Číslicové měření kmitočtu

Transkript

1 Lubomír Slavík TECHICKÁ UIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/ ), který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

2 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

3 Měření kmitočtu Zdroje etalonového kmitočtu Číslicové měření kmitočtu jednotka času 1s definována jako doba trvání n period záření základní etalon cesiový rezonátor (stabilita /rok) sekundární etalony: termostatované krystalem řízené oscilátory (10 9 /rok) Měření kmitočtu osciloskopem srovnávací metoda v režimu y pro celistvý poměr kmitočtů (Lissajousovy obrazce) přímé měření osciloskopem: f =1/T orientační a málo přesná hodnota Elektronický analogový kmitoměr Vibrační kmitoměr

4 čítač v režimu měření frekvence: měřená frekvence: rozlišení: ' Číslicové měření kmitočtu Měření pomocí čítače T VD vstupní dělič PZ předzesilovač TO tvarovací obvod H hradlo (např. 1s) KO krystalový oscilátor D dělička f kde je počet načítaných pulzů po dobu T 1 ' f T 1s f 1Hz T Číslicové měření kmitočtu režim přímého měření je vhodný pro f > 10kHz nevhodně nastavená úroveň spuštění může u signálů se zákmity vést k hrubých chybám měření je třeba nejdříve určit orientačně frekvenci osciloskopem

5 Měření pomocí doby periody VD vstupní dělič PZ předzesilovač OUS tvarovací obvod H hradlo (např. 1s) KO krystalový oscilátor D dělička měřená perioda: T T f f 1 T kde je počet načítaných pulzů po dobu T X rozlišení: ' T 1 f režim přepočtu z doby periody je vhodný pro f < 10kHz vzniká navíc chyba vlivem kolísání komparační úrovně na hradle (šum na signálu) lze odstranit průměrováním (měřením n period)

6 Měření kmitočtu z ovzorkovaného průběhu např. osciloskop s číslicovou pamětí T k 2 k1 TS kde k 1 číslo vzorku po 1. průchodu signálu u nulou k 2 číslo vzorku po 2. průchodu signálu u nulou (se stejnou derivací) zpřesnění t 1, t 2 lze určit např. interpolací

7 v režimu y Měření fázového rozdílu Měření pomocí osciloskopu dvoukanálovým osciloskopem v časové oblasti

8 princip: Elektronické fázoměry TO tvarovací obvod MKO monostabilní klopný obvod BKO bistabilní klopný obvod Vyhodnocení: analogové měření stř. hodnoty čítačem nutno měřit t 0, T + výpočet

9 měření pomocí čítače Číslicový fázoměr měřená fáze (počet měřených pulzů) k D konstanta ve stupních k = 360 k D násobící konstanta obvodu s fázovým závěsem, který násobí frekvenci f vstupního signálu

10 vektorvoltmetrem 1.signál + 2.signál U při měření výkonů: cos = P/S Číslicové měření kmitočtu Další možnosti měření z ovzorkovaného průběhu (např. čísl. osciloskop): k 1 číslo vzorku po 1. průchodu signálu u 1 nulou k 2 číslo vzorku po 1. průchodu signálu u 2 nulou (se stejnou derivací) k 3 číslo vzorku po 2. průchodu signálu u 1 nulou (se stejnou derivací) T k3 k1 t0 k2 k1 T S T S t 2 T 0 2 k k 2 3 k k 1 1 Zpřesnění: t 1, t 2, t 3 lze určit lin. interpolací