Číslicové měření kmitočtu

Číslicové měření kmitočtu Lubomír Slavík TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247) Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

Číslicové měření kmitočtu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Obsah přednášky základní definice zdroje etalonového kmitočtu analogové měření kmitočtu číslicové měření kmitočtu měření pomocí čítače měření pomocí doby periody měření z ovzorkovaného průběhu měření fázového rozdílu měření pomocí osciloskopu elektronické fázoměry číslicové fázoměry nabízené přístroje na trhu


Měření kmitočtu Zdroje etalonového kmitočtu jednotka času 1s – definována jako doba trvání n‐period záření … základní etalon – cesiový rezonátor (stabilita 10‐14/rok) sekundární etalony: termostatované krystalem řízené oscilátory (10‐9/rok)

Měření kmitočtu osciloskopem srovnávací metoda v režimu x‐y pro celistvý poměr kmitočtů (Lissajousovy obrazce) přímé měření osciloskopem: fx=1/T – orientační a málo přesná hodnota

Elektronický analogový kmitoměr

Vibrační kmitoměr


Číslicové měření kmitočtu Měření pomocí čítače čítač v režimu měření frekvence: VD … vstupní dělič PZ … předzesilovač TO … tvarovací obvod H … hradlo (např. 1s) KO … krystalový oscilátor

fx 

měřená frekvence:

1 '  f  x rozlišení: TN

T

N

N TN

D … dělička kde N je počet načítaných pulzů po dobu TN

 1s  ' f x  1Hz



režim přímého měření je vhodný pro fx > 10kHz

nevhodně nastavená úroveň spuštění může u signálů se zákmity vést k hrubých chybám měření je třeba nejdříve určit orientačně frekvenci osciloskopem


Měření pomocí doby periody VD … vstupní dělič PZ … předzesilovač OUS … tvarovací obvod H … hradlo (např. 1s) KO … krystalový oscilátor D … dělička měřená perioda:

rozlišení:

Tx  NTN  'Tx 

N fN

1 fN

vzniká navíc chyba vlivem kolísání komparační úrovně na hradle (šum na signálu) lze odstranit průměrováním (měřením n period)

fx 

1 Tx

kde N je počet načítaných pulzů po dobu TX

režim přepočtu z doby periody je vhodný pro fx < 10kHz


Měření kmitočtu z ovzorkovaného průběhu např. osciloskop s číslicovou pamětí

T  k 2  k1  TS kde k1 – číslo vzorku po 1. průchodu signálu u nulou k2 – číslo vzorku po 2. průchodu signálu u nulou (se stejnou derivací)

zpřesnění – t1, t2 lze určit např. interpolací


Měření fázového rozdílu Měření pomocí osciloskopu v režimu x‐y

dvoukanálovým osciloskopem v časové oblasti


princip:

Elektronické fázoměry TO … tvarovací obvod MKO … monostabilní klopný obvod BKO … bistabilní klopný obvod

Vyhodnocení: analogové – měření stř. hodnoty

čítačem – nutno měřit t0 , T + výpočet


měření pomocí čítače

Číslicový fázoměr

N … měřená fáze (počet měřených pulzů) kD … konstanta ve stupních kN = 360 kD … násobící konstanta obvodu s fázovým závěsem, který násobí frekvenci f vstupního signálu


Další možnosti měření vektorvoltmetrem – 1.signál + 2.signál Ux při měření výkonů: cos = P/S z ovzorkovaného průběhu (např. čísl. osciloskop): k1 – číslo vzorku po 1. průchodu signálu u1 nulou k2 – číslo vzorku po 1. průchodu signálu u2 nulou (se stejnou derivací) k3 – číslo vzorku po 2. průchodu signálu u1 nulou (se stejnou derivací)

T  k3  k1  TS t0  k 2  k1  TS t0 k 2  k1   2  2 T k3  k1 Zpřesnění: t1, t2, t3 lze určit lin. interpolací

Číslicové měření kmitočtu

Recommend Documents