Фактором, ограничивающим нижнюю предельную измеряемую частоту, является время измерений.
1.29 Структурная схема электронного частотомера. Измерение интервалов времени по ЧЭС
Различают два основных способа измерения интервалов времени: осцил-лографический и цифровой.
Измерение интервалов времени с помощью осциллографа проводится по осциллограмме исследуемого напряжения с использованием «линейной» развертки. Из-за нелинейности развертки, а также больших погрешностей отсчета начала и конца интервала общая погрешность измерения составляет единицы процентов. В последние годы интервалы времени в основном измеряются цифровыми методами.
Измерения интервалов времени с помощью цифрового частотомера.
Принцип измерения периода гармонического сигнала цифровым методом с помощью цифрового частотомера поясняется рис. 10.8, где приведены структурная схема устройства и соответствующие его работе временные диаграммы. Измерение интервала времени Тх цифровым методом основано на заполнении его импульсами , следующими с образцовым периодом Т0, и подсчете числа Mx этих импульсов за время Тх.
1.30Методы измерения сдвига фаз. Осциллографический метод измерения сдвига фаз.
Информация о сдвиге фаз двух сигналов с одинаковой частотой широко используется для определения целого ряда параметров объекта. Например, скорости движения или селекции подвижных объектов в радиолокации. Существует несколько методов измерения сдвига фаз.
Осциллографический метод. Метод может быть реализован с помощью двухканального(двухлучевого) осциллографа. При измерении при помощи 2-х канального осциллографа на экране отображается два сигнала одинаковой частотой и со сдвигом фаз, который будет пропорционален интервалу времени дельта t . для определения сдвига фаз надо определить величину периода данного сигнала 
При использовании однолучевого осциллографа 
можно определить по форме фигуры Лиссажу. При полном совпадении частот должен получиться элипс. Соотношение максимальных размеров элипса по горизонтали и вертикали даст величину .
1.31Структурная схема и принцип работы цифрового измерителя фазового сдвига
цифровой метод измерения сдвига фаз. Метод построен на том, что разность фаз измеряемых сигналов преобразуется в интервал времени, который заполняется с четными импульсами кварцевого генератора, предварительно измеритель калибруется путем измерения Т основного сигнала счетными импульсами путем деления числа импульса получают величину сдвига фаз
1.32. Структурная схема и принцип работы аналогового измерителя фазового сдвига
Нулевой метод как основная модификация метода сравнения распространен при измерении не только амплитудных и частотно-временных параметров сигналов, но также и фазовых параметров их. Поясним сущность и особенности нулевого метода измерения с помощью рис. 6.4, где ИФВ — измерительный фазовращатель вида ФЗ, используемый в качестве образцовой меры, ФВ необходим для предварительной калибровки фазометра, а в качестве ИУ могут быть использованы индикаторы равенства фаз и , противофазности или квадратурности их.
С помощью ИФВ начальная фаза сигнала, принимаемого за опорный, может изменяться (запаздывать) на величину. Тогда с помощью ИУ можно зафиксировать величину. Можно в принципе измерять любое промежуточное значение, но тогда будет реализован уже не нулевой, а дифференцированный метод измерения. Он не применяется в практике фазовых измерений, так как для измерения необходим дополнительный фазометр, который не только усложняет прибор, но и увеличивает погрешность измерения. В то же время индикаторы значений, равных 0, 90или 180°, реализуются достаточно просто и погрешности в результат измерения практически не вносят.
1.33. Измерение амплитудочастотных характеристик радиотехнических устройств
В электронике широко используют линейные четырехполюсники, АЧХ которых определяется зависимостью модуля коэффициента передачи от частоты сигнала.
Коэффициент передачи k в цепях с сосредоточенными постоянными представляет собой отношение комплексных амплитуд выходного и входного гармонических напряжений одной частоты при условии отсутствия отражения на входе, как показано на схеме четырехполюсника
Если U2 < U1 , то происходит ослабление сигнала при прохождении его через четырехполюсник (в этом случае — пассивный), а коэффициент передачи k < 1.
Если U2 > U1, то сигнал усиливается, четырехполюсник является активным, a k > 1.
Значения коэффициента передачи четырехполюсника и частоты сигнала, на которой проводится его измерение, образуют точку в системе соответствующих координат, а совокупность таких же точек об разуют АЧХ в рассматриваемом частотном диапазоне.
Измерения параметров АЧХ четырехполюсника выполняются од ним из двух методов:
· снятием зависимости модуля коэффициента передачи от частоты по точкам с последующим интерполированием кривой АЧХ;
· получением панорамного изображения АЧХ с использованием генератора качающейся частоты и индикатора.
На практике при исследовании четырехполюсников определяют чаще всего АЧХ, которая отражает его свойства в исследуемой полосе частот — полосе пропускания, в которой модуль коэффициента передачи не должен быть меньше 0,7 kmaх. Полоса пропускания линейного четырехполюсника ограничивается нижней fн и верхней fв частотой.
1.34. Измерение нелинейных искажений
Используют два метода измерения нелинейных искажений сигнала, аналитический (спектральный) и интегральный (квазигармонический).
Аналитический (гармонический) метод основан на применении селективных приборов (анализаторов спектра, селективных вольтметров и др.), с помощью которых измеряют абсолютные и относительные значения амплитуд первой и высших гармоник, а затем по формуле вычисляют значение коэффициента гармоник.
Интегральный метод позволяет оценить влияние всех высших гармоник на форму сигнала без определения их значений в отдельности. Для этого можно или подавлять первую гармонику, или выделять ее. Наибольшее распространение получил метод, основанный на подавлении первой гармоники.
Приборы, предназначенные для измерения коэффициента нелинейных искажений в соответствии с принятой системой классификации измерительных приборов, относятся к виду С6.
Схема измерителя нелинейных искажении, работающая по интегральному методу с подавлением первой гармоники, представлена на рисунке.
Входное устройство обеспечивает согласование входного сопротивления прибора с выходным сопротивлением исследуемого объекта. Широкополосный усилитель служит для усиления всего сигнала до величины, удобной для отсчета. Перестраиваемый заграждающий фильтр служит для подавления напряжения основной частоты.
Процесс измерения нелинейных искажений сводится к выполнению двух операций. При переводе ключа рода работы в положение «Калибр.» электронный вольтметр прибора измеряет напряжения всего исследуемого сигнала. При этом добиваются показаний вольтметра на отметке 100% шкалы с помощью регуляторов во входном устройстве и усилителе. При переводе ключа в положение «Измерение» в схему подключается заграждающий фильтр, который препятствует прохождению первой гармоники сигнала и пропускает на вход вольтметра напряжение высших гармоник исследуемого сигнала. При соответствующей калибровке вольтметра результат измерения нелинейных искажений можно отсчитывать непосредственно по шкале прибора.
1.35 Анализаторы спектра последовательного действия.
Исследуемый сигнал подается на преобразователь частоты(ПЧ). На другой вход ПЧ поступает сигнал с генератора частотно модулируемых колебаний(ГЧМ), принцип действия которого аналогичен ГКЧ. Управление частотой модулирующих колебаний производится с помощью варикапа. Напряжение на варикап поступает с ГР ЭЛТ. Фильтр промежуточной частоты(ФПЧ) будет пропускать на УПЧ только результат смещения одной из гармонических составляющих входного сигнала, разность частот которой с сигналом ГЧМ окажется равной промежуточной частоте. В результате на экране ЭЛТ будет рисоваться огибающая спектральной функции.
1.36 Анализаторы спектра параллельного действия
Структурная схема содержит набор полосовых фильтров(Ф1,Ф2,ФN),сигналы с которых через детекторы (Д1,Д2,ДN) поступают на схему коммутации(К). генератор ступенчатых сигналов(ГСС) вырабатывает сигналы с заданной дискретностью каждой ступеньки и по
времени и по амплитуде. Этот сигнал используется для формирования горизонтальной развёртки(ЭЛТ) этим же самым сигналом производится управление работой коммутатора, который поочередно пропускает сигналы с фильтров на канал вертикальной развертки(ЭЛТ). В результате амплитуда сигнала в момент времени (t1,t2,t3…tn) будет соответствовать амплитуде той частоты , на которую настроен фильтр.
Недостатки метода:
1) Большое количество фильтров, которые требуются для перекрытия всего диапазона частот.
2) Жесткие требования к фильтрам по полосе пропускания.
1.37. Контрольно-измерительные комплексы
Датчики для контроля различных технологических режимов ЛПД могут являться частью общей измерительной системы. Сигналы от датчиков поступают, как правило, на комплекс приборов. Поэтому наиболее целесообразно объединять датчики и регистрирующие приборы в общий контрольно-измерительный комплекс (КИК), в котором отдельные узлы выполняют самостоятельные функции.
Составными частями КИК являются: чувствительные элементы, датчики, усилители или преобразователи сигналов от датчиков, компенсационные схемы, регистрирующие приборы, а в случае автоматизации е обратной связью — программный вычислительный механизм.
Можно выделить следующие группы КИК: стационарные цеховые (условно-стационарные), передвижные цеховые, передвижные исследовательские, стационарные исследовательские, универсальные (для нерегулярного лабораторно-цехового обслуживания или только исследований). По типу основного прибора различают: электронно-цифровые, осциллографические, осциллоскопические, регистрирующе-перьевые (малоинерционные самописцы), комбинированные КИК. Имеются двухканальные и многоканальные КИК серийного или единичного (макетного) производства. Некоторые КИК внедрены на заводах, другие — только в лабораториях, третьи находятся на стадии заводского внедрения.
1.38. Автоматизация измерений
автоматизированные измерительные комплексы могут использоваться автономно или входить в состав автоматизированных систем управления в качестве одного из звеньев. Чаще всего это система, которая используется на большом расстоянии от оператора. Ли использование производится в особо вредных или опасных условиях. В этих случаях предполагается использовании измерительной схемы, которая предполагает наличие следующих звеньев:
1) чувствительный элемент(датчик)-это устройство для преобразования измеряемой величины в сигнал удобный для дальнейшего преобразования.
2)измерительный преобразователь предназначен для преобразования исходного электрического сигнала в вид, удобный для автоматической обработки. Например, преобразования непрерывного сигнала в цифровой код(АЦП).
3)устройство отображения информации. Полученная измерительная информация может быть использована для последовательного отображения. Для хранения и формирования БД, для формирования управляющих сигналов.
1.39. Измерение шума и вибрации
Основными приборами для измерения шума являются шумомеры. В шумомере механические звуковые колебания, воспринимаемые микрофоном, преобразуются в электрические, которые усиливаются и затем, пройдя через корректирующие фильтры и выпрямитель, регистрируются стрелочным прибором. Диапазон измеряемых суммарных уровней шума обычно составляет 30—130дБ при частотных границах 20—16 000 Гц.
Для определения спектра шума и его уровней в октавных полосах шумомер подключают к фильтрам и анализаторам.
Для измерений используют отечественные шумомеры Ш-71, ПИ-14, ИШВ-1 в комплекте с октавными фильтрами. Широкое распространение в нашей стране получила акустическая аппаратура фирм RFT (Германия) и «Брюль и Къер» {Дания).
Шумоизмерительные средства состоят из шумомера (в соответствии с ГОСТ 17187-71) и октавных электрических фильтров, пропускающих определенную полосу частот электрических колебаний.
Действие шумомера основано на преобразовании микрофоном звуковых колебаний в электрические, которые после усиления и прохождения через октавные фильтры передаются измерительному прибору - стрелочному индикатору.
Вибрация измеряются приборами, основанными на механических и электрических методах. Электроизмерительные приборы обеспечивают более высокую точность измерения в широком диапазоне частот вибраций большой и малой интенсивности. Они позволяют записывать виброграммы на значительном расстоянии от объекта вибрации, что обеспечивает безопасность и удобство проведения работ по измерениям.
Измерение вибраций производится согласно ГОСТ 12.4.012-75 «ССБТ. Средства измерения и контроля вибраций на рабочих местах. Технические требования». Этим требованиям отвечает шумомер типа ШВК-1, снабженный датчиком вибраций.
Для стационарного оборудования точки измерения вибраций выбирают на рабочих местах. Датчик вибрации крепят к рабочей площадке или сиденью работающего. Локальные вибрации, передающиеся на pyки при работе с ручными машинами, измеряют по виброскорости в среднегеометрических октавных полосах от 8 до 1000 Гц. Датчик вибрации крепят в местах контакта рук с вибрирующими поверхностями. Ручные машины должны соответствовать
требованиям ГОСТ 17770-72 «Машины ручные. Допустимые уровни вибрации».
1.40.Применение электрорадиоизмерительной техники для измерения неэлектрических величин
Электрические измерительные приборы, применяемые для измерения неэлектрических величин, имеют большие преимущества по сравнению с неэлектрическими приборами, так как они позволяют как осуществлять дистанционные измерения, так и обеспечивать широкий диапазон чувствительности, а также позволяют измерять параметры различных быстропротекающих процессов. Для измерения любой неэлектрической величины электрическим методом необходимо иметь преобразователь (датчик), преобразующий неэлектрическую величину в электрическую, измерительный прибор и промежуточную цепь, связывающую датчик с измерительным прибором. Датчики подразделяют на две основные группы: параметрические и генераторные. Параметрические датчики преобразуют неэлектрические величины в электрические параметры r, L, С, М, μ Генераторные датчики преобразуют неэлектрические величины в Е, U, I, Р. Электрические измерительные приборы, применяемые для измерения неэлектрических величин, градуируют непосредственно в единицах этих величин. Датчики обычно характеризуют чувствительностью и разрешающей способностью. Под чувствительностью датчика понимают отношение
где ∆aвых — изменение значения электрической величины на выходе датчика;∆aвх — изменение значения неэлектрической величины на его входе. Под разрешающей способностью датчика понимают предел изменения измеряемой неэлектрической величины, в котором погрешность преобразования не превышает допустимого значения.Из параметрических датчиков наиболее распространенными являются реостатные (датчики сопротивления), емкостные, индуктивные датчики, датчики с терморезисторами, фотоэлектрические датчики, тензорезисторы, а из генераторных датчиков — термоэлектрические (термопары) и индукционные, в которых неэлектрическая величина преобразуется в э. д. с. Реостатные датчики обычно используют в сочетании с магнитоэлектрическими логометрами. В этих датчиках измеряемая неэлектрическая величина воздействует на движок реостата, изменяя его положение и соответственно сопротивление реостата. Этот прибор может быть применен, например, для измерения уровня жидкости (рис. 10.14), причем шкалу логометра в этом случае можно отградуировать непосредственно в единицах измеряемого уровня.
Для измерения деформаций различных конструкций используют тензорезисторы — датчики, сопротивление которых меняется вследствие изменения их геометрических размеров (рис. 10.15). Такие датчики изготовляют из константановой проволоки диаметром 20 — 30 мкм, обладающей большим удельным сопротивлением, и наклеивают непосредственно на ту деталь, деформацию которой необходимо измерить. Для измерения температур используют различные параметрические и генераторные преобразователи, наибольшее распространение из которых получили термоэлектрические датчики (термопары) и терморезисторы (термисторы). Работа датчиков с термисторами основана на зависимости сопротивления проводников и полупроводников от температуры. Следует отметить, что при измерениях с использованием параметрических датчиков всегда требуется вспомогательный источник электрической энергии. Индуктивные и емкостные датчики применяют, как правило, в сочетании с электромагнитными и электродинамическими логометрами при питании измерительного устройства переменным током.