1. Schemat blokowy i zasada działania układu:

Badany układ:

Pomiar częstotliwości metodą bezpośrednią polega na zliczaniu impulsów uformowanych zmierzonego przebiegu częstotliwości f_x we wzorcowym przedziale czasowym T_wz . Przebieg o częstotliwości mierzonej f_{x wz} jest przekształcony na ciąg impulsów prostokątnych o tym samym okresie T_x , za pomocą układu formującego. Impulsy z układu formującego przekazywane są przez bramkę elektroniczną AND do licznika, który wskazuje ilość impulsów N. Czas otwarcia bramki jest określony bardzo precyzyjnie – jest to wzorcowy odcinek czasu T_wz . Czas wzorca uzyskujemy dzięki obecności generatora wzorcowego współpracującego z cyfrowym dzielnikiem częstotliwości. Sygnał prostokątny na wyjściu dzielnika częstotliwości ma okres równy T_wz . Zadaniem przerzutnika bramkującego jest wytwarzanie pojedynczego impulsu (jedynki logicznej), której czas jest wyznaczony przez dwa sąsiednie narastające zbocza sygnału wyjściowego dzielnika częstotliwości. W tym czasie licznik zlicza ilość impulsów N.

Częstotliwość f_xp oblicza się z zależności:

$$\mathbf{f}_{\mathbf{\text{xp}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{N}}{\mathbf{T}_{\mathbf{\text{wz}}}}$$

gdzie:

N – ilość zliczonych impulsów,

T_wz – czas otwarcia bramki.

1. Wyniki pomiarów:

gdzie:

f_x – częstotliwość generatora funkcyjnego (badanego),

N – liczba impulsów,

T_wz – czas otwarcia bramki,

δ_fxp – błąd pomiaru częstościomierza, obliczony ze wzoru:

$$\mathbf{\delta}_{\mathbf{\text{fxp}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{N}}$$

δ_{fx –} błąd pomiaru nastawionej wartości, obliczony ze wzoru:

$$\mathbf{\delta}_{\mathbf{\text{fx}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{f}_{\mathbf{x}}\mathbf{-}\mathbf{f}_{\mathbf{\text{xp}}}}{\mathbf{f}_{\mathbf{\text{xp}}}}$$

1. Wnioski:

Dokonaliśmy pomiaru częstotliwości metodą bezpośrednią, wyniki pomiarów uwzględniono w tabeli, z której wynika, iż dokładność pomiaru rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości ( δ_fxp maleje). Dzieje się tak dlatego, ponieważ

δ_N = ± 1 impuls, więc przy wzroście częstotliwości f_x ilość zliczonych impulsów rośnie. Im większa ilość impulsów N przejdzie przez bramkę tym δ_fxp jest mniejszy i tym samym pomiar częstotliwości jest dokładniejszy.

Zalecany jest taki dobór parametrów układu (częstotliwość wzorcowa i czas bramkowania), aby błąd pomiaru δ_fxp miał wartość mniejszą od 0,5 %. Dla częstotliwości 0,2 [Hz] i 2 [Hz] błąd jest znacznie większy od 0,5 %, więc pomiary te uznajemy za nie dość dokładne.

Dla naszego przypadku od częstotliwości 20 [Hz] pomiary możemy uznać za wiarygodne, ponieważ δ_fxp jest niższy niż 0,5 %.

W badanym układzie uwzględniamy błąd pomiaru nastawianej wartości generatora – δ_fx . Błąd ten powoduje zwiększenie liczby zliczanych impulsów poprzez generowanie zawyżonej częstotliwości. Błąd ten jest dość duży (rzędu kilku %), dlatego nie można go pominąć.