Измерение частоты, периода и временных интервалов методом дискретного счета.

Частота колебаний – это число колебаний в единицу времени f=1/T, где T – период колебаний. Частота измеряется в герцах. Один герц равен одному колебанию в секунду.

Измерение частоты наиболее точное измерение, поэтому многие величины, которые нужно измерить, преобразуют сначала в частоту для более точного измерения.

Метод дискретного счета:

Переменное напряжение частоты f_x преобразуют в последовательность импульсов той же частоты. А затем число этих импульсов подсчитывают за определенный промежуток времени. На этом методе основана работа электронно-счетных частотомеров.

Формирователь Ф1 превращает входной сигнал в последовательность коротких однополярных прямоугольных импульсов той же частоты, совместимых с уровнями логических 0 и 1 , принятых в схеме частотомера (нормирование по амплитуде, длительности, полярности). Если f_x изначально представляет из себя такие импульсы, то необходимости в Ф1 нет.

Эталонный отрезок времени формируется при помощи генератора импульсов Г, делителя частоты ДЧ и триггера Т. Длительностью промежутка - Т₀ , на это время замыкается логический ключ Кл.

Далее идет подсчет количества уложившихся в Т₀ периодов входного сигнала и индикация результата. Это осуществляют счетчик импульсов Сч, регистр памяти РП и цифровой индикатор ЦИ. Регистр РП нужен, чтобы не происходило изменение показаний на индикаторе ЦИ, пока поступают импульсы на вход счетчика Сч.

Длительность Т₀ задается коэффициентом деления ДЧ.

Формирователи Ф2 и Ф3 – для записи информации о частоте f_x со счетчика Сч в регистр РП. Только после этого обнуляется счетчик Сч, подготавливается схема к следующему измерению.

Полученное число импульсов n=T₀ / T_x = T₀ f_x .

В качестве значений Т₀ обычно выбирают степени 10. Для приведения индицируемого на ЦИ результата к стандартным единицам измерения (Гц) перемещают запятую на соответствующее число разрядов влево или вправо.

Погрешность такого частотомера определяется двумя причинами. 1 причина – неточность задания T₀ . Но так как в качестве генератора высокостабильный генератор импульсов с кварцевой стабилизацией частоты, причем часто и термостабилизир., то нестабильность Т₀ очень мала. 2 причина более значима. Это погрешность дискретности. Она возникает при кодировании временного интервала и = плюс-минус 1 импульсу. Относительная погрешность дискретности при измерении высоких частот незначительна. При измерении же меньших частот она может увеличиваться до единиц процентов.

Для уменьшения относительной погрешности дискретности: предварительное умножение частоты, увеличение Т₀ . Но соответственно при первом варианте усложняется схема прибора, при втором – увеличивается его инерционность. Лучше измерить период Т_х низкочастотного сигнала, после чего аппаратурно вычислить величину f_x =1 / Т_х , и отобразить ее на ЦИ.