IMG�86 (2)

ściontierzy-czasomicrzy. Specyficzne jest dla pomiarów częstotliwości, Ze fizyczne porównywanie częstotliwości sygnałów elektrycznych (a więc i przenoszenie miary wzorcowej) może być dokonywane w zasadzie bezbłędnie (najskuteczniej, gdy częstotliwości są nominalnie równe). Wzorce niZszych rzędów dokładności są natomiast mniej dokładne przede wszystkim ze względu na niestałość ich własnej częstotliwości w czasie, który mija od ostatniego wzorcowania oraz ze względu na ewentualne medostrojenie w toku wzorcowania Dokładniejsze ich strojenie mogłoby być nieużyteczne ze względu na niestałość ich częstotliwości. Z tego względu dokładność generatorów często charakteryzuje się podając tylko dopuszczalną niestałość w czasie, np. Is, 1 godziny albo jednej doby, miesiąca, roku, ignorując błąd wzorcowania., Warto podkreślić. Ze dla tej samej konstrukcji generatora stałość częstotliwości w czasie krótkim, np. Is, moZe być znacznie lepsza, np. o dwa rzędy lepsza, niż stałość na rok

Funkcję wzorców częstotliwości niZszych rzędów dokładności pełnią sygnały elektryczne otrzymywane z generatorów kwarcowych, czyli elektronicznych generatorów, których częstotliwość jest stabilizowana rezonatorem kwarcowym. Generatory takie - jako samodzielne przyrządy przeznaczone do zastosowań metrologicznych - z zasady zawierają dzielniki częstotliwości o dużej rozdzielczości (a tam gdzie trzeba powielacze częstotliwości) i dzięki czemu umożliwiają nastawianie wartości częstotliwości z rozdzielczością wielo-cyfrową (np 6, 8 lub więcej cyfr). Dokładność nastawionej liczby prezentującej wartość częstotliwość (np liczba ośmiocyfrowa może sugerować niepewność np. 10'*) najczęściej jest znacznie lepsza niZ dokładność zrealizowanej częstotliwości generowanego sygnału Jak wiemy, głównym ograniczeniem dokładności jest niestałość częstotliwości, a ta zależy od wykonania rezonatora kwarcowego, od konstrukcji generatora i upływu czasu liczonego od ostatniego wzorcowania. Stąd niepewność częstotliwości generowanych sygnałów w układach generatorów kwarcowych mieści się w dużym przedziale: od 10'¹ (i gorzej) do 10"* (i lepiej) rozumianej przedziałowo i w stosunku rocznym.

Rezonator kwarcowy jest kondensatorem płaskim, którego dielektrykiem jest płytka wycięta z kryształu kwarcu W krysztale tym występuje zjawisko piezoelektryczne, którą jest odwracalne². Oznacza to, że np. doprowadzenie do okładzin pojedynczego impulsu napięcia spowodowałoby samowzbudzenie na tych okładzinach napięcia zmiennego (zanikającego) o charakterystycznej dla danego rezonatora częstotliwości. Gdy rezonator znajdzie się w obwodzie elektronicznego generatora (czyli w układzie z dodatnim sprzężeniem zwrotnym dla danej częstotliwości), którego częstotliwość własna oscylacji jest bliska częstotliwości własnej rezonatora, to rezonator wymusza w generatorze drgania o częstotliwości swojej własnej W ten sposób stabilizuje częstotliwość generatora, w którym jest zainstalowany.

Właściwości cieplno-częstotliwościowe rezonatora zależą od orientacji płaszczyzny cięcia płytki w stosunku do osi kryształu, z którego płytka jest wycinana. Można wybrać taki kąt położenia płaszczyzny cięcia, że temperaturowy współczynnik zmian częstotliwości własnej (czyli wrażliwość na temperaturę) będzie najmniejszy (bliski zera) w otoczeniu

danej temperatury. Ten sposób uniezależnienia się od temperatury jest ograniczony dokładnością realizacji kąta cięcia, a temperaturowa niewrażliwość zapewniona będzie dla ściśle określonej temperatury. Tani sposób zmniejszenia wrażliwości temperaturowej generatora kwarcowego polega na dodaniu w obwodzie tego generatora diod waraktorowych, których współczynnik temperaturowy ich wpływu na częstotliwość generatora jest przeciwnego znaku niz rezonatora kwarcowego, tak Ze wypadkowy współczynnik temperaturowy częstotliwości generatora moZe być mniejszy (teoretycznie równy zero). W ten sposób można osiągnąć mniejszą wypadkową wrażliwość generatora na temperaturę Najdoskonalsze rozwiązanie (i najdroższe) polega na umieszczeniu generatora w termostacie w takiej temperaturze termostatyzowanej, w której dany rezonator ma najmniejszą wrażliwość temperaturową. Wówczas osiąga się najlepsze rezultaty.

Przy charakteryzowaniu dokładności generatorów kwarcowych większej dokładności ze względu na ich częstotliwość z zasady nie podaje się jawnie i bezpośrednio danej o dokładności, lecz dane o niestałości generowanej częstotliwości. Podawana jest niestałość krótkookresowa (np. sekundowa, piętnastominutowa, godzinna) lub długookresowa (np. dobowa, miesięczna, roczna) w postaci liczb wyraiających względną możliwą zmianę częstotliwości generatora, np. 10 ‘ na 15 minut oznacza możliwą zmianę wynoszącą 1(T* nastawionej częstotliwości w okresie 15 minut. Z danych o niestałości użytkownik może przewidzieć, na co może liczyć, jak dokładnie warto wzorcować i adiustować (stroić) częstotliwość danego generatora Niestałość krótkookresowa przede wszystkim a długookresowa w dużym stopniu spowodowane są szumem, w którego widmie występują wszystkie możliwe częstotliwości, a wśród nich częstotliwości prawie równe częstotliwości generatora. Odpowiednie składowe częstotliwości szumu losowo zmieniając się powodują losowe przestrajanie częstotliwości generowanej w danym generatorze o małą wielkość (powolna i losowa zmiana fazy sygnału jest równoważna losowej zmianie jego częstotliwości).

Wśród generatorów różnych sygnałów - używanych w laboratoriach - o nastawial-nej częstotliwości tylko generatory stabilizowane rezonatorem kwarcowym mogą generować sygnał o częstotliwości realizowanej z interesującą dokładnością Innej konstrukcji generatory - pomyślane jako generatory sygnałów - nie są generatorami dokładnej częstotliwości i wymagają dodatkowego mierzenia nastawionej częstotliwości, jeżeli jest ważna dokładność nastawionej częstotliwości. Do generatorów sygnałów stabilizowanych kwarcem należą tzw. syntezery sygnałów, w których nastawę danej częstotliwości realizuje się cyfrowo. Ich błąd dopuszczalny' częstotliwości jest na poziomie 10‘⁵ lub w specjalnym wykonaniu do 10’⁷ (z zastrzeżeniem np., Ze obowiązuje przez miesiąc od wzorcowania i po piętnastu dniach ciągłego użytkowania). Możliwa rozdzielczość nastawienia wybranej częstotliwości w tych generatorach może być rzędu 10* lub większa.

Do generatorów-syntezerów powrócimy przy omawianiu źródeł zmiennego napięcia pomiarowego.

2.3. Mierzenie czasu i częstotliwości

2.3.1. Struktura i funkcje częstotliwościomierza-czasomierza cyfrowego

Na rys. 2.1 przedstawiono strukturę funkcji (schemat funkcyjny) typowego często-tliwościo-micrza-czasomierza cyfrowego. Przyrządem o takim układzie można mierzyć okres T, lub częstotliwość f, napięcia okresowego, odstęp czasu między wybranymi, sąsiednimi zboczami tego samego impulsu albo między zboczami następujących po sobie

Pojęcie jest objaśnione przy omawianiu charakterystyki dokladnościoncj częstotliwościomierzy (p. 2.3.3.).

Oznacza to, że nastawiając wartość częstotliwości, np I 234 567.2 Hz, możemy otrzymać sygnał o częstotliwości niepewnej w granicach np. ±2 Hz, a więc o niepewności większej o rząd niż wartość jednostki na najmniej znaczącej pozycji nastawionej liczby . Dane o faktycznej dokładności częstotliwości czerpać powinniśmy z charaktery styki dokladnoiciowtj generatora a nic z zapisu liczby przybliżonej.

' Pod wpływem napięcia powstają naprężenia mechaniczne (odkształcenia) sprężyste, które zanikając wzbudzają na okładzinach ładunek (napięcie), a ten wywołuje naprężenia, itp. aż do zaniknięcia drgań. Zjawisko przebiega z charakterystyczną dla rezonatora (czyli własną) częstotliwością w danej temperaturze. Gdy jednak płytka będzie poddana np działaniu zewnętrznej siły, to oczywiste jest. że płytka kwarcu zmieni swoją częstotliwość własną.

Warto skojarzyć zjawisko drgań piezoelektrycznych z drganiami czysto mechanicznymi, np. kamer-tonu pobudzonego do drgań, który też drga z częstotliwością własną.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
74982 Nowy Rok wiem f * Wiem, to jest dla Ciebie szok, że znów mamy Nowy Rok... .
NOWY ROK? Wiem, to jest dla Ciebie szok że znów mamy Nowy Rok... Niech będzie radosny, nie
Prmn6u ■l; km m ■ a&ra Viem, to jest dla Ciebie szok że znów mamy Nowy Rok... Niech będz
—    Mam nadzieję, że len Jego kolega ule jest dla mnie . y przecież, że nienawidzę
Wiem, to jest dla Ciebie szok, że znów mamy Nowy Rok... Niech będzie radosny, niech się za
SNB13904 udaremnione. Nie jest to związek specyficzny tylko dla opieki i wychowania, j istota i sens
img027 27 Niekiedy szerokość pasma częstotliwości zajmowanego przez system transmisyjny nie jest dla
skanuj0007(1) Zadanie pomiarowe: W układzie jak na rys. 4, dla wybranych częstotliwości generatora G
skanuj0010(2) Zadanie pomiarowe: W układzie jak na rys. 4, dla wybranych częstotliwości generatora G
gr A koło 2 rfed^tawic cyfrowy Pomiar częstotliwości UKtad Arona do pomiaru mocy w obwodzie ti
Screenshot 11 06 21 , X 01.    Jaka jest szerokość pasma częstotliwości dla przebi
CCF20121101014 Załącznik 1 Karta pomiarowa L.p. Częstotliwości dominujące Wartość transformaty dl
Pojedynczy pomiar Często błąd przypadkowy pomiaru jest znacznie mniejszy od zdolności rozdzielczej
sekwencji możliwe jest dokonanie pomiaru dla większej liczby komórek przy wykorzystaniu jednej

więcej podobnych podstron