Raqamli vattmetrlar

Bevosita sanoq metodiga asoslangan raqamli chastota o'lchagichlari. Raqamli (elektron-sanoqli) chastota o'lchagichning chastotasini o'lchash rejimidagi tuzilish sxemasini ko'rib chiqamiz (7.7-rasm).
Tadqiq qilinadigan U_kir signal qurish qurilmasiga keladi, bu yerda zaruriy kuchaytirish (yoki aksincha, susaytirish) va filtrlash amalga oshiriladi. SHakllantiruvchi qurilma tadqiq qilinayotgan signalni chastotasi shu signal chastotasiga teng impulslar ketma-ketligi U_chiq ga o'zgartiradi

.

S elektor boshqariladigan elektron kalitdan iborat bo'lib, u faqat boshqaruvchi kirishidan faqat stroblovchi impuls u_bq mavjud bo'lgandagina noma'lum chastotali shakllangan impulslarni elektron schyotchikka o'tkazadi, bu stroblovchi impulsning davomiyligini o'lchash vaqti At_o aniqlaydi. Stroblovchi impulsni boshqarish qurilmasi tayanch yuqori stabil generator signalidan chastota bo'lgichlar yordamida ishlab chiqaradi va uning davomiyligi 10^k s ga karrali qilib tanlanadi, bu yerda k - butun son.
Elektron schyotchik tomonidan selektor chiqishida sanalgan va raqamli sanoq qurilmasi (RSQ) tomonidan qayd etilgan impulslar soni N_x kirish signali chastotasiga proportsional bo'ladi. At_o = 10^k s bo'lganligi uchun chastota: f_x = N_x/At_o = N_x-10^-k Gs. 10^-k ko'paytuvchining qiymati RSQ dagi o'nlik vergulning o'rni bilan olinayotgan natijaning o'lchamini (Gs, kGs) ko'rsatib hisobga olinadi.


O
ААААл
1 I- 4 1 1 I 1 J I 1 h 3 1 1 I 1 t I
i Г 4 i i I i S I s i- 4 s s i s г i

Ui Stroblovchi
* impuls

7.8-rasm.
datda, sinusoidadan signal chastotasini o'lchashda undan shakllantiruvchi qurilmada qisqa impulslar yaratiladi. Qisqa impulslar raqamli sanoq qurilmalarining ishlashi uchun ko'proq qo'llaniladi.
Sinusoidadan qisqa o'tkir uchli impulslarning shakllanish 7.8-a, b, v, g- rasmlarda ketma-ket ko'rsatilgan.
Sinusoidal shakldagi U₁ signal zaruriy kattalikkacha kuchaytirilganidan so'ng ikki tomonlama chegaralanishga duchor bo'ladi va U₂ signalga - meandrga aylanadi. Keyin differentsiallovchi zanjir yordamida ikki qutbli o'tkir uchli impulslar ketma-ketligiga aylanadi. Musbat qutbli impulslarni ajratilganidan so'ng, chegaralagich yordamida chastotasi bo'yicha boshlang'ich signallar bilan ustma-ust tushadigan impulslar ketma-ketligini hosil qilamiz, ular shundan keyin schyotchik tomonidan sanaladi.
Selektorning ishlashi 7.8-d, e-rasmlarda tushuntirilgan. Shakllantiruvchi qurilma chiqishidagi impulslar 7.8-d rasmda ko'rsatilgan. O'sha rasmning o'zida stroblovchi impuls ham ko'rsatilgan bo'lib, uni ba'zan vaqt darvozalari deb ataladi. Stroblovchi qurilma chiqishidagi impulslar ^Nx impulslar paketi ko'rinishida tasvirlanadi.
Chastotani bevosita sanoq metodi bilan o'lchashdagi xatolikning ikkita asosiy tashkil etuvchisini keltirilgan diagrammalar asosida (7.8-d rasm) ajratish va ularni baholash qiyin emas. Birinchidan, bu vaqt selektori impulslarni o'tkazadigan namunali vaqt intervali Ag ning shakllanish xatoligi Sd dan iborat. Bu xatolik asosan tayanch kvartsli
generator chastotasining boshlang'ich o'rnatilish noaniqligi va noturg'unligi bilan aniqlanadi. Odatda, raqamli chastota o'lchagichlarda f₀=0,1-1 MGs li termostatlangan kvartsli generatorlar o'rnatiladi, ular chastotalarining maksimal nisbiy xatoligi 10^-7...10^-4 ni tashkil etadi. Bu etarlicha kichik xatolik bo'lib, uni ko'pchilik amaliy holatlarda ikkinchi tashkil etuvchi - diskretlik xatoligi bilan taqqoslaganda, hisobga olmaslik ham mumkin bo'ladi. Haqiqatan ham, chasto- taning o'zgarishini schyotchik tomonidan qayd etilishi hech bo'lmaganda, bitta impulsning paydo bo'lishi (yoki yo'qo- lishi) sodir bo'lgandagina amalga oshishi mumkin.
Agar tadqiq qilinayotgan signal va stroblovchi impuls vaqt bo'yicha o'zaro bog'lanmaganligi hisobga olinsa, impulslarni sanashdagi mumkin bo'lgan xatolik ±1 impulsni tashkil etadi. Natijada, chastotani o'lchashda diskretlikning maksimal nisbiy xatoligi uchun S_d = ±1/N = ±1/f_xAt_o ifodani hosil qilamiz. Agar o'lchashning boshlanish momentini, ya'ni stroblovchi impulsning paydo bo'lish momentini tadqiq qilinayotgan signal bilan sinxronlashtirilsa, diskretlik xatoligini kamaytirish mumkin. Bunda diskretlik xatoligi doimo musbatdir: S_d = 1/ f_xAt_o.
Keltirilgan bu formulalardan ko'rinib turibdiki, o'lchanayotgan chastota f_x va o'lchash vaqti At_o ning oshishi bilan diskretlik xatoligi kamayadi. Bu kattaliklardan istalgan ikkitasi berilganida uchinchi kattalikni hisoblash mumkin. Chastota diapazonining yuqori chastotalar tomoniga kengayishi elementlar bazasining, xususan, vaqt selektori va schyotchik sxemalari elementlarining tezkorligi bilan chegaralanadi. Shuning uchun yuqori chastotalarni o'lchashda kirish signali chastotasini dastlab ma'lum son marta bo'lish va keyin nisbatan qimmat bo'lmagan o'rtacha tezkorlikdagi selektorlardan foydalanish hamda natijani dastlabki bo'lish koeffitsientiga ko'paytirish maqsadga muvofiq bo'ladi. Shuni yodda tutish muhimki, yuqori chastotalarni o'lchashda diskretlik nisbiy xatoligining qiymati kamayadi va tayanch generator xatoligi S_o bilan taqqoslanadigan darajada yaqin bo'ladi. Shu sababli bu yerda favqulodda yuqori stabil kvartsli generatorlardan foydalanish zarur bo'ladi. Bundan ham yuqori chastotalarda (1 GGs va undan yuqori) ishlash uchun chastotani geterodinli o'zgartirishdan foydalaniladi hamda tadqiq qilinayotgan signal va yuqori chastotali qayta sozlanadigan geterodin chastotalarning ayirmasini raqamli metod bilan o'lchanadi.
Elektron-sanoqli chastota o'lchagich absolyut xatoligining ruxsat etiladigan chegarasi

2. 
   ifoda bilan tavsiflanadi, bu yerda S₀ - o'lchovning (namunali geterodinning) umumiy xatoligi.
   

Bunga mos ravishda, ruxsat etiladigan nisbiy xatolik chegarasi
^{u 4—1} ffteg
u

shbu ko'rinishda yoziladi

:


( 7.3)
Bu keltirilgan formulalardan, past chastotalar sohasida diskretlik xatoligi asosiy (belgilovchi) xatolik bo'lishi kelib chiqadi. Masalan, f>’l_ch = 10 Gs da (At_o = 1 s va 8_o = 10^-7) diskretlikning absolyut xatoligi 1 Gs ni tashkil etadi.
Mazkur holda, kvartsli generator xatoligini hisobga olmaslik mumkin. Nisbiy xatolik 10 foizni tashkil etadi va bunga ruxsat etib bo'lmaydi.
Diskretlikni kamaytirishning oddiy usuli At_o ni orttirishdan iborat bo'lib, buning ijobiy natija berishi (7.2)dan kelib chiqadi. Biroq 10 Gs ni 0,001% xatolik bilan o'lchash uchun vaqt darvozasi va demak, o'lchash vaqti 3 soat atrofida bo'lishi zarurligini hisoblab topish qiyin emas.
Yana shuni ham hisobga olish kerakki, vaqt darvozasi davomiyligini haddan ziyod oshirishda o'lchash jarayonida tadqiq qilinayotgan signal chastotasining mumkin bo'ladigan o'zgarishi bilan bog'liq metodik xatolik o'sishi mumkin, chunki bu ko'rib chiqilgan usul bilan signal chastotasining At₀ vaqt ichidagi o'rtacha qiymati hisoblanadi. Chastota o'lchagichlarda, odatda, vaqt darvozasini 10 s dan ortiq oshirishning iloji yo'q.
Past chastotalarni o'lchashda xatolikni kamaytirishning yaxshi usuli o'lchash o'zgartgichlari - chastotalarni ko'paytirgichdan foydalanishdan iborat. O'lchanayotgan signal chastotasini oshirish xatolikni bir necha tartib chamasida pasaytirish imkonini beradi.
Bunga muqobil (alternativ) echim chastotani bilvosita o'lchash usulini qo'llashdan iborat. Bunda tadqiq qilinayotgan signalning bitta davri yoki ma'lum sohadagi davrlarining davomiyligi o'lchanadi, chastota esa bunga teskari kattalik sifatida aniqlanadi.
Bunday o'lchashlar kelgusida ko'rib chiqiladigan vaqt intervallarini o'lchash metodlarining xususiy hollaridir.
Elektron sanoqli chastota o'lchagichlar ikki signalning chastotalari nisbatini o'lchash rejimida ham ishlashi mum-


Kirish A ga signal f₁ chastota bilan, kirish B ga esa f₂ chastota bilan beriladi. f₁ > f₂ shartiga rioya qilinishi lozim. f₂ chastotali signaldan vaqt darvozasi shakllanadi. f₁ chastotali signaldan sanoq impulslari shakllanadi va ularni schyotchik vaqt darvozasi beradigan interval davomida sanaydi. Schyotchik ko'rsatishi bevosita f₁:f₂ nisbatni beradi, chunki N = f₁At₀ va Ato = 1//2. Demak, N = fi//2.
qiymatni o'lchash ham mumkin, bu yerda n = 10^k. Bunda vaqt darvozasi f₂ chastotali signal kanaliga ulangan
d ekadali bo'lgich yordamida kengaytiriladi. Chastotalar nisbatini o'lchashning nisbiy xatoligi taqqoslanayotgan chastotalardan pasti sinusoidal shaklda bo'lganida ga teng, bu yerda f - taqqoslanayotgan
chastotalarning yuqorisi,/2 - pastki, Si.t. - chastotasi/2 bo'lgan signalga ishlov berishda ishga tushirish nostabilligi.