ложим (рис. 1.17), что затвор открыт в течение 1 с. Тогда счетчик в ситуации, показанной на рис. 1.17, а, зафиксирует частоту 2 Гц, а в ситуации 1 17,6 - 3 Гц. Если в действительности частота составляет 2 Гц, а прибор показывает 3 Гц, ошибка равна 50 %.

С другой стороны, при измерении периодов ошибка ± 1 импульс обратно пропорциональна периоду посылок импульсов базы времени. Поэтому частоту низкочастотных сигналов можно более точно измерить косвенно, оценив период и по нему определяя частоту. В зависимости

МмпумсЫ к

РазаеиЮшщии сигнал затвора

Импульсы А

Разрешающий сигнал затдара

± и

Рис. 1.17. Иллюстрация ошибки ±1 импульс. Управляющий затвор открыт в течение одинаковых интервалов времени, но результаты счета

различны:

а - подсчитано два импульса; б - подсчитано три импульса

от схемы у каждого типа частотомера есть некоторая частота, ниже которой предпочтительно изменять период, а выше - выполнять частотные измерения. Эта критическая частота равна корню квадратному из частоты генератора базы времени в отсутствие ее деления, так же как и деления измеряемой частоты. Некоторые сложные частотомеры фактически измеряют период, выполняют пересчет и отображают на дисплее значения частоты. В некоторых частотомерах автоматически изменяется метод измерения. В высокоточных приборах принимаются специальные меры для устранения рассматриваемой ошибки, в том числе метод двойного замедления. В соответствии с последним вычисляется неоднозначность временного интервала, вызванная отсутствием синхронизации, и в окончательный результат вносятся соответствующие поправки.

Ошибки базы времени. Очевидно, что для точных измерений частоты или периода необходимо иметь высокостабильный генератор. В большинстве точных приборов применяются термостабилизированные кварцевые генераторы. В некоторых моделях используются температурно-компенсированные генераторы. В последних используются элементы, температурные изменения параметров которых компенсируют изменения параметров генератора. Для кварцевых генераторов характерен рост ухода частоты со временем за счет старения. Для хороших генераторов типичный уход частоты составляет 3 части на 107 за месяц, а для высокоточных генераторов -1,5 части на 108 за месяц. В любом случае

следует строго соблюдать рекомендации изготовителя по калибровке генераторов.

Ошибка переключения. Эти ошибки создаются при пропуске импульсов в подсчете или счете посторонних внешних импульсов, например импульсов помех. Триггер Шмитта переключается при одном уровне, если напряжение иа входе растет, и при другом - если входное па-пряжение падает. Разница уровней получила название гистерезиса; она определяет чувствительность триггера. Изменения уровня запуска эффективно перемещают петлю гистерезиса вверх и вниз по отношению к входному сигналу. Многие частотомеры имеют соответствующие органы регулировки.

При малых временах переключения входной канал частотомера должен быть широкополосным. Прн этом он может оказаться подверженным воздействию шумов, и поэтому иметь очень низкий уровень срабатывания триггера нежелательно; последний следует устанавливать в соответствии с природой измеряемого сигнала.

Если на входе имеется постоянная составляющая, возможно, что границы петли окажутся больше или меньше любого уровня входного сигнала. В примере, показанном на рис. 1.18, а, уровень переключения должен быть поднят так, чтобы петля гистерезиса переместилась в область изменения сигнала. Однако уровень постоянной составляющей может быть настолько высок, что возможные перемещения петли окажутся недостаточными, а повышение уровня входного сигнала только осложнит ситуацию.

Рис. 1.18. Ошибки переключения. Штриховые линии соответствуют границам «окна» гистерезиса: а - импульсы не генерируются из-за наличия в сигнале постоянной составляющей; б - генерация лишних импульсов при наличии осцилля-ций; в - генерация лишних импульсов за счет всплесков шума

Связь по постоянному току не следует использовать, если сигнал имеет изменяющийся во времени коэффициент заполнения (для последовательности импульсов), так как в этом случае изменяется уровень запуска.. На рис. 1.18,6 показано, как шум (в данном случае осцилляции) приводит к ошибкам в счете при неправильной установке петли гистерезиса. Исправить ситуацию можно, установив петлю ниже уровня осцилляции.

На рис. 1.18, в показано, как всплески шума вызывают ошибки счета. В этом случае уровень запуска триггера следует сделать более положительным либо более отрицательным или увеличить чувствитачь-ность так, чтобы всплески не выходили за границы окна.

1.3.3 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧАСТОТОМЕРОВ

Диапазон частот - диапазон, в котором измеряется частота. Для случаев связи по постоянному и переменному току диапазоны частот могут быть различными. В зависимости от стоимости и сложности прибора наивысшая частота может составлять несколько единиц или несколько сотен мегагерц (обычно 100 МГц). СВЧ-частотомеры работают на частотах до нескольких гигагерц.

Входное сопротивление. Входное сопротивление (импеданс) обычно составляет 1 МОм или 50 Ом. В некоторых частотомерах входное сопротивление может устанавливаться. Поскольку входные цепи частотомеров широкополосные, повышение входного сопротивления нежелательно из-за соответствующего роста шумов.

Чувствительность - минимальный уровень сигнала, необходимый для переключения, обычно от 10 до 100 мВ (среднеквадратичных). Чувствительность может изменяться при изменении частоты. Для напряжений несинусоидальной формы чувствительность может указываться в амплитудных значениях напряжения. Чувствительность изменяется с помощью аттенюатора (обычно XI, ХЮ, ХЮ0). Чувствительности 20 мВ (среднеквадратичных) в положении аттенюатора X1 соответствует отсчет 200 ыВ в положении X10.

Уровень переключения. Для перемещения петли гистерезиса может вводиться постоянная составляющая. Типичный диапазон, в котором устанавливается уровень переключения, составляет ±3 В.

Разрешение. Наименьшие отображаемые иа дисплее прибора изменения измеряемой величины определяют его разрешение; оно обычно оценивается последним значащим разрядом, т. е. ±1 в последнем значащем децимальном разряде дисплея. Учитывая показания декадных делителей, можно вычислить соответствующие изменения измеряемой величины. Так, например, при измерении периодов типичное разрешение составляет 100 нс/iV, где N - степень деления декадного делителя (1, 10, 100 и т. д.).