоміра

Сигнал, частоту fx якого необхідно вимі­ряти, надходить на вхід прилада. Після підсилення або ослаблення у вхідному блоці сигнал подаєтся до формувача, де перетворюється в периодичну послідовність імпульсів з частотою слідування fx. Ці імпульси запускають формувач імпульсів з фіксованою тривалістю τ і далі інтегруються за період T, при цьому постійна складова напруги на виході інтегратора пропорційна частоті вхідного сигнала

При вимірюванні частоти конденсаторним частоміром періода мають місце похибки формування імпульсів заданої тривалості t, їх амплітуди, похибки інтегрування та вимірюванння напруги, тому метод доцільно використовувати на низьких частотах.

Дата добавления: 2015-04-30