3. Исследование зависимости показаний

3. Исследование зависимости показаний

и погрешности частотомера от времени измерения

в режиме измерения частоты

3. 1. Взять за основу формулу, с помощью которой нормируется основная относительная погрешность частотомера в режиме измерения частоты и рассчитать (при домашней подготовке к работе) составляющие абсолютной погрешности цифрового частотомера:

- погрешность, обусловленную погрешностью установки частоты опорного (кварцевого) генератора:

D₀ = ± d₀f_x;

- погрешность квантования (дискретности):

- суммарную абсолютную погрешность частотомера D_fS = ± (D₀ + D_кв).

Расчет выполнить для четырех значений времени измерения Dt₀, указанных в табл. 5. 3, и выбранного по требованиям раздела «Подготовка к работе» значения измеряемой частоты f_x в диапазоне 100 - 200 кГц.

Значение основной относительной погрешности d₀ опорного генератора с кварцевой стабилизацией взять из метрологических характеристик частотомера Ч3-33.

Расчетные значения погрешностей следует округлить до двух значащих цифр. Результаты расчета записать в столбцы «Расчет» табл. 5. 3.

Таблица 5. 3

Результаты исследования зависимости показаний и погрешности частотомера

в режиме измерения частоты от времени измерения

Время измерения Dt0, с	Расчет			Эксперимент
	D0 , Гц	Dкв, Гц	DfS , кГц	fx , кГц	Df экс , кГц
1, 0
10–1
10–2

3. 2. Установить частотомер в режим измерения частоты. Подать на вход А частотомера синусоидальный сигнал от генератора измерительных сигналов, на шкале которого установить значение частоты, выбранной при предварительном расчете по п. 3. 1. Измерить частоту сигнала при различных положениях переключателя Время измерения, соответствующих указанным в табл. 5. 3 значениям Dt₀. Результаты измерения занести в столбец «Эксперимент» табл. 5. 3.

Указание. Эксперимент следует проводить достаточно быстро, чтобы частота сигнала генератора Г3-109 не изменилась в процессе измерения существенным образом. Обратите внимание на изменение количества значащих цифр в показаниях частотомера при переключении времени измерения.

3. 3. По данным расчета и эксперимента (табл. 5. 3) выбрать показание частотомера, соответствующее минимальной погрешности D_fS (наибольшей точности) измерения частоты. Это показание принять за действительное значение результата измерения f_действ.

Оценить абсолютную погрешность измерения частоты

D_{f эксп} = f_х – f_действ

при других значениях времени измерения.

Полученные оценки D_{f эксп} записать в табл. 5. 3 и сравнить с расчетными значениями D_fS. Сделать вывод о характере изменения показаний и погрешности частотомера с увеличением времени измерения.

4. Исследование зависимости показаний

и погрешностей частотомера от частоты исследуемого сигнала

в режиме измерения периода

4. 1. Установить частотомер в режим измерения периода. Выбрать и установить на частотомере значение периода меток времени Т₀, обеспечивающее минимальную погрешность измерения периода. Выбранное значение Т₀ записать в табл. 5. 4.

Таблица 5. 4

Результаты исследования зависимости показаний и погрешности частотомера

от частоты измеряемого сигнала в режиме измерения периода

Установлено на шкале генератора		Режим измерения периода, Т0 =  мкс
		эксперимент				расчет
f, Гц	Т, мс	Тх макс, мс	Тх мин, мс	Тх , мс	Dзап, мс	Dкв, мс	D0, мс	DТS, мс	dТS
105	0, 01
104	0, 1
103	1, 0
102

 

Указание. При нормировании суммарной относительной погрешности электронно-счетных частотомеров в режиме измерения периода Т_х синусоидального сигнала учитывают три составляющие:

d_ТS = ±(d₀+d_кв+d_зап),

где d₀ - относительная погрешность частоты опорного генератора; d_кв - относительная погрешность квантования (дискретности); d_зап - относительная погрешность уровня запуска.

Относительная погрешность квантования при измерении периода определяется по формуле  где Т₀ - период меток времени. Значения Т₀ устанавливают на частотомере с помощью соответствующего переключателя. При выполнении данного пункта целесообразно выбрать минимальное значение Т₀, чтобы реализовать максимальную точность.

4. 2. Установить на генераторе и подать на вход Б частотомера синусоидальный сигнал, частота и период которого указаны в первой строке табл. 5. 4. Обратить внимание на то, что показания частотомера от одного измерения к другому будут несколько различаться.

Указание. Изменение показаний на одну единицу младшего разряда является следствием погрешности квантования. Изменение показаний в пределах нескольких единиц последнего разряда является следствием погрешности уровня запуска D_зап, которая обусловлена наличием шумов в измеряемом сигнале и нестабильностью порога срабатывания формирующего устройства частотомера. Если предположить, что частота и, соответственно, период измеряемого сигнала постоянны, то результатом измерения периода при наличии погрешности уровня запуска можно считать значение:

а оценкой абсолютной погрешности уровня запуска значение

где Т_{х макс}, Т_{х мин} – соответственно максимальное и минимальное показания частотомера в ряду из нескольких наблюдений.

4. 3. Записать измеренное значение периода Т_х в табл. 5. 4. Оценить пределы абсолютной погрешности уровня запуска D_зап и записать в ту же таблицу. Повторить измерение периода и вычисление погрешности уровня запуска для других частот сигнала, указанных в первом столбце табл. 5. 4.

Указание. Следует обратить внимание на увеличение количества значащих цифр в показаниях частотомера с уменьшением частоты (увеличением измеряемого периода).

4. 4. Оставить последнюю настройку генератора на частоту 100 Гц. Перевести частотомер в режим измерения частоты; выбрать по своему усмотрению время измерения Dt₀, установить его значение на частотомере и записать в табл. 5. 5. Измерить частоту сигнала f_x и записать результат в ту же таблицу.

Сделать вывод о целесообразности выбора того или иного режима работы частотомера при измерении сигналов низкой частоты.

Таблица 5. 5

Установлено на шкале генератора	Режим измерения частоты, Dt0 =  с
	Результат измерения и оценки погрешности
f, Гц	fx	DfS, Гц	dfS

Указание . Время измеренияDt₀в режиме измерения частоты выбирают исходя из противоречивых требований – минимизации погрешности измерения и обеспечения нужного быстродействия. С увеличениемDt₀уменьшается погрешность квантования (дискретности), но может возрасти методическая погрешность, связанная с возможным изменением частоты измеряемого сигнала в процессе эксперимента.

4. 5. Рассчитать значения составляющих абсолютной погрешности частотомера D_кв и D₀ в режиме измерения периода, суммарные абсолютную D_ТS и относительную d_ТS погрешности. Записать эти значения в соответствующие столбцы табл. 5. 4. Сделать вывод о характере изменения погрешности уровня запуска и суммарной погрешности измерения периода с уменьшением частоты (увеличением периода) измеряемого сигнала.

Указание. Абсолютная погрешность квантования (дискретности) в режиме измерения периода определяется выбранным значением периода меток времени Т₀ и рассчитывается по формуле

D_кв = ± Т₀.

Составляющая абсолютной погрешности, обусловленная погрешностью внутреннего кварцевого генератора:

D₀ = ± d₀Т_х.

Значение абсолютной погрешности уровня запуска D_зап взять из табл. 5. 4. Суммарная абсолютная погрешность частотомера в режиме измерения периода

D_ТS = ± (D₀ + D_кв + D_зап).

4. 6. Рассчитать значения абсолютной D_fS и относительной d_fS погрешностей измерения частоты 100 Гц по результатам эксперимента и записать в табл. 5. 5. Сопоставить численные значения относительных суммарных погрешностей частотомера в различных режимах.

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: