Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

2. Моделирование цифрового фазометра времяимпульсного типа




2. Моделирование цифрового фазометра времяимпульсного типа

с использованием электронно-счетного частотомера

2. 1. Собрать схему измерения рис. 6. 2.

 

 


Рис. 7. 2. Схема измерения фазового сдвига с помощью цифрового частотомера

 

 

 

 


Рис. 7. 3. Осциллограммы сигналов на входах А и Б
цифрового частотомера при измерении фазового сдвига

 

Указание. Работа цифрового фазометра времяимпульсного типа основана на методе дискретного счета. В основу положено уравнение (рис. 7. 3):

                                            (7. 1)

где Dtj - интервал времени, соответствующий измеряемому фазовому сдвигу; Т - период исследуемого синусоидального сигнала; К - градуировочный коэффициент, задающий размерность результата измерения (если К = 360, то размерность - градусы, если К = 2π , то - радианы).

В соответствии с (7. 1) в цифровом фазометре величиныDtjи Т преобразуются в цифровой код, с помощью процессора определяется их отношение, результат умножается на К и выводится на отсчетное устройство. Работа такого цифрового фазометра может быть промоделирована с помощью электронно-счетного частотомера (ЭСЧ), так как этот прибор измеряет каквременной интервал Dtj, так и период сигнала Т. На основе этих измерений разность фаз двух синусоидальных сигналов можно рассчитать по (7. 1).

При измерении временной задержки Dtj может возникнуть систематическая погрешность Dс, связанная с неодинаковой установкой уровней запуска (порогов срабатывания) формирующих устройств каналов А и Б частотомера (уровни 1 и 2 на рис. 7. 3). Для обнаружения, уменьшения и исключения этой погрешности целесообразно перед началом измерения фазового сдвига подать на входы А и Б частотомера один и тот же синусоидальный сигнал (например, подключить вход Б частотомера к выходу четырехполюсника) и с помощью регуляторов уровня запуска формирователей каналов А и Б добиться минимального значения Dс по показаниям частотомера. В дальнейшем эту систематическую погрешность нужно исключить из результата измерения.

2. 2. Установить частотомер в режим измерения периода. Для уменьшения погрешности квантования (дискретности) выбрать период меток времени Т0 минимально возможным.

Установить частоту сигнала генератора 0, 5 кГц, измерить период Т и записать полученное значение во второй столбец табл. 7. 3.

 

Указание. Для устойчивой работы частотомера уровень сигнала на его входе должен быть не ниже 1 В.

2. 3. Переключить частотомер в режим измерения интервалов времени ( ТА-Б ). Установить тумблеры запуска каналов А и Б в одинаковые положения запуска (положительными или отрицательными фронтами входных сигналов), а регуляторы уровня запуска - в среднее положение.

Подключить вход Б частотомера к выходу четырехполюсника, т. е. подать на оба входа частотомера один и тот же сигнал. Регулировкой уровней запуска каналов А и Б установить минимальное значение Dс по показаниям частотомера. Значение Dс записать в табл. 7. 3.

Указание. Следует иметь в виду, что если в процессе уменьшения Dс уровень запуска канала Б станет ниже уровня запуска канала А, то показания частотомера изменятся скачком от величины Dс до (Т – Dс ). Поэтому не следует добиваться очень малого значения Dс. Кроме того, при измерении величины Dс может возникнуть случайная погрешность, обусловленная нестабильностью уровней запуска. В этом случае за оценку Dс следует принять среднее арифметическое значение из ряда нескольких (3 - 5) измерений.

2. 4. Подключить вход Б частотомера ко входу четырехполюсника. Показания частотомера при этом будут соответствовать временной задержке синусоидального сигнала в четырехполюснике на данной частоте. Эти показания могут иметь разброс, связанный с наличием случайной погрешности уровня запуска, поэтому в табл. 7. 3 нужно записать результаты 5 измерений , вычислить среднее арифметическое и вычесть Dс. В итоге временная задержка

Указание. Обратите внимание, что изменение показаний в пределах ±1 (единицы) младшего разряда - это погрешность квантования (дискретности).

2. 5. Повторить измерения Т, Dс и Dtj на других частотах, указанных в табл. 7. 3, в соответствии с п. п. 2. 2 - 2. 4.

2. 6. Оценить для каждой частоты из табл. 7. 3 погрешность уровня запуска

,

где , и суммарную погрешность частотомера при измерении задержки Dtj:

Примечание. Следует обратить внимание, что погрешность опорного генератора частотомера принципиально не влияет на результат измерения фазового сдвига, поскольку эта величина определяется отношением величин Dtj и Т  и значение периода меток времени T0 не входит в результат измерения. Именно поэтому в цифровых фазометрах времяимпульсного типа не используют высокостабильные опорные генераторы.

2. 7. Вычислить суммарную абсолютную погрешность измерения фазового сдвига j на каждой частоте по формуле (7. 1)

Значение фазового сдвига следует округлить с учетом полученного значения суммарной абсолютной погрешности Dj.

Указание. При расчете Dj, в общем случае, нужно было бы учесть и погрешность измерения периода Т, значение которого входит в формулу (7. 1). Поскольку Т, как правило, заметно больше Dtj, эту составляющую погрешности в данном эксперименте не учитывать.

Результаты измерения фазочастотной характеристики четырехполюсника, полученные с использованием частотомера, нанести на график, построенный при выполнении п. 1. 10.

 

Таблица 7. 3

Моделирование цифрового фазометра с помощью частотомера

Метка времени Т0 =        мкс

f, кГц

Эксперимент

Расчет

Т, мс Dс, мс Dtj, мс Dtj, мс Dзап, мс Dt, мс Dj, град j, град

0, 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 

1, 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 

2, 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 

5, 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 

 

Сделать вывод об изменении вклада погрешности уровня запуска и погрешности квантования (дискретности) в суммарную абсолютную погрешность измерения фазового сдвига Dj времяимпульсным методом с увеличением частоты сигнала. Каким образом можно уменьшить погрешность измерения фазового сдвига времяимпульсным методом и в результате расширить частотный диапазон таких фазометров? Какой диапазон частот имеет цифровой фазометр Ф2-34, использованный при выполнении п. 1 данной работы?

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...