Курсовой проект по КРЭС Многофункциональный частотомер БГУИР

Скачать бесплатно Курсовой проект по КРЭС Многофункциональный частотомер БГУИР

Введение
Современные частотомеры – это универсальные приборы, с помощью которых производятся измерения частоты, периода, временных интервалов, длительности и частоты следования импульсов, подсчёт последовательности импульсов; с помощью соответствующих преобразователей могут измеряться постоянное напряжение, а также неэлектрические величины – количество оборотов вращающихся устройств, давление и т. д.
Цель данного курсового проекта – разработка устройства, предназначенного для измерения и фиксации частоты и периода электрических колебаний.
Задачи курсового проекта:

• анализ литературно-патентных исследований, в котором осуществляется обзор устройств-аналогов, устанавливаются их особенности, достоинства и недостатки, а также производится поиск патентов, имеющих отношение к разрабатываемому устройству;
• общетехническое обоснование разработки устройства, в котором проводится анализ исходных данных и формируется основные технические требования, предъявляемые к разрабатываемой конструкции;
• проектная часть, в которой приводится описание элементной базы, элементов крепления и фиксации, материалов и защитных покрытий, используемых в конструкции, описываются основные конструктивные решения, закладываемые в устройство;
• расчет параметров проектируемого изделия, в котором выполняется расчет на механические воздействия, надёжности, теплового режима, проводится инженерно-психологический анализ панели управления проектируемого изделия.

1 Анализ литературно-патентных исследований
Частотомер — это сложный измерительный прибор для определения частоты периодического процесса или частот, гармонических составляющих спектра сигнала.
1.1 Измерение частоты [1]
Важнейшей характеристикой периодических процессов является частота, которая определяется числом полных циклов (периодов) колебаний за единичный интервал времени. Необходимость в измерении частоты возникает во многих областях науки и техники и особенно часто - в радиоэлектронике, которая охватывает обширную область электрических колебаний от инфранизких до сверхвысоких частот включительно.
Для измерения частоты источников питания электрорадиоустройств применяют электромагнитные, электро- и ферродинамические частотомеры с непосредственной оценкой по шкале логометрического измерителя, а также камертонные частотомеры. Эти приборы имеют узкие пределы измерений, обычно в пределах +-10% одной из номинальных частот 25, 50, 60, 100, 150, 200, 300, 400, 430, 500, 800, 1000, 1500 и 2400 Гц, и работают при номинальном напряжении 36, 110, 115, 127, 220 или 380 В.
Очень низкие частоты (менее 5 Гц) можно приближённо определить подсчётом числа полных периодов колебаний за фиксированный промежуток времени, например, с помощью магнитоэлектрического прибора, включённого в исследуемую цепь, и секундомера; искомая частота равна среднему числу периодов колебаний стрелки прибора в 1 с. Низкие частоты могут измеряться методом вольтметра, мостовым методом, а также методами сравнения с опорной частотой посредством акустических биений или электроннолучевого осциллографа. В широком диапазоне низких и высоких частот работают частотомеры, основанные на методах заряда - разряда конденсатора и дискретного счёта. Для измерения высоких и сверхвысоких частот (от 50 кГц и выше) применяются частотомеры, базирующиеся на резонансном и гетеродинном методах. На СВЧ (от 100 МГц и выше) широко применяется метод непосредственной оценки длины волны электромагнитных колебаний при помощи измерительных линий.
Если исследуемые колебания имеют форму, отличную от синусоидальной, то, как правило, измеряется частота основной гармоники этих колебаний. Если необходим анализ частотного состава сложного колебания, то применяются специальные приборы - анализаторы спектра частот.
Современная измерительная техника позволяет измерять высокие частоты с относительной погрешностью до 10-11; это означает, что частота примерно 10 МГц может быть определена с ошибкой не более 0,0001 Гц. В качестве источников высокостабильных образцовых частот используют кварцевые, молекулярные и атомные генераторы, а в области низких частот - камертонные генераторы. Методы стабилизации частоты, применяемые на радиовещательных станциях, позволяют поддерживать частоту с относительной погрешностью не более 10-6, поэтому их несущие частоты можно успешно использовать в качестве опорных при частотных измерениях. Кроме того, через радиостанции Государственной службы времени и частоты СССР регулярно передаются колебания ряда образцовых частот (100 и 200 кГц, 2,5; 5; 10 и 15 МГц), которые представляют собой немодулированную несущую, периодически прерываемую подачей позывных и сигналов точного времени.