Повірка електронно-лічильних частотомеров Повірка універсальних електронно-променевих осцилографів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Білоруський державний університет ІНФОРМАТИКИ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

Кафедра метрології та стандартизації

РЕФЕРАТ

На тему:

«Повірка електронно-лічильних частотомеров. Повірка універсальних електронно-променевих осцилографів »

Мінськ, 2008

Повірка електронно-лічильних частотомеров

Нормовані параметри і метрологічні характеристики, контрольовані при повірці

При перевірці електронно-лічильних частотомеров (ЕСЧ) контролюються такі метрологічні характеристики:

1) діапазон вимірюваних частот;

2) діапазон вимірюваних періодів;

3) основна відносна похибка вимірювання частоти визначається iз виразу:

, (1)

де d 0 - відносна похибка по частоті опорного кварцового генератора;

Ті - час вимірювання;

fx - вимірювана частота.

4) основна відносна похибка вимірювання періоду визначається з виразу:

, (2)

де Т0 - період проходження рахункових імпульсів;

Тх - вимірюваний період;

n - коефіцієнт множення сигналу опорного генератора;

m - число усереднює періодів.

Перша і друга метрологічні характеристики визначаються в операції повірки «Випробування». Якщо ЕСЧ знаходився в ремонті, то необхідно також перевірити його працездатність при мінімальних вхідних напругах гармонійних та імпульсних сигналів.

При визначенні похибок δf і δT перевіряють окремо:

1) відносну похибку за частотою опорного кварцового генератора (δ0);

2) складові похибки вимірювання частоти і періоду через дискретності (другі доданки в формулах (1) і 2)).

Засоби повірки

При перевірці ЕСЧ застосовуються такі еталонні та допоміжні засоби повірки.

1 Приймачі еталонних частот.

2 рубідіевим стандарти частоти з номінальними значеннями частот 100 кГц, 1 і 5 МГц з відносною нестабільністю порядку 10-11.

3 Кварцові генератори з тими ж значеннями номінальних частот і відносною нестабільністю порядку 10-8.

Стандарти частоти й кварцові генератори є заходами зразкової частоти і якщо є можливість і необхідність, то точність цих заходів контролюється за допомогою приймачів еталонних частот.

4 Синтезатори частоти, що перекривають діапазон частот 0,01 Гц - 50 МГц.

5 Помножувачі частоти.

6 Компаратори частоти.

7 Генератори універсальні, вольтметри змінного напруги і осцилографи.

Методи і схеми повірки

Перевірка діапазонів вимірюваних частот і періодів

Повірка діапазонів вимірюваних частот і періодів проводиться за схемою приведеною на малюнку 1 методом прямих вимірювань частоти (періоду) задаються вимірювальними генераторами (ІГ) відповідних діапазонів і видів.

Рисунок 1 - Повірка діапазонів частот (періодів)

методом прямих вимірювань

Вимірювання проводяться на крайніх точках діапазону частот fн (Tн) і fв (tв) і на 5 - 6 точках всередині діапазону.

При необхідності перевірки мінімальних значень вхідних напруг до виходу генератора підключають вольтметр, за допомогою якого і встановлюють мінімальне значення напруги вхідного сигналу. При цьому на ЕСЧ повинні спостерігатися стійкі свідчення.

Визначення відносної похибки за частотою опорного кварцового генератора

Відносну похибку за частотою опорного кварцового генератора визначають методом порівняння за допомогою компаратора за схемою, наведеною на рисунку 2.

Вихід опорного кварцового генератора вивіреного ЕСЧ, з'єднується з входом 1 компаратора. З джерела зразкової частоти, яким є стандарт частоти виду Ч1-, подається сигнал такої ж частоти на вхід 2 компаратора і на роз'єм «5МГц» частотомера виду Ч3-, використовує цей сигнал замість власного сигналу опорної частоти.

Рисунок 2 - Визначення відносної похибки за частотою опорного кварцового генератора методом порівняння

Вихідний сигнал компаратора з частотою fk подається на вхід ЕСЧ (Ч3), що працює в режимі вимірювання частоти при часі вимірювання 1 або 10 сек.

Для підвищення достовірності результатів вимірювання знімається не менше 10 послідовних показань частотоміра і знаходиться їх середнє арифметичне значення:

, (3)

де fki - значення частоти вихідного сигналу компаратора одиничного вимірювання;

n - кількість проведених одиничних вимірювань.

Відносна похибка по частоті опорного генератора визначається за формулою

, (4)

де fкн - значення частоти компаратора, відповідне номінального значення частоти опорного генератора;

fн - номінальне значення частоти опорного генератора;

M - коефіцієнт множення компаратора.

Визначивши відносну похибку d 0, проводять корекцію частоти опорного генератора ЕСЧ, після чого шліц «корекція частоти» пломбується.

Визначення складових похибки вимірюваної частоти і періоду через дискретності рахунки

Визначення даних складових похибки проводять методом прямого вимірювання зразкової частоти. В якості джерела еталонної частоти використовується або синтезатор частоти, або синтезатор спільно з помножувачем частоти.

Схема з'єднань приладів при цій операції повірки наведена на рисунку 3.

Малюнок 3

Синтезатор і Вивірений ЕСЧ повинні бути засінхронізіровани від опорного генератора вивіреного приладу.

На вхід вивіреного ЕСЧ подають сигнал, близький до частоти верхньої межі і напругою, рівним мінімальному вхідній напрузі, при якому ЕСЧ повинен нормально працювати. При відсутності у синтезатора градуйованого по напрузі виходу сигналу, необхідно контролювати цю напругу за допомогою вольтметра.

Проводять серію з 10 спостережень. Результати повірки вважаються позитивними, якщо 9 спостережень (у вимірюванні) при вимірі не відрізняються від f0 більш ніж на ± 1 розподіл молодшого розряду рахунку.

За аналогічною методикою визначається складова похибки через дискретності при вимірюванні періоду. При цьому на вхід частотоміра подають частоти відповідні верхньої та нижньої частоті діапазону, встановленого для частотоміра в режимі вимірювання періоду.

Повірка універсальних електронно-променевих осцилографів

Нормовані параметри і метрологічні характеристики

До метрологічним характеристикам осцилографів, пов'язаним з параметрами досліджуваних сигналів, відносяться:

1) коефіцієнт відхилення (КО) - відношення значення вхідної напруги (Uвх) до значення відхилення променя на екрані ЕПТ (h), створюваного цим напругою

, ; (5)

2) коефіцієнт розгорнення (КР) - відношення періоду вхідного сигналу (Т) до довжини переміщення променя на екрані протягом цього періоду (l), викликаного впливом генератора розгортки

, ; (6)

3) похибки коефіцієнта відхилення ко) і коефіцієнта розгортки кр);

4) ширина лінії променя у вертикальному та горизонтальному напрямку;

5) смуга пропускання - діапазон частот, в межах якого значення АЧХ (залежність КВ від частоти досліджуваного сигналу) не відрізняється більш ніж на 3дБ від значення АЧХ на опорній частоті. Так як осцилографи найчастіше застосовують для дослідження імпульсних сигналів, їх характеризують в основному не АЧХ, а параметрами перехідної характеристики (ПХ);

6) метрологічної характеристикою осцилографа, що дозволяє оцінити похибки вимірювань через перекручування форми досліджуваного сигналу, є ПХ каналу сигналу. ПХ - зображення на ЕПТ осцилографа, отримане при подачі на його вхід перепаду напруги з тривалістю фронту не більше 0,3 від часу наростання перехідної характеристики. Параметрами перехідної характеристики є: час наростання tн, час встановлення tу, викид Δ А і нерівномірність Δ Ан. На малюнку 4 показано зображення сигналу на екрані ЕПТ при перевірці цих параметрів;

7) похибки вимірювання амплітудних (δu) і тимчасових Т) параметрів описуються наступними виразами

, (7)

де δ ко - похибка КО;

δ пр - похибка перетворення, яка визначається в основному нерівномірністю перехідної характеристики каналу Y;

δ вн - похибка візуального спостереження, що залежить від товщини променя і розмірів осцилограми.

, (8)

де δ кр - похибка КР;

δ вн - похибка візуального спостереження, що залежить від товщини променя і розмірів осцилограми (при вимірюванні тривалості імпульсу залежить ще й від точності установки рівня 0,5).

Операції, методи і схеми повірки

Основні операції повірки такі: визначення ширини променя, визначення похибки коефіцієнтів відхилення та розгортки, визначення похибки вимірювання напруги і тимчасових інтервалів, визначення параметрів ПХ і АЧХ.

Визначення ширини лінії променя

Ширину лінії променя у вертикальному напрямку визначають методом непрямого вимірювання за допомогою генератора імпульсів з каліброваним виходом. Схема з'єднання приладів наведена на рисунку 5.

Рисунок 4 - Зображення ПХ на екрані ЕПТ осцилографа,

де tr - час наростання; τy - час встановлення, в межах якого нерівномірність Δ Ану може перевищувати задане значення Δ Ан; Δ А - викид; Δ Ану - нерівномірність на ділянці встановлення; Δ Ан - нерівномірність; А1 - усталене значення ПХ


Малюнок 5

Вивірений осцилограф переводять у автоколивальний режим розгортки. Встановлюють коефіцієнт розгорнення в межах 2 - 10 мкс / справ, період проходження імпульсів генератора 40 - 200 мкс, тривалість імпульсів 10 - 50 мкс, амплітуду імпульсів 2 - 5 В, коефіцієнт відхилення 5 В / справ.

На екрані ЕПТ спостерігають дві горизонтальні лінії. Встановлюють необхідну яскравість і фокусують промінь.

Змінюють амплітуду імпульсів до значення Uг, при якому лінії, що світяться стикаються. Ширину лінії променя по вертикалі dв у поділках обчислюють за формулою

, (9)

де Uг - амплітуда імпульсів, при якій лінії стикаються, В;

Kо - коефіцієнт відхилення по вертикалі, В / справ.

Ширину лінії променя в горизонтальному напрямку визначають методом непрямого вимірювання за допомогою генератора імпульсів і джерела пилкоподібної напруги (рисунок 6).


Малюнок 6

Встановлюють ті ж режими роботи і значення параметрів, що і в попередньому випадку. На ЕПТ спостерігають дві вертикальні лінії. Змінюючи значення коефіцієнта відхилення, встановлюють висоту зображення ліній, можливо близьку до довжини робочої ділянки шкали ЕПТ. Коефіцієнт відхилення горизонталі обчислюють за формулою:

, (10)

де Uг - амплітуда імпульсів на виході генератора, В;

l - довжина зображення по горизонталі, поділу.

Змінюють амплітуду імпульсів до значення Uгк, при якому дві лінії, що світяться стикаються. Ширину лінії променя DГ по горизонталі обчислюють за формулою:

. (11)

Ширину лінії променя у вертикальному та горизонтальному напрямках визначають в середині і на кордонах робочого ділянки ЕЛТ.

Визначення похибки коефіцієнта відхилення

Похибка коефіцієнта відхилення визначають або методом непрямого вимірювання дійсного значення коефіцієнта відхилення за допомогою генератора імпульсів або установки для повірки вольтметрів, або методом прямого вимірювання за допомогою імпульсного калібратора осцилографів. Схема повірки при перевірці одним і іншим методом однакова і наведена на рисунку 8.

Малюнок 8

У режимі внутрішнього запуску при максимальному значенні коефіцієнта відхилення Kомах проводять вимірювання висоти зображення, рівного всім парних розподілам шкали ЕПТ по вертикалі, встановлюючи відповідні значення напруги еталонних приладів. Для всіх інших значень Kо вимірювання проводять при висоті зображення сигналу, рівної четному числа поділок і складовою 60-100% робочого ділянки екрану.

При використанні калібратора осцилографів похибка відраховують безпосередньо по його шкалою. При використанні генератора імпульсів спочатку розраховують дійсне значення Kо за формулою:

, (12)

де Uг - напруга, що подається на вхід осцилографа з генератора, В;

h - висота зображення, справ.

Потім похибка Kо розраховують за формулою:

, (13)

де Kон - встановлене (номінальне) значення Kо на вивіреному осцилографі.

Визначення похибки коефіцієнта розгортки

Похибки коефіцієнта розгортки визначають методом непрямого вимірювання дійсного значення коефіцієнта розгортки за допомогою генератора сигналів, генератора імпульсів і електронно-рахункового частотомера або методом прямих вимірів за допомогою калібратора осцилографів імпульсного.

Електронно-лічильний частотомір використовують при необхідності для підвищення точності установки частоти (періоду) сигналів генераторів.

Схема вимірювання аналогічна наведеної на малюнку.

Режим запуску розгортки - внутрішній. Вимірювання проводять при середньому значенні коефіцієнта відхилення. Шляхом зміни частоти сигналу на виході зразкового генератора встановлюють спочатку робочого ділянки екрану довжину зображення парного числа періодів синусоїдального або імпульсного напруги, що дорівнює найменшою допустимої довжині, встановленої в НД на Вивірений прилад. Похибка коефіцієнта розгортки визначають зіставленням встановленого його значення з отриманим по еталонному приладу. Коефіцієнти розгорток аналогічно визначають для всіх значень довжини шкали по горизонталі, рівних четному числа поділів, а також для найбільшого значення довжини в межах робочої ділянки ЕПТ по горизонталі. Вимірювання проводять для всіх фіксованих значень коефіцієнта розгортки.

Визначення похибки вимірювання напруги

Цю похибка визначають методом прямого вимірювання напруги, формованого еталонними засобами: генератором імпульсів з каліброваної амплітудою, установкою для повірки вольтметрів, калібратором осцилографів. Вимірювання проводяться при всіх значеннях коефіцієнта відхилення і не менш ніж при п'яти значеннях діапазону вимірюваних осцилографом напруг, включаючи два крайніх. Похибка вимірювання оцінюється шляхом порівняння виміряних значень напруги з допомогою осцилографа з відповідними значеннями, встановленими на еталонних приладах.

Визначення похибки вимірювання часових інтервалів

Цю похибка визначають методом прямого виміру тимчасових інтервалів, що задаються у вигляді періоду синусоїдального або імпульсного напруги еталонними засобами. Виміри проводять відповідно до методики, встановленої в НД на Вивірений прилад для кожного значення коефіцієнта розгортки при середньому значенні коефіцієнта відхилення і не менш ніж при п'яти значеннях діапазону вимірюваних осцилографом тимчасових інтервалів, включаючи два крайніх. Похибка вимірювання оцінюють зіставленням виміряних значень періоду сигналу з його дійсним значенням, відлічених по еталонному приладу.

Визначення параметрів перехідної характеристики каналу вертикального відхилення

Ці параметри визначаються методом прямих вимірів за допомогою генератора випробувальних імпульсів. Основною вимогою є виконання співвідношення між фронтом випробувального імпульсу tф і часом наростання tн перехідної характеристики:

tф ≤ (0,1 - 0,3) tн.

Виміри проводять в режимі зовнішнього запуску розгорнення при мінімальному значенні коефіцієнта розгортки шляхом безпосереднього відліку параметрів перехідної характеристики по її зображенню на екрані ЕПТ: часу наростання, часу встановлення, викиду, нерівномірності для всіх фіксованих значень коефіцієнта відхилення при позитивній або негативній полярності випробувальних імпульсів.

ЛІТЕРАТУРА

1 Дімов Ю.В. метрологія, стандартизація і сертифікація. Підручник для вузів. 2-е вид. - СПб.: Пітер, 2006.

2 Метрологія, стандартизація і сертифікація: Підручник / Ю.І. Борисов, А.С. Сігов та ін; Під ред. А.С. Сігова. - М. Форум: Инфра-М, 2005.

3 Посібник з висловом невизначеності вимірювання. - ВНИИМ, С-Пб.: 2005.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
45.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Повірка електронно рахункових частотомеров Повірка універсальних електронно променевих осцилографів
Повірка магазинів опору
Порядок встановлення та коригування МПІ еталонів Повірка електронних аналогових і цифрових вольтметрів
Засоби вимірювань Повірка засобів вимірювань
Електронно цифровий підпис
Електронно обчислювальні машини
Електронно-обчислювальні машини
Електронно-цифровий підпис
Архітектура електронно-обчислювальних машин
© Усі права захищені
написати до нас