Вимірювання частоти та інтервалів часу

Характеристика вимірюваних величин. Принципи і методи вимірю­вання в різних частотних діапазонах.

Резонансний метод, особливості реалізації на високих частотах і в ді­апазоні НВЧ, аналіз похибок.

Метод порівняння і його використання на основі осцилографічного і гетеродинного принципів вимірювань. Похибки вимірювань.

Метод перезарядження конденсатора. Структурна схема конденса­торного частотоміра і джерела його похибок.

Вимірювання частоти за методом дискретної лічби. Основні співвід­ношення при вимірюванні частоти та інтервалів часу, структурні схеми цифрового частотоміра і вимірювача періоду. Гетеродинні засоби перене­сення частоти. Вимірювання інтервалів часу. Аналіз похибок цифрового частотоміра і вимірювачів інтервалів часу.

Кварцові та квантові міри частоти.

Методичні вказівки

Частота є однією з основних характеристик коливального процесу і визначається кількістю періодів коливання за одиницю часу. Діапазон ви­мірюваних частот лежить від часток герца до десятків гігагерц. Необхідно відзначити, що з усіх величин частота вимірюється з найбільшою точніс­тю.

При вивчені даної теми необхідно засвоїти принцип роботи резонан­сного, гетеродинного, конденсаторного і електронного частотомірів, знати область їх використання і джерела похибок.

Література: [1, С.129-144; 2, С.192-226; 3, С.178-202.

Контрольні запитання

1. Наведіть загальну характеристику методів вимірювання частоти.

2. На яких фізичних явищах базуються резонансний і гетеродинний методи вимірювання частоти?

3. Які основні джерела похибок резонансного і гетеродинного мето­дів вимірювання частоти?

4. На якому фізичному явищі базується робота конденсаторного час­тотоміра?

5. Поясніть принцип роботи цифрового частотоміра і вкажіть джере­ла похибок.

Вимірювання фазового зсуву

Перетворення різниці фаз при множенні та гетеродинному перетво­ренні частоти. Принципи і методи вимірювання різниці фаз. Фазометри, які базуються на методах підсумовування і віднімання напруг та перетво­ренні фазового зсуву в часовий інтервал. Структурні схеми фазометрів, принцип роботи, розрахункові співвідношення, аналіз похибок. Мікропро­цесорні фазометри. Особливості вимірювання фазового зсуву в діапазоні НВЧ. Стробоскопічний фазометр.

Вимірювання різниці фазових зсувів методом заміщення. Фазообертачі низькочастотного діапазону, високочастотного діапазону та діапазону НВЧ, принцип їх роботи і причини виникнення похибок. Метро­логічне забезпечення фазометрів.

Методичні вказівки

Фазові параметри елементів і вузлів радіоелектронної апаратури та ліній зв’язку мають важливе значення, оскільки для точного відтворення сигналів необхідно забезпечити не тільки правильний вигляд амплітудно-частотних характеристик системи, але й рівний час поширення всіх частот, що передаються. Особливо це важливо при переданні дискретної інфор­мації та телевізійних сигналів, а також для всіх без виключення видів пере­дання сигналів на великі відстані.

Фаза характеризує стан гармонічного коливання у деякий момент ча­су. Математично фазу визначають як аргумент синусоїдальної або косину­соїдальної функції.

Необхідно звернути увагу на осцилографічні методи вимірювання фазового зсуву, розглянути схеми, принципи роботи, можливі похибки компенсаційного методу вимірювання різниці фаз на низьких і високих частотах, вимірювання різниці фаз аналоговими і цифровими фазометра­ми.

Література: [1, С.144-160; 2, С.176-192; 3, С.202-221].

Контрольні запитання

1. Поясніть методику вимірювання різниці фаз між двома синусої­дальними напругами за допомогою однопроменевого і двопроме­невого осцилографів.

2. Поясніть принцип роботи фазометрів, які базуються на компенса­ційному методі вимірювання різниці фаз на низьких і високих час­тотах.

3. Поясніть принцип роботи аналогових фазометрів та вкажіть дже­рела їх похибок.

4. Наведіть структурну схему цифрового фазометра і поясніть прин­цип її роботи. Назвіть джерела похибок.