Зертханалық жұмыс № 5

“Жиілік өлшейтін құрылғының жұмыс істеу принципі”

Жұмыстың мақсаты: Жиілік өлшейтін құрылғыны зерттеу және жұмыс істеу принципімен танысу. Жиілікті, периодты, уақыт интервалын, импульс ұзақтығын, жиіліктердің қатынасын өлшеу.

1. Жиілікті өлшейтін құрылғы және оның жұмыс істеу принципі.

Цифрлі (электрлі-санағыш) жиілік өлшеуіштің жұмыс істеу принципі сұлба бойынша құрылады. Бұл сұлба бойынша N импульс саны, Т_и өлшеу уақыты белгісіз fx жиілік периоды санына сәйкес келеді. Егер Т_и өлшеу уақытында N импульсі болса, онда өлшеніп жатқан жиіліктің орташа мәні

(1)

Ти = 1 өлшеу уақытында импульстердің (периодтың) саны N өлшенетің жиіліктің мәні (Гц) болып табылады, яғни fx=N.

Құрылғының цифрлі таблосында автоматты түрде реті мен өлшемдері анықталған өлшеу қорытындылары көрсетіледі.

Периодты немесе уақыт интервалын өлшеуде ұзақтығы периодқа немесе уақыт интервалына тең строб-импульс түзіледі. Электрлі санағышқа строб-импульс әсер етуінде саналатын эталонды импульстер (уақыт таңбасы) түседі.

Жиілік қатынастарын өлшеуде өлшеу уақыты салыстырмалы жиіліктің төмен периодына тең. Осы уақытта жоғарғы және салыстырмалы жиіліктің толқын саны саналады.

Жиілікті өлшеуіштің 1 суретте бейнеленген функционалды сұлбасы келесі функционалды түйіндерді қамтиды:

-уақыт таңбалаушы генератор;

-кірістік белгілейтің құрылғы;

-автоматика сұлбасы (реттеуші құрылғы);

-селектор;

-саналатын декадалар блогы;

-сонына дейін санау жүйесі;

-индикациялау блогы.

Уақыт таңбалаушы генератор жиілігі 1 МГц кварцтық тұрақтандырғыштық және жиілік бөлгіш генератордан құралған. Бөлгіш 1 МГц кварцты жиілік генераторын декадалық ретпен 0,01 Гц-ке дейін бөледі, яғни 100; 10; 1 кГц, 100; 10; 1; 0,1; 0,01 Гц. Алынған жиіліктерді нақты өлшеу уақытты белгілеуге қолданады – 10; 10; 10; 10; 10; 10; 1; 10; 100 с уақыт таңбасы.

1Сурет – чз-35 жиілік өлшеуіштің функционалды сұлбасы

Кең түзулі күшейткіші, аттенюаторы және реттеушісі бар, кірісінде “А”, “В” және “Г” кірістік реттеуші құрылғысының мақсаты жиілік өлшеуішті сигнал көзімен келістіру, сонымен қатар кірісіндегі кернеуді реттеуішті жіберілетіндей күшейту немесе әлсірету. Соңғысы синусоидалды немесе периодты серпілісті сигналдарды, кірістік сигналына, өлшенетін сигнал жиілігіне тең ретті жиілігіне тәуелсіз, үлкен айналым фронтты тұрақты амплитуданың реттелген импульстерге айналдырады.

Уақытша селектор (екі кірісі бар электрлік кілт), реттеуші құрылғылы (автоматикалық сұлбамен) нақты өлшеу уақытымен және А реттеуші құрылғысына түскен серпілісті электрлі санағышқа жіберіп, өнделетін, строб-импульспен ашылады.

Автоматика бүкіл өлшеу процесін басқарады және реттелетін индикация уақыты 0,3 – 5, цифрлі таблодағы өлшеу қорытындысынан; әр өлшеу алдында санағыш декаданы және басқа да сұлбаларды нөлге теңестіру; құрылғыны қолмен, автоматты түрде және сырттай басқару; бөлгіштерден келетін жиіліктерден селекторды санау уақытында ашатын строб-импульсті түзеді.

Санағыш декадалар блогы өлшеу уақытында уақытша селектерден кірісіне келетін импульстер санын санап, өлшеу қорытындысын индикация блогын шығарады. Оның құрамында бөлгіш коэффициенті К=1000 жоғары жиілікті (ЖЖ) бөлгіш, сонын ішінде бөлгіш коэффициенті 8-ге тең 50 МГц-тік бөлгіш, 25-ке тең 25 МГц-тік, 5-ке тең 1 МГц-тік бөлгіш, шығуындағы серпіліс селекторы және алты тікелей өлшенетін төмен жиілікті декадалар кіреді.

Бөлгіш коэффициенті 1000 тең ЖЖ бөлгішінде өлшеу қорытындысы информациясын тікелей алу тізбегі жоқ. ЖЖ бөлгішті өлшеуде қорытынды жайлы информация сонына дейін санау жүйесімен алынады.

Индикация блогы өлшеу қорытындыларын көрсетеді.

2.”A” кірісіндегі жиілікті өлшеу

2.1. 2 суретте бейнеленген блок-сұлба бойынша жиілікті өлшеу. Өлшенетін жиілік кірісінде реттеуші “А” құрылғысы және селектор арқылы сонына дейін санау жүйесі бар санағыш декадалар блогына өтеді. Селектор автоматика сұлбаларымен өнделетін строб-импульстермен ашылады. Санағыш декадалар блогы селектордан келетін импульстерді санауды жүзеге асырады.

2 Сурет – Жиілікті өлшеу блок-сұлбасы

Цифрлі жиілік өлшеуіш жұмысының негізі болатын импульстерді ретпен санаудың негізгі ерекшелігі – жиілік азайғанда өлшеудегі ауытқу көбееді.

Жиілікті өлшегендегі қатыстық ауытқу

fx/fx = N/N + Tи/Ти (2)

N/N бірінші компонентаның дискреттік ауытқу мәні Т_и өлшеу уақыты мен Tx=1/fx зерттелетін сигнал периодының қатынасына тәуелді. Дискреттік ауытқу негізінен сторб-импульстің төмендеуі мен саналатын импульстің пайда болу моменттерінің әртүрлілігімен түсіндіріледі: егер Т_и және Т_х – еселі сандар болса, онда импульстің саналған ауытқуы N=0, ал егер де Т_и және Т_х – еселі емес сандар болса, онда N мәні Т_и мен Т_х –тің өзара орналасуына, яғни олардың пайда болуының үйлеспеуіне тәуелді; бұл кезде N импульсін ауытқуының максималды абсолюті санауыштың кіші тобын анықтайтын N = +1 бір импульсінен аспайды.

Ти/Ти екінші ауытқу компонентаның мәні құрылғының “уақытша қақпасын” құратын f0 кварцтық генератордың тұрақсыздығымен анықталады.

Өлшеу уақытының қатыстық ауытқуы іштей кванттық генератордың қатыстық ауытқу жиілігіне тең және 10 ретті мәнді құрады, яғни Ти/Ти = f0/f0=

Қорыта келгенде, жиілікті өлшеудегі қатыстық ауытқу (%)

fx/fx = N/N + Tи/Tи = 1/N + = 1/fxTи + (3)

немесе, егер ескере отырып = 10 , онда

= ( fx/fx) 100 = + (1/fxТи + 10 ) 100 (4)

мұндағы fx - өлшенетін жиілік, Гц.

(4) теңдеу бойынша зерттелетін сигналдын жиілігін өлшеудің қатыстық ауытқуы оның басқадай мәндері тең болғанда мәніне тәуелді болады. Жиілігін өлшеудің қатыстық ауытқуы жоғары жиіліктерді өлшеуде өте аз болады да, төмен жиіліктерді өлшеуде үлкен болады.

Жоғары жиіліктерді өлшеуде ауытқу кварцтық генератордын тұрақсыздығының нәтижесі болса, ал төмен жиіліктерді өлшеуде өлшеу уақытын көбейту керек. Бірақ ол мүмкін болмаған жағдайда цифрлік жиілік өлшеуіштерде жиілікті 10 есе рет көтеретін көбейткіштерді қолданады немесе зерттелетін сингал жиілігін өлшеуден, fx=1/Tx формуласы бойынша өлшенетін жиілік мәнің ретті санаумен, оның Т_х периодын өлшеуге көшеді.

2.2. Жиілікті өлшеу реті.

2.2.1. "РОД РАБОТЫ" ауыстырғышын "ЧАСТОТА А"/ КОНТРОЛЬ қалпына қою.

2.2.2. "МЕТКИ ВРЕМЕНИ" ауыстырғышын "-)А" қалпына, ал "А" аттенюатор каналын "1:100" қалпына қою.

2.2.3. "А" полярлық каналының қосқышын кірістік сигнал формасына келетін қалпына қою.

2.2.4. "ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ" ауыстырғышын "1S" қалпына қою.

2.2.5. Өлшенетін сигналды "-)А" ұяшығына жіберу.

2.2.6. "А" аттенюатор каналы ауыстырғышын кірістік сигналды барынша азайтатын, бірақ құрылғы сол қалпында санайтын қалпына қою. Кірістік сигналдың максималды азайтуына "1:100" қалпы сәйкес келеді.

2.2.7. "ВРЕМЯ ИНДИКАЦИИ" ауыстырғышын санаудың индикация уақытына қолайлы қалпына ауыстыру. Қолмен ауыстырғанда тумблерді “ ” күйінен “ ” қалпына қойып және өлшеуді "ПУСК" батырмасымен бастау.

2.2.8. "ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ" ауыстырғышын қажетті нақты өлшейтіндей қалпына қою.

2.2.9. Өлшеу нәтижелерін 1 кестеге енгізу.

1 кесте

Жиіліктің өзгеруі

Өлшеу уақыты

Өлшеудің қатыстық ауытқуы

3. Периодты өлшеу

1. Периодты өлшеу 3 суретте бейнеленген блок-сұлбамен жүргізіледі. Кірістік "В" құрылғысы арқылы өтетін қірістік сигнал строб-импульсті түзетін автоматикаға жіберіледі.