Будь умным!

У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Лабораторна робота 2 Дослідження принципу дії та основних метрологічних характеристик вимірюваль

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-13

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 21.5.2024

PAGE 2

Вінницький національний аграрний університет

Кафедра механізація сільського господарства

ОСНОВИ МЕТРОЛОГІЇ ТА ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАНЬ

М е т о д и ч н і в к а з і в к и

Лабораторна робота № 2

Дослідження принципу дії та основних метрологічних характеристик вимірювального каналу частоти середніх значень в середовищі програмного забезпечення Micro-Cap

Виконали

Студенти групи 31-ЕЕС

Герман Тарас

Марчук Віталій

Вінниця, 2014

ХІД РОБОТИ

Дослідження принципу роботи каналу частоти середніх значень.
1. Запустіть програму Micro-Cap (Micro-Cap.exe).
2. Розмістіть на робочому полі двійковий лічильник (елемент 74HC93 з вкладок Digital Library – 74xx42 – 93-).
3. Приєднайте до P0BAR входу лічильника вихід елементу логічного «І» з 2 входами (елемент And2 з вкладок Digital Primitives – Standard Gates – And Gates).
4. Приєднайте до входів елементу логічного «І» виходи генераторів тактових імпульсів (елемент GClock з вкладок Digital Primitives – Stimulus Generators).
5. Задайте період сигналу тактуючого генератора, що під’єднаний до першого входу елемента логічного «І» у відповідності до Вашого варіанту (табл.1).

Таблиця 1 – Результати вимірювань

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Частота	100N	200N	300N	400N	500N	600N	700N	800N	900N	1000N

Увага!!! Для завдання періоду тактуючому генератору необхідно відкрити меню генератора (подвійним натисканням лівої клавіші його зображенні у робочому полі) та задати у стрічках Param:ZEROWIDTH= та Param:ONEWIDTH= значення, що рівні половині значення, заданого в таб. 1.

Задайте період сигналу тактуючого генератора, що під’єднаний до другого входу елемента логічного «І», у двадцять більший в порівнянні з періодом, приведеним в табл.1.
1. Приєднайте до виходу тактуючого генератора, що під’єднаний до другого входу елемента логічного «І» елемент логічного «НЕ» (елемент Inverter з вкладок Digital Primitives – Standard Gates – Inverters).
2. Приєднайте вихід логічного елемента «НЕ» до входів MR1 та MR2 двійкового лічильника.
3. Пронумеруйте виходи елементів схеми (меню Опции – Отображать на схеме – Номера узлов), та зніміть зображення робочого вікна.
4. Відобразіть та зніміть зображення часових діаграм роботи схеми (меню Анализ – Анализ переходных процессов).
5. Розрахуйте відносну похибку квантування.
6. Зробіть висновки за результатами пункту 1.
Дослідження впливу частоти вхідного сигналу на точність каналу частоти середніх значень.
1. Збільшіть період сигналу тактуючого генератора, що під’єднаний до першого входу елемента логічного «І» у 1,5 разів в порівнянні з заданим для Вашого варіанту значенням (таб. 1).
2. Пронумеруйте виходи елементів схеми (меню Опции – Отображать на схеме – Номера узлов), та зніміть зображення робочого вікна.
3. Відобразіть та зніміть зображення часових діаграм роботи схеми (меню Анализ – Анализ переходных процессов).
4. Розрахуйте відносну похибку квантування.
5. Зменшіть період сигналу тактуючого генератора, що під’єднаний до першого входу елемента логічного «І» у 1,5 разів в порівнянні з заданим для Вашого варіанту значенням (таб. 1).
6. Пронумеруйте виходи елементів схеми (меню Опции – Отображать на схеме – Номера узлов), та зніміть зображення робочого вікна.
7. Відобразіть та зніміть зображення часових діаграм роботи схеми (меню Анализ – Анализ переходных процессов).
8. Розрахуйте відносну похибку квантування.
9. Зробіть висновки за результатами пункту 2.
Дослідження впливу частоти сигналу квантування на точність каналу частоти середніх значень.
1. Збільшіть період сигналу тактуючого генератора, що під’єднаний до другого входу елемента логічного «І» у 1,5 разів в порівнянні з пунктом 1.
2. Пронумеруйте виходи елементів схеми (меню Опции – Отображать на схеме – Номера узлов), та зніміть зображення робочого вікна.
3. Відобразіть та зніміть зображення часових діаграм роботи схеми (меню Анализ – Анализ переходных процессов).
4. Розрахуйте відносну похибку квантування.
5. Зменшіть період сигналу тактуючого генератора, що під’єднаний до другого входу елемента логічного «І» у 1,5 разів в порівнянні з пунктом 1.
6. Пронумеруйте виходи елементів схеми (меню Опции – Отображать на схеме – Номера узлов), та зніміть зображення робочого вікна.
7. Відобразіть та зніміть зображення часових діаграм роботи схеми (меню Анализ – Анализ переходных процессов).
8. Розрахуйте відносну похибку квантування.
9. Зробіть висновки за результатами пункту 3.
Зробіть загальні висновки за результатами виконання лабораторної роботи.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Принцип дії цифрового частотоміра середніх значень засновано на підрахунку кількості імпульсів невідомої частоти fx за зразковий часовий інтервал t0, який формується зразковою мірою часу.

Структурну схему цифрового частотоміра середніх значень наведено на рис.4.2, а часові діаграми його роботи – на рис.10.1.

Рисунок 10.1

Структурна схема частотоміра містить такі основні блоки. Зразкову міру часу ЗМЧ (Т – RS – тригер, SW2 – схема збігу, G – генератор зразкової частоти, ПЧ – подільник частоти, що формує зразковий часовий інтервал t0).

А також вона містить двійковий лічильник СТ2, який підраховує кількість імпульсів невідомої частоти fx за зразковий інтервал часу t0, схема збігу SW1, де здійснюється квантування зразкового часового інтервалу імпульсами невідомої частоти, формувач імпульсів F, який із вхідних синусоїдних сигналів формує прямокутні імпульси, калібровані за амплітудою і тривалістю.

Рисунок 10.2

Вихідне положення. RS-тригер Т і тригери двійкового лічильника СТ2 знаходяться у стані логічного «0». Рівнем логічного нуля закриті схеми збігу SW1 і SW2. Тому імпульси вимірюваної частоти fx не поступають на вхід лічильника СТ2, а імпульси зразкової частоти f0 – на вхід подільника частоти ПЧ.

Вимірювання. За командою "Пуск" тригер Т приймає стан логічної одиниці і таким чином відкриває схеми збігу SW1 і SW2. Імпульси, які проходять із частотою fx через формувач F і відкриту схему SW1, надходять на вхід двійкового лічильника СТ2, який здійснює їх підрахунок. В цей самий момент часу через відкриту схему SW2 імпульси f0 із виходу генератора G зразкової частоти надходять на вхід подільника частоти, коефіцієнт ділення якого розраховують з урахуванням забезпечення потрібного часового інтервалу t0.

Після закінчення формування зразкового часового інтервалу подільником частоти заднім фронтом імпульсу t0 (точка 3) тригер Т встановлюється у стан логічного нуля, схеми збігу SW1 і SW2 закриваються і в лічильнику СТ2 фіксується код N. Кількість імпульсів невідомої частоти, які підраховує двійковий лічильник за час t0, визначається так:

, (10.1)

де - моменти початку та закінчення зразкового часового інтервалу.

Зразковий часовий інтервал формується в подільнику частоти і визначається таким добутком

, (10.2)

де - коефіцієнт ділення подільника частоти; - період імпульсів зразкової частоти .

Тоді остаточне рівняння перетворення цифрового частотоміра середніх значень матиме вигляд:

. (10.3)

Подане співвідношення є рівнянням перетворювання частотоміра, оскільки воно характеризує, яким чином пов'язані між собою вихідна NF і вхідна fx величини. Статична характеристика цифрового частотоміра середніх значень лінійна (рис.10.3).

Рисунок 10.3

У цифровому вимірювальному приладі за умови постійної абсолютної похибки в діапазоні зміни вимірюваної величини межа допуску основної похибки нормується у вигляді максимальної зведеної похибки

. (10.4)

З урахуванням цього, рівняння похибки квантування цифрового частотоміра середніх значень подамо у вигляді

. (10.5)

Аналіз наведеного рівняння показує, що похибка квантування суттєво залежить від вимірюваної величини (рис.10.4).

Під час вимірювання низьких частот похибка велика, і тому область застосування таких частотомірів – вимірювання середніх частот (>1000 Гц). Крім того, похибка квантування залежить також

Рисунок 10.4

від величини зразкового часового інтервалу, який визначається коефіцієнтом k подільника частоти. Похибка квантування зменшується при збільшенні зразкового часового інтервалу t0. Однак, збільшення t0 приводить до зростання часу вимірювання, а, отже, до зниження швидкодії. Оскільки зменшується при збільшенні fx, то такі частотоміри ефективні в області середніх і високих частот (від одиниць кілогерц до десятків мегагерц).

Другою складовою похибки вимірювання частоти є похибка зразкової міри часу , яка зумовлена неточністю первинного встановлення значення t0 і його наступними часовими та температурними змінами.

Визначимо нижню межу вимірювання fx min. Для цього задамося нормованим значенням похибки квантування :

. (10.6)

Знайдемо верхню межу вимірювання частотоміра середніх значень. Ця характеристика обмежена ємністю двійкового лічильника:

де n – розрядність двійкового лічильника.

Підставимо Nmax в рівняння перетворення частотоміра і отримаємо рівняння для визначення верхньої межі вимірювання

. (10.7)

Цифрові частотоміри цього типу вимірюють за час t0 середнє значення частоти fx. Тому їх називають частотомірами середніх значень.

В області низьких і інфранизьких частот більш ефективні частотоміри, які базуються на квантуванні вимірюваного періоду.

Контрольні питання і завдання:

Дайте поняття частоти, одиниці вимірювання частоти.
В чому сутність прямого і опосередкованого методів вимірювання частоти?
З яких основних блоків складається частотомір?
Сформулюйте фізичний ефект, який покладено в основу роботи частотоміра середніх значень.
Наведіть структурну схему і часові діаграми роботи частотоміра середніх значень.
Опишіть принцип дії частотоміра користуючись структурною схемою і часовими діаграмами.
Яке призначення зразкової міри часу? Поясніть за допомогою яких елементів формують зразковий часовий інтервал t0? Чи впливає його стабільність на значення похибки квантування?
Виведіть рівняння перетворення та похибки квантування для частотоміра середніх значень.
Вкажіть шляхи зменшення похибки квантування.
Виведіть аналітичні залежності для оцінювання нижньої і верхньої межі вимірювання.
Поясніть, якими параметрами схеми обмежені нижня і верхні межі вимірювання.
Чому даний частотомір називають середніх значень.
За допомогою частотоміра середніх значень проведено вимірювання інформативного параметру fx=10 кГц. Частота зразкового генератора fo=1 МГц, а коефіцієнт переліку подільника частоти k=1 000 000. Наведіть структурну схему та часові діаграми роботи частотоміра. Визначити відносну похибку квантування.
За допомогою частотоміра середніх значень проведено вимірювання інформативного параметру fx=10 кГц. Частота зразкового генератора fo=1 МГц, а коефіцієнт переліку подільника частоти k=1 000 000. Наведіть структурну схему та часові діаграми роботи частотоміра. Визначити верхню межу вимірювання даного каналу, для 16-ти розрядного двійкового лічильника.
За допомогою вимірювального каналу частоти середніх значень проведено вимірювання інформативного параметру fx=10 кГц. Частота зразкового генератора fo=1 МГц, а коефіцієнт переліку подільника частоти k=1 000 000. Наведіть структурну схему та часові діаграми роботи частотоміра. Визначити нижню межу вимірювання даного каналу, для якої нормоване значення похибки квантування не перевищує 0.1%.

EMBED Word.Picture.8

1. Комбинационные схемы
2. практикуму- Составитель- к
3. Испанская инквизиция
4. Анализ финансовой отчетности- 1
5. тематичних наук Київ2000 Дисертацією є рукопис
6. А. Вампилов. Утиная охота.html
7. Введение Под психологической готовностью к школьному обучению понимается необходимый и достаточный ур
8. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ История производства и переработки с.-х. продукции в РФ
9. Но в последние годы интерес к ним в нашей стране стал и более массовым и более глубоким
10. Изучение свойств случайных величин планирование эксперимента и анализ данных
11. Походження українського народу
12. Тема- ЗУНР та конфлікт з Польщею
13. ПРАКТИКУМ ПО ПСИХОДИАГНОСТИКЕ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Для всех 20
14. Учебное пособие- Маркетинг і світ, що змінюється
15. цільовий метод планування його доцільність і можливості З досвіду формування національної програми роз
16. Реферат- Изучение проблемы диалога культур в контексте интерпретации восточной традиции в русской поэзии ХХ века.html
17. Лекции - Экономика строительства
18. на тему Моя мама
19. Его кредо выражала формула согласно которой предметом психологии является поведение а не со знание.html
20. The political system of Great Britain

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе