Частотомеры универсальные Ч3-92, 56460-14

Назначение

Частотомеры универсальные Ч3-92 (далее - приборы) предназначены для измерения частоты (периода) непрерывных синусоидальных и видеоимпульсных сигналов, временных параметров видеоимпульсных сигналов (длительности, периода следования, длительности фронта и спада импульсов), интервалов времени в диапазоне частот от 0,001 Гц до 300 МГц, частоты колебаний непрерывных синусоидальных сигналов в диапазоне от 300 МГц до 37,5 ГГц при проведении работ по разработке, регулировке, испытаниям, техническому обслуживанию и ремонту образцов радиоэлектронной техники.

Описание

Частотомер универсальный Ч3-92, выполнен в малогабаритном корпусе, предназначенном для настольно-переносных приборов.

Конструкция частотомера Ч3-92 выполнена по функционально-блочному принципу построения радиоизмерительных приборов на базе несущего корпуса - БНК «Надел-85».

Основные составные части прибора представляют собой конструктивно и функционально законченные блоки: счетный блок с генераторами ударного возбуждения, блок опорных частот с кварцевым генератором, преобразователь частоты, формирователь сигналов, синтезатор частоты, устройство микропроцессорное, блок питания.

Установка и закрепление блоков осуществлена к боковым стенкам несущего корпуса и к задней панели прибора. Функциональные узлы размещены на шасси, расположенном в нижней части прибора. Межузловые соединения выполнены с помощью ВЧ кабелей с соединителями типа SMB и БМА и ленточных кабелей - шлейфов с НЧ соединителями.

Управление прибором осуществляется с помощью клавиатуры, размещенной на передней панели прибора.

Передняя панель состоит из несущей панели, на которой закреплена печатная плата клавиатуры с кнопочными переключателями управления и световыми индикаторами, входные ВЧ разъемы и графический жидкокристаллический дисплей.

Индикация режимов измерения, результатов измерения и вспомогательной информации осуществляется на экране графического дисплея в алфавитно-цифровой форме.

На задней панели прибора размещены органы подключения и выхода опорного сигнала, разъем RS-232, разъем USB, клемма защитного заземления, разъем подключения шнура сетевого питания. Общий вид прибора приведен на рисунке 1.

Принцип действия прибора основан на формировании на установленном уровне входного сигнала и последующем измерении интервала Tx, равного при временных измерениях измеряемому параметру (длительности импульса, длительности фронта или спада импульса, длительности интервала времени) или целому числу периодов входного сигнала за установленное время измерения (счета) te при измерении частоты и периода сигнала.

Интервал времени Тх измеряется интерполяционным методом.

Значение измеряемой частоты входного сигнала fx вычисляется в виде Nx/Tx, где - число периодов входного сигнала за установленное время счета tc.

Прибор имеет 3 входа (канала) : А, В, С.

Каналы А и В идентичны по построению и своим техническим характеристикам и обеспечивают измерение частоты (периода) входного сигнала в диапазоне от 0,001 Гц до 300 МГц.

Усилители-формирователи каналов А и В осуществляют формирование нормированных по уровню и временным параметрам сигналов, обеспечивающих выполнение логических операций по установленным для каждого измерительного режима алгоритмам. Формирование производится на уровнях запуска, устанавливаемых с помощью программируемых цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) в автоматическом или ручном режимах.

По каналам A и В осуществляется также измерение временных параметров ви-деоимпульсных сигналов - длительности импульса, длительности фронта и спада импульса.

При совместном использовании каналов A и B осуществляется измерение временного интервала между сигналами, поступающими на входы A и B.

Канал C осуществляет измерение частоты с использованием преобразования частоты входного сигнала из диапазона (0,3 - 37,5) ГГц в диапазон (50 - 150) МГц.

Функционирование прибора осуществляется под контролем встроенного центрального процессора, который обеспечивает управление режимами работы и отображение параметров на экране, дистанционное управление по интерфейсам RS-232 и USB.

Выполнение алгоритма функционирования прибора осуществляется с помощью программного обеспечения. Программное обеспечение прибора имеет структуру с разделением на метрологически значимую и метрологически незначимую части.

Метрологически значимая часть включает в себя:

- встроенное Программное обеспечение, являющееся неотъемлемой частью самого прибора, данные которого зашиты в ЭСППЗУ, ПЛИС, микроконтроллеры со встроенной flash- памятью центрального процессора - предназначено для управления режимами работы прибора и индикации, а также дистанционного управления через интерфейсы RS-232 и USB.

Метрологически незначимая часть ПО - «Виртуальная панель» предназначено для дистанционного управления прибором на внешнем персональном компьютере через интерфейсы RS-232 и USB .

Метрологически незначимая часть ПО работает под управлением операционной системы Microsoft Windows XP SP3 (или более поздняя версия). Программное обеспечение «Виртуальная панель» ТНСК.00400-01 входит в комплект поставки прибора.

В приборе предусмотрены способы идентификации метрологически значимой части ПО, и оценка его по критериям целостности и аутентичности.

Встроенное ПО имеет идентификационные характеристики, приведенные в таблице 1.

Таблица 1.

Метрологические характеристики нормированы с учетом влияния программного обеспечения.

В приборе предусмотрены меры защиты программного обеспечения от преднамеренного и непреднамеренного изменения:

-    потребитель не имеет возможности обновления или загрузки новых версий ПО;

-    в режиме внешнего управления реализовано однозначное назначение каждой команды в соответствии с руководством по эксплуатации, поэтому невозможно подвергнуть ПО прибора искажающему воздействию через интерфейсы пользователя;

-    без нарушения целостности конструкции прибора и заводских пломб невозможно удаление запоминающих устройств, или их замена.

Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «А».

Схема пломбировки прибора для защиты от несанкционированного доступа приведена на рисунке 2.

Диапазон измерения частоты и периода непрерывных синусоидальных сигналов по входам А и В от 0,001 Гц до 300 МГц;

Уровень входных сигналов - от 0,03 до 10 В (эффективное значение).

Диапазон измерения частоты и периода видеоимпульсных сигналов при минимальной длительности импульса 1,65 нс по входам А и В от 0,001 Гц до 300 МГц.

Уровни входных сигналов - от 0,1 до 10 В.

Диапазон измерения длительности импульсов при максимальной частоте следования 50 МГц по входам А и В от 10 нс до 1000 с.

Уровни входных сигналов - от 0,1 до 10 В.

Диапазон измерения длительности фронта и спада импульсов при максимальной частоте следования 50 МГц по входам А и В от 5 нс до 100 мкс.

Уровни входных сигналов от 1 до 2,5 В.

При совместном использовании каналов А и В диапазон измерения длительности интервалов времени между импульсами положительной и/или отрицательной полярности, поступающими на входы A и B, от минус 1000 с до 1000 с (отрицательное значение интервала времени означает, что сигнал по входу В опережает по времени сигнал по входу А)

Входное сопротивление каналов A и B (50,0 ± 2,5) Ом или (1,0 ± 0,1) МОм, шунтируемое паразитной емкостью не более 100 пФ

Диапазон установки и индикации уровней запуска каналов А и В в автоматическом (при частоте синусоидальных колебаний или частоте следования импульсов более 10 кГц) или в ручном режимах от минус 2,5 В до 2,5 В.

В автоматическом режиме уровни запуска устанавливаются равными:

-    при измерении частоты, периода, длительности импульсов, интервалов времени -

0,5 полного размаха сигнала;

-    при измерении длительности фронта (спада) импульсов - 0,1 (0,9) и 0,9 (0,1) амплитуды импульса.

В ручном режиме уровни запуска устанавливаются пользователем в пределах размаха сигнала.

Установка уровней запуска производится с шагом 2 мВ.

Погрешность установки уровней запуска не выходит за пределы ± 0,05 В. Относительная погрешность измерения частоты и периода по входам A и B S(f, P) не выходит за пределы значений, вычисленных по формуле:

8(f, P) = ± (80 + 8зап +Dtp/tc)    (1)

где 80 - относительная погрешность по частоте опорного генератора;

8зап - относительная погрешность запуска - случайная составляющая, обусловленная влиянием внутренних шумов измерительного тракта, отношением сигнал/шум входного сигнала и крутизной перепада напряжения входного сигнала в точке запуска;

Dtp - аппаратурная разрешающая способность - случайная составляющая погрешности, обусловленная несовпадением фаз входного и опорного сигналов, не превышает 3-10-10 с; te - установленное время счета, с.

Погрешность запуска не выходит за пределы значений, вычисленных по формуле:

8зап = ± 2-(30ш + ty/S-tc    (2)

где: ош - приведенное ко входу измерительного тракта среднеквадратическое значение шума в рабочей полосе частот, не превышающее 1-10-4 В;

ип [B]- напряжение помехи входного сигнала (пиковое значение); если помеха имеет случайный характер с эффективным значением оп , то ип = 3оп;

S - крутизна перепада напряжения входного сигнала в точке запуска, В/с.

Для синусоидального входного сигнала при уровне запуска, равном нулю, значение крутизны S = 2pf Um/Катт-

Для импульсного входного сигнала S = Um/t<£- Катт. (Um - амплитуда сигнала, Катт -коэффициент ослабления аттенюатора, t<£ - длительность фронта импульса). Катт = 1 или 10 в зависимости от положения входного аттенюатора.

Диапазон измерения частоты непрерывных синусоидальных сигналов по входу С от 300 МГц до 37,5 ГГц.

Уровень входных сигналов от 50 мкВт до 5 мВт.

Погрешность измерения частоты колебаний непрерывных синусоидальных сигналов по входу C не выходит за пределы значений, рассчитанных по формуле:

8£* = 5пр(Ъ ) + К* 8изм    (3)

где 8пр(Ъс ) - относительная погрешность преобразования несущей частоты входных сигналов в диапазон промежуточных частот f^, обусловленная отклонением частоты гетеродина на интервале времени счета Ъс ;

К - коэффициент преобразования; К = fm / f^;

fi4 - преобразованная (промежуточная) частота, измеряемая частотомером;

fjjx - значение несущей частоты сигнала;

8изм - относительная погрешность однократного измерения промежуточной частоты fm сигнала, при времени счета Ъс;

8изм = ( 8о + DtP 1 );    (4)

где: 8о - относительная погрешность по частоте опорного генератора;

A tP - аппаратурная разрешающая способность измерения - составляющая погрешности, обусловленная несовпадением фаз входного и опорного сигналов, с;

Относительная погрешность преобразования 8пр(Ъс ) не превышает значений, ука

занных в таблице 2 при заданных значениях Ъс и N = 1. Таблица 2.

Значения 8пр(Ъс) определены расчетно-экспериментальным путем.

Абсолютная погрешность измерения временных параметров импульсов (длительность, фронт, спад) и интервалов времени не выходит за пределы значений, вычисленных по формуле:

Atx = ± (80-tx + Аъур + Аъзап+ Аъсис + АЪр)    (5)

где: tx - измеряемый временной интервал, с;

Atyf, - погрешность измерения, обусловленная погрешностью установки уровней запуска, с;

А1мп - случайная составляющая погрешности, обусловленная влиянием шумов измерительных трактов, отношением сигнал/шум входного сигнала и крутизной перепада напряжения входного сигнала в точке запуска, с;

АЪсис - систематическая погрешность измерения, обусловленная неидентичностью трактов прохождения сигналов А и В , АЪсис не выходит за пределы ±1 нс;

АЪр - разрешающая способность измерения, АЪр = ±3-10-1° с.

Погрешность АЪур не выходит за пределы значений, рассчитанных по формуле:

АЪур = ± (|Аиур1-К атт!^! + |Аиур2'Катт2^2 I)    (6)

где Аиур1,2 - погрешности установки уровней запуска каналов А и В, не выходят за пределы ±0,05 В;

S1,2 - значения крутизны сигнала по входам А и В в точке запуска, В/с.

Погрешность Dt3an не выходит за пределы значений, рассчитанных по формуле:

Лзап _ ± (|л'1зап1| + |Лзап2| )    (7)

где Л^ап1,2 - погрешности запуска каналов А и В.

Погрешности Л^ап1,2 не выходят за пределы значений, рассчитанных по формуле:

Лзап1,2 =±(ЗОш + Цп1,2)- Катт1,2/ S 1,2    (8)

где ип1,2 - пиковые значения помехи по входам А и В.

Значение времени счета tc устанавливается из ряда 1; 10; 100 мкс; 1; 10; 100 мс; 1; 10, 100 с.

Номинальное значение частоты внутреннего кварцевого генератора - 10 МГц.

Действительное значение частоты внутреннего кварцевого генератора при выпуске прибора установлено с погрешностью в пределах ± 2-10" относительно номинального значения по истечении времени установления рабочего режима не менее 1 ч.

Относительная погрешность по частоте внутреннего кварцевого генератора не выходит за пределы ± 2-10 за 12 месяцев.

Диапазон коррекции частоты кварцевого генератора не менее ±3 10 относительно номинального значения.

Прибор обеспечивает работоспособность при использовании внешнего источника опорного сигнала с номинальным значением частоты 5 или 10 МГ ц напряжением (0,2 - 1) В на нагрузке 50 Ом.

Прибор обеспечивает режим самоконтроля путем измерения частоты сигнала меток времени 200 МГц, синхронизированного внутренним или внешним источником опорного сигнала .

Прибор обеспечивает формирование опорных сигналов частотой 5 и 10 МГц с размахом сигнала не менее 1 В на нагрузке 50 Ом при работе от внутреннего или внешнего источника опорного сигнала.

Прибор обеспечивает статистическую обработку массива N результатов измерений с вычислением:

-    среднеарифметического значения Х по алгоритму

X(N) = X X +... + X,    ( 9 )

N

-    максимального разброса показаний Л по алгоритму:

Л= хтах -х тш    (10)

и среднеквадратического отклонения по алгоритму

N , _

!(х, - х)

- (11)

s (N) V N Значение N выбирается из ряда 10, 100, 1000

Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением (220 ± 22) В частотой (50 ± 1) Гц

Мощность, потребляемая прибором, не более, В-А..........................................100.

Габаритные размеры, не более, мм

длина..........................................................................................................................435,5;

ширина.......................................................................................................................299;

высота........................................................................................................................136.

Масса прибора (без упаковки), не более, кг    8,5.

Климатические условия применения.

Рабочие условия:

температура окружающего воздуха, °С...........................от минус 10 до плюс 40;

относительная влажность воздуха, %..............................98 при температуре 30 °С;

атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.)..........................60-106 (450-795).

Предельные условия:

предельная пониженная температура ,°С.................................................минус 50;

предельная повышенная температура, °С................................................плюс 60.

Средняя наработка на отказ (То), не менее, ч.........................................10000.

По требованиям безопасности прибор соответствует ГОСТ Р 52319, категория измерений I, степень загрязнения 2.

Электрическая изоляция между сетевыми выводами и корпусом прибора выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение синусоидальной формы частотой 50 Гц:

-1500 В среднеквадратического значения в нормальных условиях применения;

-900 В при повышенной влажности.

Электрическое сопротивление изоляции между сетевыми выводами и корпусом прибора не менее:

-20 МОм в нормальных условиях применения;

-5 МОм при повышенной температуре окружающего воздуха;

-2 МОм при повышенной относительной влажности окружающего воздуха. Электрическое сопротивление между зажимом (контактом) защитного заземления и корпусом прибора не более 0,1 Ом.

Прибор обеспечивает информационную совместимость с ПЭВМ по каналу RS- 232 и каналу USB.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист руководства по эксплуатации и формуляра типографским способом и непосредственно на приборы - сеткографическим способом.

Комплектность

Комплектность средства измерений приведена в таблице 3. Таблица 3 Комплектность средства измерений_

Поверка

осуществляется в соответствии с разделом 7 «Поверка прибора» Руководства по эксплуатации ТНСК.411142.004РЭ, утвержденной руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Нижегородский ЦСМ» 29 августа 2013 г.

Перечень эталонов, применяемых при поверке, приведен в таблице 4. Таблица 4. Перечень эталонов, применяемых при поверке_

Сведения о методах измерений

Сведения о методиках (методах) измерений приведены в Руководстве по эксплуатации ТНСК.411142.004РЭ.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к Частотомеру универсальному Ч3-92 .

ТНСК.411142.004ТУ. Частотомер универсальный Ч3-92. Технические условия.

Рекомендации к применению

Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.