Назначение
Частотомеры электронно-счетные серии Ч3-85 (далее - частотомеры) предназначены для измерения частоты, периода, отношения частот непрерывных синусоидальных или импульсных сигналов, временных интервалов, фазового сдвига между сигналами, длительности, коэффициента заполнения, количества импульсов и отношения частот.
Описание
Частотомеры построены на сверхбольших интегральных микросхемах по технологии ПЛИС. Принцип действия частотомеров основан на электронно-счетном принципе, заключающемся в измерении количества поступающих на вход счетного блока стробирующих импульсов, синхронизированных с входным сигналом, в течение определённого интервала времени. Интервал времени измерения задается методом подсчета стробирующих импульсов, сформированных генератором опорной частоты. После завершения всех измерений микроконтроллер частотомера вычисляет результат измерений и выводит информацию на дисплей. Микроконтроллер отвечает за функции управления, измерения, контроля точности и математическую обработку.
Конструктивно частотомеры выполнены в виде компактного моноблока настольного исполнения, на передней панели которого расположены органы управления, входные разъемы и дисплей.
На задней панели частотомеров расположены: разъем шнура сетевого питания, выход опорного генератора, входы внешнего запуска и внешнего опорного генератора, разъёмы интерфейсов связи с ПК. В модификации частотомеров Ч3-85/7 дополнительно имеются два входных разъема вольтметра.
Частотомеры имеют в стандартной комплектации встроенный опорный кварцевый генератор с тактовой частотой 10 МГц, а также вход для подключения внешнего источника тактовой частоты 5 МГц или 10 МГц. Опционально частотомеры имеют возможность установки опций опорного генератора (кварцевого или рубидиевого) с повышенной стабильностью.
Серия частотомеров Ч3-85 состоит из четырех модификаций: Ч3-85/4, Ч3-85/5, Ч3-85/6, Ч3-85/7. Модификации различаются числом разрядов индикатора, числом каналов в стандартном исполнении, диапазоном измерения частоты и измерительными функциями, а также набором и расположением интерфейсов связи с ПК на задней панели. В модификации Ч3-85/4 отсутствуют следующие измерительные функции: измерения временного интервала, длительности импульса, коэффициента заполнения, количества импульсов, разности фаз. Модификация Ч3-85/7 имеет встроенный вольтметр постоянного напряжения.
Общий вид частотомеров и место нанесения знака утверждения типа приведены на рисунках 1 и 2. Вид задней панели частотомеров и схема пломбировки от несанкционированного доступа приведены на рисунках 3 и 4. Для пломбировки используется один из крепежных винтов на задней панели. Пломба может устанавливаться производителем, ремонтной организацией, поверяющей организацией или организацией, эксплуатирующей данное средство измерений, в виде наклейки, мастичной или сургучной печати.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) частотомеров установлено на внутренний контроллер и служит для управления режимами работы, выбора встроенных основных и дополнительных функций. Метрологические характеристики частотомеров нормированы с учетом влияния встроенного ПО.
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений - «средний» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
Идентификационные данные (признаки)
|
Значение для модификаций частотомеров
|
Ч3-85/4
|
Ч3-85/5
|
Ч3-85/6
|
Ч3-85/7
|
Идентификационное наименование ПО
|
V4
|
V5
|
V6
|
V7
|
Номер версии (идентификационный номер ПО)
|
не ниже 18.12.13
|
Технические характеристики
приведены в таблицах 2 - 5
Таблица 2 - Основные метрологические и технические характеристики в режимах измерения частоты, периода и отношения частот_
Наименование характеристики
|
Значение характеристики для модификаций частотомеров
|
Ч3-85/4
|
Ч3-85/5, Ч3-85/5, Ч3-85/6, Ч3-85/7
|
1
|
2
|
3
|
Количество входов (каналов)
|
|
|
- стандартное исполнение
|
1
|
2
|
- опция
|
2 и 3
|
3
|
Диапазон измерений частоты для стандартного исполнения (канал 1 для модификации Ч3-85/4, каналы 1 и 2 для модификаций Ч3-85/5, Ч3-85/5, Ч3-85/6, Ч3-85/7), Гц
- в режиме связи по постоянному току при входном сопротивлении 50 Ом и 1 МОм
от 0,001 до 200 106 от 1106 до 200 106 от 30 до 200 106
от 5 10-2 до 1 от 0,15 до 4,5
±5
от 0,1 до 3 от 0,2 до 6,5 от 6,5 до 12,4 от 6,5 до 16
- в режиме связи по переменному току при входном сопротивлении 50 Ом
- в режиме связи по переменному току при входном сопротивлении 1 МОм_
Диапазоны уровней входного сигнала для каналов в стандартном исполнении, В
- для синусоидального сигнала (среднее квадратическое значение)
- для импульсного сигнала (размах)_
Диапазон уровней синхронизации для стандартного исполнения, В
(канал 1 для модификации Ч3-85/4, каналы 1 и 2 для модификаций Ч3-85/5, Ч3-85/6, Ч3-85/7)_
Диапазон измерений частоты для опциональных каналов (канал 2 и 3 для модификации Ч3-85/4, канал 3 для модификаций Ч3-85/5, Ч3-85/6, Ч3-85/7), ГГц
- опция 1 А
- опция 2А
- опция 3А (только для канала 3)
- опция 4 А (только для канала 3)_
Диапазоны измерений периода сигнала для каналов
1 и 2, с
- стандартное исполнение (канал 1 для модификации Ч3-85/4, каналы 1 и 2 для модификаций Ч3-85/5, Ч3-85/6, Ч3-85/7)
от 5 нс до 10000 с от 0,33 до 10 нс от 0,15 до 1,6 нс
от 5 нс до 10000 с
- опция 1 А
- опция 2А
Диапазоны уровней входного сигнала в диапазонах частот для опциональных каналов, дБм
- опция 1А:
т
о
|
7
2
-
|
о
|
+19
|
от
|
-15
|
до
|
+19
|
т
о
|
-15
|
до
|
+13
|
от
|
0
2
-
|
до
|
+13
|
от
|
-15
|
до
|
+13
|
т
о
|
-18
|
до
|
+10
|
от
|
-18
|
до
|
+10
|
от
|
-15
|
до
|
+10
|
от 0,1 до 2,6 ГГц св. 2,6 до 3 ГГц
- опция 2А:
от 200 до 400 МГц св. 0,4 до 6 ГГц св. 6 до 6,5 ГГц
- опция 3А
от 6,5 ГГц до 12,4 ГГц
- опция 4А
от 6,5 ГГц до 12,4 ГГц св. 12,4 до 16 ГГц
1
|
2
|
3
|
Пределы допускаемого относительного дрейфа частоты опорного генератора (ОГ) за 1 год
- стандартное исполнение
- опция 101
- опция FE-5680A
|
±2 10-7 ±5 10-8 ±5-10-1°
|
Относительная вариация частоты ОГ в рабочем диапазоне температур
- стандартное исполнение
- опция 101
- опция FE-5680A
|
±5 10-8 ±5 10-9 ±110-10
|
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений частоты и периода сигнала
|
D fp = ±(5 0 + —зп + —^ + —^). f (р)
t сч t сч t сч
где 5о - предел допускаемого относительного дрейфа частоты ОГ 1);
Асис - системная составляющая погрешности, с; Аи - погрешность индикатора, с;
А.зап - составляющая погрешности, обусловленная системой запуска, с;
t сч - установленное время счета в частотомере,
с;
f - измеряемое значение частоты, Гц;
P - измеряемое значение периода, с.
Системная составляющая погрешности
Асис с:
1 • 10-9- для частотомеров Ч3-85/4, Ч3-85/6;
-8
7-10" - для частотомеров Ч3-85/5;
3.5-10-10- для частотомеров Ч3-85/7.
Погрешность индикатора Ди, с:
5-10-10 - для частотомеров Ч3-85/4, Ч3-85/6,
-8
110" - для частотомеров Ч3-85/5,
1.5-10-10 - для частотомеров Ч3-85/7.
|
Составляющая погрешности, обусловленная системой запуска, с
|
— (0,005. Uan + иш ). 2
зап
t
зап
где U3an - уровень запуска, В;
иш - уровень шумового сигнала на входе, В:
иш = 0,050 В - для частотомеров Ч3-85/4,
Ч3-85/5, Ч3-85/6;
иш = 0,015 В - для частотомеров
Ч3-85/7.
t3an - скорость нарастания сигнала в точке запуска, В/с;
t зап = Vpp ' 2р • f - для сигналов синусоидальной формы с уровнем запуска равным нулю, где Vpp - значение размаха сигнала на входе, В; f - частота сигнала, Гц.
|
Примечание
1) За один год после выпуска из производства или подстройки
|
1
|
2 3
|
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений отношения частот
|
A f1/f2=—1—
f2 tсч
где f2 - значение частоты сигнала на канале 2; tC4 - установленное время счета в частотомере.
|
Таблица 3 - - Основные метрологические и технические характеристики в режимах измерения временных интервалов, фазового сдвига между сигналами, длительности, коэффициента заполнения, количества импульсов (для модификаций Ч3-85/5, Ч3-85/6, Ч3-85/7)_
Наименование характеристики
|
Значение характеристики для модификаций частотомеров
|
Ч3-85/5, Ч3-85/6
|
Ч3-85/7
|
1
|
2
|
3
|
Диапазон измерений длительности интервала времени между импульсами, поступающими на вход 1 и 2
|
от 10 нс до 10000 с
|
от 1 нс до 10000 с
|
Диапазон измерений длительности импульсов (только для входа 1)
|
от 30 нс до 5000 с
|
от 1 нс до 10000
|
Диапазон измерений коэффициента заполнения импульсов (только для входа 1)
|
от 0,01 до 0,99
|
Диапазон измерений фазового сдвига между двумя синхронными сигналами, поступающими на вход 1 и 2 (в диапазоне частот до 1 МГц), °
|
от 0 до 360
|
от 1 до 359
|
Диапазон измерений количества импульсов
|
от 0 до 1 • 1013
|
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений временных интервалов и длительности импульсов, с
|
А г ,х =±[(5 0 +^) • T (t) + А _ ]
t сч
где 5о - предел допускаемого относительного дрейфа частоты ОГ, приведенный в таблице 2; Аза„ - составляющая погрешности, обусловленная системой запуска, приведенная в таблице 2;
где T (т)- измеряемый временной интервал или длительность импульсов, с;
Асис - системная составляющая погрешности, с:
5• 10-9 - для Ч3-85/5,
4-10-9 - для Ч3-85/6,
1>10-9 - для Ч3-85/7.
|
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений фазового сдвига, °
- для Ч3-85/5
- для Ч3-85/6
- для Ч3-85/7
|
±(3 • 10-9+Азап)/360 +0,05) ±(2,5-10-9+Азаи);/-360+0,01) ±(1Л0-9+АзапУ/ • 360+ 0,01)
где f - частота сигнала, Гц;
Азап - составляющая погрешности, обусловленная системой запуска, приведенная в таблице 2;
|
1
|
2
|
3
|
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений коэффициента заполнения импульсов
|
Акзап = ±(0,0001+ AQrms + (50 -т +Азап +1,5-10-9) • f),
где
АQrms - среднеквадратическая погрешность измерения, определяемая по формуле:
АQaм'= ±V(АИ2 + 2 - А") • (1 + Q2) • f .
9
Аи - погрешность индикатора, приведенная в таблице 2; Q - измеряемый коэффициент заполнения импульсов;
5о - предел допускаемого относительного дрейфа частоты ОГ, приведенный в таблице 2;
Азап - составляющая погрешности, обусловленная системой запуска, приведенная в таблице 2; т - длительность импульса, с;
f - частота сигнала, Гц.
|
Примечание
При отличии скорости нарастания сигнала в точке начала измерения и в точке окончания измерения, составляющая погрешности, обусловленная системой запуска, рассчитывается по
формуле: А зап =д/(А зап 1) 2 + (А зап 2) 2 , где
Азап1 - составляющая погрешности в точке начала измерения, обусловленная системой запуска, приведенная в таблице 2;
Азап2 - составляющая погрешности в точке окончания измерения, обусловленная системой запуска, приведенная в таблице 2.
|
Таблица 4 — Основные метрологические и технические характеристики встроенного вольтметра постоянного напряжения (для модификации Ч3-85/7)_
Наименование характеристики
|
Значение характеристики
|
Количество входов (каналов)
|
2
|
Диапазоны измерений напряжения, В
|
±1,999
|
±19,99
|
Пределы допускаемой абсолютной погрешности, В
|
±0,012
|
±0,12
|
Номинальное значение входного сопротивления, МОм
|
1
|
Таблица 5 - Основные технические характеристики и условия применения
Наименование
характеристики
|
Значение характеристики для модификаций частотомеров
|
Ч3-85/4
|
Ч3-85/5
|
Ч3-85/6
|
Ч3-85/7
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
Число разрядов индикатора при времени счета 1 с
|
10
|
8
|
10
|
11
|
Номинальное значение частоты внутреннего кварцевого генератора, МГц
|
10
|
Напряжение питающей сети, В
|
от 198 до 242
|
Частота питающей сети, Гц
|
от 45 до 55
|
Потребляемая мощность, В • А, не более
|
35
|
70
|
Г абаритные размеры, мм, не более (ширинахдлинахвысота)
|
235x375x105
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
Масса в стандартной комплектации, кг, не более
|
4,2
|
5,2
|
Нормальные условия применения
- температура окружающего воздуха, °С
- относительная влажность, %, не более
|
от +20 до +26 80
|
Рабочие условия применения
- температура окружающего воздуха, °С
- относительная влажность, %, не более
|
от 0 до +40 85
|
Знак утверждения типа
наносится на переднюю панель частотомеров методом наклейки и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Таблица 6 - Комплектность частотомеров
Наименование
|
Обозначение
|
Количество, шт.
|
Частотомер электронно-счетный серии Ч3-851)
|
|
1
|
Сетевой шнур питания
|
|
1
|
Измерительный кабель (тип разъемов BNC)
|
|
1
|
Руководство по эксплуатации
|
|
1
|
Методика поверки
|
ПР-10-2019МП
|
1
|
Примечание
Модификации по требованию заказчика. Каналы 2 и 3 являются опциями для модификации Ч3-85/4, канал 3 является опцией для модификаций Ч3-85/5, Ч3-85/5, Ч3-85/6, Ч3-85/7. Варианты опций приведены в таблице 2.
|
Поверка
осуществляется по документу ПР-10-2019МП «Частотомеры электронно-счетные серии Ч3-85. Методика поверки», утвержденному АО «ПриСТ» 20 февраля 2019 г.
Основные средства поверки:
- стандарт частоты и времени водородный Ч1-1007 (регистрационный № 40466-09,
2 разряд в соответствии с Государственной поверочной схемой для средств измерений времени и частоты, утвержденной приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарта) от 31 июля 2018 г. № 1621);
- компаратор частотный Ч7-1014 (регистрационный № 40727-09);
- генератор импульсов сложной/произвольной формы 81150А (регистрационный № 56005-13);
- генератор сигналов Е8257Б (регистрационный № 53941-13);
- вольтметр высокочастотный Boonton 9231 (регистрационный № 35082-07);
- ваттметр N1914A с преобразователем N8488A (регистрационный № 44731-10);
- калибратор многофункциональный со встраиваемыми модулями поверки осциллографов 300 МГц, 600 МГц Fluke 5502A (регистрационный № 55804-13).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки, в виде оттиска поверительного клейма, наносится на свидетельство о
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ 22261-94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты, утвержденная Приказом Росстандарта от 31 июля 2018 г. № 1621
Техническая документация изготовителя «Shijiazhuang Suin Instruments CO., LTD»