Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



рой вход смесителя / поступает сигнал гетеродина. Сигнал разностной частоты усиливается в УПЧ1 и поступает на фазовый детектор. На второй вход фазового детектора подводится высокостабильный сигнал /обр- Управляющий сигнал через ФНЧ поступает на реактивный элемент гетеродина и блок автоматической подстройки частоты АПЧ гетеродина. С помощью блока АПЧ частота гетеродина в режиме поиска автоматически перестраивается. В режиме синхронизации системы ФАП частота гетеродина

/гег = (/х.-/обр)/п- (7.34)

Этот сигнал поступает на блок смещения частоты, в котором формируется сигнал с частотой /гет +/см (/см - известная с высокой точностью частота смещения, удовлетворяющая условиям: /см «Лет и /см«/обр)-

В смесителе И исследуемый сигнал на п-й гармонике смешивается с сигналом /Ver и выделяется сигнал промежуточной частоты

/пр = /х-пЛет. (7-35)

Сигнал на выходе смесителя на который поступают сигналы с частотами /щ, и /обр. имеет частоты

/ = 1/лр-/обр1 =«/», (7.36)

Этот сигнал используется для увеличения времени счета (усреднения) г частотомера в п раз. Показание ЭСЧ равно

А=/гет(пт), (7.37)

где пх - время усреднения.

Значение т выбирается в зависимости от значения требуемого времени усреднения т и точности измерения. В табл. 7.4 приведены возможные значения т и погрешности измерений, обусловленные дискретностью счета частотомера при различных значениях Л и т для Лет = 80 100 МГц.

Таблица 7.4. Составляющая погрешпостп измерения частоты способом автоматического увеличения временп усреднения

Л-ет, МГц

т, с

с, с

5=1/

0,01 0,1 1

0,05 0,5 5

2,5-10- 2,5-10-8 2,5-10-«

0,001 0,01 0,1

0,025 0,25 2,5

5- Ю- 5-10-8 5-10-«

0,0001 0,001 0,1

0,01 0,1 10

10-* 10-7 10-8

Способ автоматического измерения частоты с делением частоты гетеродина. Схема измерения частоты приведена на рис. 7.11. Сигнал измеряемой частоты поступает одновременно на смесители / и Ш. На второй вход смесителя / поступает сигнал гетеродина /. В связи с тем, что смеситель фактически выполняет функции фазового детектора, частота гетеродина 1 в режиме синхронизации системы равна ЛетУ = /ж/т. С помощью системы ФАПЧ гетеродина II, работающей на промежуточной частоте /пр = Летг/Ю, между частотами гетеродина устанавливается зависимость вида

Лет П = Лет I - Лет l/lO*.

(7.38)

Частота сигнала на выходе смесителя III определяется выражением

Лр = /х - fw/rer П = Л - >« (frcT I - Лет I /Ю)-

(7.39)

г» Смеситель 1

Реактивный элемент I *-

I Гетеродин 1

Делитель 10

Блок перестройки частоты! ♦

Смеситель III-»

Фазовый детектор

Гетеродин П 1 Реактивный элемент •«- Блок перестройки частоты II

»j Смеситель III -»j Усилитель [-*

Рис. 7.11. Структурная схема автоматического, измерения частоты с делением частоты гетеродина



1*1 Смеситель I [-* УПЧ I

Гетеродин 1

1 1-

Смеситель П

Гетеродин П

Фазовый детектор I I-

Реактивный элемент

Блок перестройки частоты 1

Реактивный элемент

Блок перестройки частоты II

Смеситель П1 -»

УПЧ И

Фазовый детектор II

Умножитель

Рис. 7.12. Структурная схема автоматического измерения частоты при помощи ЭСЧ, работающего в режиме измерения отношения частот

Подставив в (7.39) /гет1 = /x/™> получим выражение

/пр = /х/10. (7.40)

Таким образом, частота, измеряемая ЭСЧ, отличается от частоты измеряемого сигнала в 10"" раз, где /с = 1, 2, 3 ... Значения к определяются значениями измеряемой частоты и диапазоном частот, измеряемых ЭСЧ (табл. 7.5).

Способ автоматического измерения частоты при помощи ЭСЧ, работающего в режиме измерения отношения частот. Схема гомерения частоты приведена на рис. 7.12. В режиме синхронизации обоих колец ФАПЧ одновременно частоты сигналов гетеродинов равны:

/гет1 = (/х-/пр)/«; (7.41)

/reTU={/x-/np-A/cJ/«. (7.42)

На выходе смесителя II выделяется сигнал с частотой

/пр = /гет I - Лет П = Д/см М (7-43)

Показание ЭСЧ в режиме измерения отношения частот гетеродина I и разности частот гетеродинов равно

Af = /reTlt, (7.44)

где т = Ют/Д/см.

При А/см = 10, к = 4 имеем:

JV = /reTl"VlO. (7.45)

Решая уравнение (7.41) относительно fy и подставляя в него значение /гет = lON/m, получаем выражение для измеряемой частоты

Л=10ЛГ-)-/„р. (7.46)

Пофешность измерения данным способом составляет (1 - 5). 10"".

Способ измерения частоты при помощи ЭСЧ и дискретного преобразователя с автоматически перестраиваемым фильтром. Схема измерения частоты приведена на рис. 7.13. В качестве автоматически перестраиваемого фильтра может быть использован фильтр на железоиттриевом гранате, резонансная частота которого изменяется под воздействием внешнего магнитного поля. При наличии на выходе широкополосного усилителя сигнала промежуточной частоты перестройка фильтра прекращается и фиксируется настройка фильтра на частоту

Таблица 7.5. Составляющая погрешности измерения частоты способом автоматического измерения частоты, т. е. делением частоты гетеродияа

fnp>

Ь = 10" Vreri:

при т = 1 с

0,4-1

40-100

2,5-1

1-10

10-100

10-1

10-20

10-20

10-5

Смеситель

Усилитель

Система

Фильтр

автоматики

Генератор

обр

Умножитель

Рис. 7.13. Структурная схема измерения частоты при помощи ЭСЧ и дискретного преобразователя с автоматически перестраиваемым фильтром



Рис. 7.14. Формы фигур на экране осциллографа при различных соотношениях образцовой и измеряемой частот и их фаз

гармоники опорного сигнала, соответствующую значению измеряемой частоты. Система автоматики обеспечивает автоматическую перестройку фильтра, фиксацию настройки при наличии сигнала промежуточной частоты и вырабатывает сигнал, поступающий на устройство индикации высших разрядов значения измеряемой частоты. Остальные разряды индицируются на табло ЭСЧ, который измеряет промежуточную частоту.

Осциллографический способ определения действительного значения частоты. Данный способ применяется для измерения частоты от 10 Гц до 10-20 МГц. На практике наиболее часто используют осциллограф с синусоидальной и круговой развертками.

Способ определения действительного значения частоты при помощи осциллографа с синусоидальной разверткой. В случае применения данного способа для измерения частоты генератор развертки у осциллографа отключается, напряжение измеряемой частоты подается на один вход осциллографа, а напряжение образцовой частоты - на второй. Частоту образцового генератора изменяют до получения на экране осциллографа медленно вращающейся или, если удастся, неподвижной фигуры. Форма фигуры зависит от кратности измеряемой и образцовой частот, соотношения фаз электромагнитных колебаний, а частота вращения - от разности частот. На рис. 7.14 показаны формы фигур при различных соотношениях образцовой и измеряемой частот и их фаз.

При получении фигур более сложных форм для определения соотношения частот необходимо мысленно провести через фигуру две прямые линии: горизонтальную и вертикальную (минуя узлы). Отношение числа т пересечений горизонтальной прямой с фигурой к числу п пересечений вертикальной прямой с этой фигурой дает отношения образцовой и проверяемой частот. В момент получения неподвижной фигуры значение из-

меряемой частоты равно значению образцовой частоты. Если не удается получить неподвижную фигуру, то необходимо подсчитать число повторений изображений фигуры q за определенное время t и вычислить разностную частоту по формуле

Д/ = /обр-/х = «А. (7.47)

Способ синусоидальной развертки применяется при кратности измеряемой и образцовой частот не более 10, так как при большом числе пересечений горизонтальной и вертикальной линий их трудно сосчитать.

Способ определения действительного значения частоты при помощи осциллографа с круговой разверткой. Схема измерения частоты приведена на рис. 7.15. Напряжение одной частоты подается на оба входа осциллографа через фазосдвигающую цепь. Напряжение другой частоты подается на модулятор электронно-лучевой трубки. При кратности измеряемой и образцовой частот на модулятор подается напряжение более высокой частоты. Если = /обр, то на экране осциллографа появится половина светлой окружности (или половина светлого эллипса-в зависимости от угла фаз фазосдви-гающей цепочки). При кратности и /обр на экране осциллографа появится пунктирная окружность. Число темных и светлых штрихов п равно кратности неизвестной и образцовой частот. Если частоты fy и /обр не равны, то фигура на экране осциллографа будет вращаться. Скорость вращения прямо пропорциональна разности частот /обр - fx-Для определения Д/ = /обр - fx Достаточно заметить положение на экране осциллографа одного штриха пунктирной окружности в момент времени t, затем заметить время ц, когда штрих займет прежнее положение, и вычислить разностную частоту по формуле

Д/=1/(»2-£.). (7.48)

Если частота вращения фигуры на экране осциллографа достаточно низка, то опре-

-° W -

Рис. 7.15. Схема измерения частоты при помощи осциллографа с круговой разверткой



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 [85] 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0159