Оқулық «Білім беруді дамытудың федералды институты»

1 0 - т а р а у
ЖИІЛІКТІ ЖӘНЕ УАҚЫТ АРАЛЫҒЫН ӨЛШЕУ 
10.1. Негізгі мағлұматтар 
Жиілікті және уақыт аралығын өлшеу көптеген ғылыми және 
техникалық міндеттерді шешу үшін қажет.
 f жиілік деп уақыт бірлігінде өтетін бірдей оқиғалардың санын 
немесе циклдер процесін айтады. f циклдік жиіліктің өлшем бірлігі 
герц (Гц) болып табылады, бұл 1 с үшін бір оқиғаға сәйкеседі.
Радиоэлектроникада жоғары жиіліктерді (ЖЖ) f әрпімен, ал төменгі 
жиіліктерді (ТЖ) — F әрпімен белгілеу тарихи түрде қабылданғанын 
айта кеткен жөн. Сондай-ақ, гармоникалық сигналдар
ω= 2πf, 
секундқа арналған радианмен (рад/с) және уақыт бірлігіндегі 
сигнал фазасының φ(t) тең өзгеруі өрнектелген бұрыштық немесе 
айналмалық жиілікпен сипатталады. Бұрыштық жиілік әдетте жоғарғы 
және төменгі жиіліктер үшін, сәйкесінше ω = 2πf және Q = 2nf ретінде 
жазылады. Гармоникалық сигналдарға арналған (соның ішінде 
бұрмаланған) жиілік уақыт осі арқылы ауысу санымен, яғни уаыт 
бірлігіндегі нөл арқылы анықталады.
Жиіл іктің тұрақсыздығы кезінде лездік бұрыштық жиілік түсінігін 
пайдаланады
мұндағы f(t) — лездік циклдік жиілік. 
Осы тарауда жиілікті өлшеу әдістерін сипаттау үшін, оның уақыт 
өлшеміндегі орташа мәнін қолданады. Сондай-ақ, бұл ретте ұзақ және 
қысқа уақыт аралығындағы тұрақты жиіліктің өзгеруіне және оның
флуктациялық өзгерістеріне байланысты, ұзақ мерзімдік және қысқа 
мерзімдік жиілік тұрақсыздығы түрінің болуы қажет. Осы 
тұрақсыздықтар арасындағы шекара шартты және уақыт өлшемін 
көрсету жолымен беріледі. 
 At уақыт аралығы деп, жалпы жағдайда екі дәйекті оқиға 
моменттері арасындағы өткен уақытты айтады. Мұндлай аралықтар 
санына, мысал: тербелістер периоды, екі импульс уақыты бойынша 
жылуымен анықталатын, импульс ұзақтығы немесе аралық ұзақтығы 
жатады.
167 

Кез келген периодты анықталған сигналдың u(t) T периоды деп, 
осы сигналдың ерікті таңдалған лездік мәні жиі және дәйекті 
қайталанатын ең аз уақыт аралығын айтады.
Осылайша, периодты сигналды мына түрде жазуға болады 
мұндағы m — бүтін натурал сандар, Т тербеліс периоды радианмен 
өрнектелген сигнал фазасы ф(/) 2п өзгеретін уақыт аралығы ретінде 
белгіленеді.
Физикадан белгілі болғандай, f жиілігі және Т тербеліс периоды тең 
болады және өзара мына формуламен байланысты 
Себебі осы екі физикалық шама өзара тығыз байланысқан, онда бір 
шама өлшемін басқа өлшеммен ауыстыруға болады. Тәжірибеде 
көбінесе жиілікті өлшейді.
Электр сигналдарының жиілігін, периодын және басқа уақытша 
параметрлерді өлшеу радиотехниканың және телекоммуникациялық 
жүйелердің маңызды міндеттерінің бірі болып табылады. Жиіліктік- 
уақыттық өлшемдерге арналған техникалық құралдар өлшеу жүргізу 
процесін тікелей оларды жиілік пен уақыттың Мемлекеттік эталонына
байлап, қамтамасыз етуші аспаптардың бірыңғай кешенін құрайды. Бұл 
нақты жоғары дәлдіктегі өлшем алу мүмкіндігіне кепілдік береді. 
Негізгі өлшеу аспаптарымен және өлшеу құралдарымен белгіленген 
шамалар: осциллографтар; 
эталондық жиілік және компаратор сигналдарын 
қабылдағыштар; сигнал жиіліктерін түрлендіргіштер; 
резонанстық жиілік өлшегіштер; 
конденсаторды зарядтау-ажырату әдісінің негізіндегі жиілік 
өлшегіштер; 
цифлық жиілік өлшегіштер; 
уақыт аралығын цифрлық өлшеулер болып табылады.
Жиілікті өлшеу көбінесе негізі цифрлық (электрондық –есептік) 
жиілік өлшегіштерді құрайтын цифрлық әдістің (дискретті есеп),
көмегімен орындалады. Цифрлық әдістің құндылығына өлшеудің 
жоғарғы дәлдігі, өлшенетін жиіліктің кең диапазоны, есептеуіш 
құралдардың (микропроцессор, дербес компьютер және басқаларының)
көмегімен өлшеу нәтижелерін өңдеу мүмкіндігі жатады.
u(t) = u(t + nt), 
мұндағы n = 1, 2, 3 және т.б. 
Синусоидалық сигнал түрі үшін 
168 

Бұдан басқа, цифрлық жиілік өлшегіштер тербеліс жиілігін
ғана емес, уақыт аралығын өлшеуге де мүмкіндік береді.
Сондай-ақ, жиілікті өлшеу үшін үлгілік тербеліс (резонанстық,
гетеродинді және осциллограф көмегімен) көзінің жиілігімен 
салыстыру әдісін қолданады. Гетеродинді жиілік түрлендіргішін тек
цифрлық аспаптармен өлшеу үшін қолайлы АЖЖ-тербеліс жиілігін 
салалық тасымалдау қажет болған жағдайда ғана қолданады.
Салыстыру әдісін негізінен әртүрлі ИТ генераторларын 
градустау үшін пайдаланады. Оларды техникалық іске асыру 
үлгілік генератордың міндетті түрде болуын немесе ең жоғарғы 
дәлдіктегі жиілікті салыстыру құрылығысын қажет етеді . 
Осциллографтың көмегімен салыстыру құрылғысы ретінде 
келесідей міндеттер шешіледі:
1) жиілікті интерференциялық фигура (фигур Лиссажу) әдісімен 
анықтау;
2) осциллографтың калибрленген жаймасын пайдалана отырып, 
уақыт аралағын (периодын, импульс ұзақтығын және т.б.)анықтау; 
3) жиілікті дөңгелек жаймадағы жарықтық белгілердің көмегімен 
анықтау. 
Техникалық дөңгелек жайма бір-біріне фаза бойынша 90° қатысты 
жылжытылған, үлгілік жиіліктің гармоникалық сигналдарын Y және X 
кіруіне беру жолымен іске асырылады. Гармоникалық сигналды
осциллографтың жарық сәулесін модуляциялау өтетін Z кіруге f
x
өлшенетін жиілікке бере отырып және /0 жиілігін реттеу отырып, іс 
жүзінде экранда жарықтығы бойынша жылжымайтын және 
модульденген дөңгелек жайманы алуға болады (10.1-сурет).
Дөңгелек жайманы өлшенетін жиілік мәнімен анықтау қиын емес, 
бұл үшін жарық доғалар санын немесе қара аралықтарды санау 
жеткілікті және осы санды мына формулаға қою қажет 
fx = N0, 
мұндағы N — жарық немесе қара аралықтар 
саны (fx = 8/0). 
Барлық үш міндетті осциллографтың 
көмегімен шешу өлшеудің төмен дәлдігі 
болады (өлшемнің салыстырмалы қателігі 1 • 
10
-2
бастап 5 • 10
-2
дейін диапазонында 
болады).
Өлшенетін жиіліктер диапазонының жоғарғы 
шекарасы 
осциллограф 
параметрлеріне 
байланысты және олардың көпшілігі үшін
250 МГц аспайды.
10.1-сурет.
Осциллограф 
экранындағы сәуленің 
дөңгелоек жаймасы 
вертка луча на экра- 
не а 
169 

жүктеу/скачать 6.25 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: