Вимірювання частоти

Мета роботи:

1) Ознайомлення з задачами частотних вимірювань.

2) Отримання навичок вимірювання частоти резонансним та цифровим частотомірами.

Теоретичні відомості: вимірювання частоти і часу, а також відтворення та зберігання їх одиниць лежить у основі більшості вимірювальних задач. Зокрема, освоєння все більш широкого діапазону частот і підвищення вимог до контролю стабільності частоти сприяло розвитку частотних вимірювань як одної з основних галузей радіовимірювальної техніки. Наприклад, з розвитком техніки зв'язку і радіомовлення для забезпечення одночасної роботи великої кількості засобів зв'язку при мінімумі взаємних завад різко підвищуються вимоги до точності установки і стабільності несучої частоти і ширини смуги частот передавачів.

Головним параметром будь-якого періодичного сигналу u(t) з його період Т, який дорівнює найменшому інтервалу часу, через який повторюється миттєві значення, тобто u(t) = u(t + T).

Величина називається частотою періодичного сигналу і характеризує число ідентичних подій в одиницю часу. Якщо сигнал є гармонічний, то користуються ще поняттям кутової частоти ω, яка визначається зміною фази гармонічного сигналу в одиницю часу і дорівнює ω = 2πf.

Найбільш поширеним є вимірювання частоти. В діапазоні НВЧ у ряді випадків вимірюють довжину хвилі λ і оприділяють за результатом цих вимірювань .

Частотно-часові вимірювання можуть бути абсолютні і відносні. Задачею відносних вимірювань є оцінка змінювання частоти у часі нестабільність частоти. Розглядають довгочасну і короткочасну нестабільність. Довгочасна нестабільність зв'язана з систематичним зміщенням частоти за тривалий час, а короткочасна - з флуктуаційними змінюваннями частоти.

Найбільш просто нестабільність характеризують різницею між найбільшим f_max і найменшим f_min значенням частоти, виміряних в інтервалі часу спостереження. Нестабільність нормується для інтервалів часу із слідуючого ряду: 10, 15, 30 хвилин; 1, 2, 8, 24 години; 1, 10, 15, 30 діб; 1, 6 і 12 місяців. При цьому абсолютна нестабільність визначається як –

(1.1)

відносна

(1.2)

де f₀ - середнє значення частоти за час спостереження.

Більш якісно нестабільність оцінюється середньоквадратичною відносною випадковою варіацією частоти

(1.3)

де - відносна варіація частоти; - середня відносна варіація частоти; f_і і f_і+1 сусідні значення частот у ряді спостережень; f_H - номінальне значення частоти; п - число спостережень.

Або середньоквадратичним відносним відхиленням частоти

(1.4)

Де - відносне відхилення частоти; - середнє арифметичне значення частоти.