|
Как правильно померить частоту 1 кГц?, нужен мозговой хелп |
|
|
3 страниц
1 2 3 >
|
 |
Ответов
(1 - 34)
|
Apr 27 2006, 18:32
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 308
Регистрация: 12-05-05
Из: мск
Пользователь №: 4 943

|
Цитата(rezident @ Apr 27 2006, 19:53)  Огласите величину "хорошей точности" и насколько сигнал на синус похож? Самый простой способ (ИМХО) - компаратор и схема захвата у какого-нибудь таймера какого-нибдь микроконтроллера. 1.Хорошая точность в моем понимании выглядит примерно так: F = 1 000,001 Гц или так: F = 1 000,0001 Гц 2. Думается, что сигнал может состоять из чистого синуса с амплитудой = 1В, плюс шум, с Urms = 100 мВ в полосе, например 10 кГц. 3. Можно ли как-то оценить к чему приведет дребезг срабатывания компаратора?
|
|
|
|
|
Apr 27 2006, 19:22
|
Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 181
Регистрация: 25-02-06
Пользователь №: 14 663

|
Цитата(Alexey_N @ Apr 27 2006, 22:32)  3. Можно ли как-то оценить к чему приведет дребезг срабатывания компаратора? "Дребезг" компаратора -1мв- приведет при сигнале 1в к точности 10"3 (если отфильтровать шумы) Да и просто 10мгц:1кгц=10"4, т.е. 7 порядков никак не едет.
|
|
|
|
|
Apr 27 2006, 21:47
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 308
Регистрация: 12-05-05
Из: мск
Пользователь №: 4 943

|
Цитата(rezident @ Apr 27 2006, 23:53)  TED17, ИМХО не правильно считаете. Это вы посчитали относительную погрешность. А Alexey_N интересует абсолютная погрешность, насколько я понимаю, так? Абсолютная погрешность будет не хуже 0,5*10^-10. По п2. Амплитуда синуса стабильная? Интересует мгновенная частота? Т.е. длительность каждого периода синуса или за какое-то время? За какое? Каким образом была посчитана такая абсолютная погрешность? Вопрос про амплитуду - интересный, как -то я об этом не подумал, а ведь она действительно может быть нестабильна... Давайте что-ли назначим ей амплитудную модуляцию с частотами в единицы герц и глубиной модуляции - 1%. Впрочем, ещё более правильно - вообще на это дело забить и выкрутить коэффициент усиления в ограничение! Теперь будет полегче и в плане выделения момента пересечения нуля (точность срабатывания компаратора).
|
|
|
|
|
Apr 28 2006, 12:58
|
Частый гость
 
Группа: Свой
Сообщений: 107
Регистрация: 21-07-05
Из: Киев
Пользователь №: 6 977

|
Существуют, как мне известно, два основных метода измерения частоты. 1. Измерение колиства входящих импульсов за единицу времени. Применяется для высоких входных частот. 2. Измерение количества импульсов опорного генератора за время N-периодов входной частоты. Применяется для низких входных частот. Для вашей задачи больше подходит второй метод который за меньшее время измерения даст большую точность. Еще не маловажный момент - стабильность опорного генератора. Если вы хотите получить измерение с точностью 8 знаков, то Вам придется ставить термостабилизированный (не путать с термостатированным) генератор, а это весьма дорогое удовольствие.
|
|
|
|
|
Apr 28 2006, 13:37
|
Участник

Группа: Новичок
Сообщений: 15
Регистрация: 15-12-05
Пользователь №: 12 250

|
Цитата(Alexey_N @ Apr 27 2006, 22:32)  Цитата(rezident @ Apr 27 2006, 19:53)  Огласите величину "хорошей точности" и насколько сигнал на синус похож? Самый простой способ (ИМХО) - компаратор и схема захвата у какого-нибудь таймера какого-нибдь микроконтроллера.
1.Хорошая точность в моем понимании выглядит примерно так: F = 1 000,001 Гц или так: F = 1 000,0001 Гц 2. Думается, что сигнал может состоять из чистого синуса с амплитудой = 1В, плюс шум, с Urms = 100 мВ в полосе, например 10 кГц. 3. Можно ли как-то оценить к чему приведет дребезг срабатывания компаратора? Дребезга компаратора не будет, если сделать компаратору гистерезис. Просто шум приведет к тому, что длительности соседних периодов будут отличаться на некоторую случайную величину. На сколько я понимаю постановку задачи, это и будет основной погрешностью измерения. Очевидно, что она будет зависеть от параметров шума. Я бы сперва смоделировал ситуацию (например на Матлабе) чтобы оценить ошибку. А дальше можно по-простому усреднять, если на это есть время. Повышение точности равно квадратному корню из числа усреднений. Ну и опорный генератор, само собой, должен быть стабильным.
|
|
|
|
|
Apr 28 2006, 17:49
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 308
Регистрация: 12-05-05
Из: мск
Пользователь №: 4 943

|
Цитата(Sasok @ Apr 28 2006, 14:37)  А чем не устраивает TDC-GP1??? А зачем такая точность?  Прикольная железочка  . Спасибо за наводку, весьма любопытно. Однако меня интересует не столько "железная" реализация вопроса сколько выбор правильного алкогоритма. Цитата(AlexanderX @ Apr 28 2006, 16:58)  2. Измерение количества импульсов опорного генератора за время N-периодов входной частоты. Применяется для низких входных частот. Для вашей задачи больше подходит второй метод который за меньшее время измерения даст большую точность. Еще не маловажный момент - стабильность опорного генератора. Если вы хотите получить измерение с точностью 8 знаков, то Вам придется ставить термостабилизированный (не путать с термостатированным) генератор, а это весьма дорогое удовольствие.  Да, насчет опорного генератора я в курсе, именно такая цацка и применяется. А как расчитывать точность за N периодов, что-то не соображу, может отоварите формулой? Цитата(Mish40 @ Apr 28 2006, 17:37)  Цитата(Alexey_N @ Apr 27 2006, 22:32)  Цитата(rezident @ Apr 27 2006, 19:53)  3. Можно ли как-то оценить к чему приведет дребезг срабатывания компаратора? Дребезга компаратора не будет, если сделать компаратору гистерезис. Просто шум приведет к тому, что длительности соседних периодов будут отличаться на некоторую случайную величину. На сколько я понимаю постановку задачи, это и будет основной погрешностью измерения. Очевидно, что она будет зависеть от параметров шума. Я бы сперва смоделировал ситуацию (например на Матлабе) чтобы оценить ошибку. А дальше можно по-простому усреднять, если на это есть время. Повышение точности равно квадратному корню из числа усреднений. Разумеется гистерезис, разговор о "дребезге" - это естественно разговор о влиянии шума на точность измерения периода. Моделировать это дело конечно можно,... но, блинн, опять моделировать, "радиолюбительство" меня уже доконало  . Может всё-таки как-то наловчиться да посчитать? Уж больно простенькие процессы, наверняка уже сто раз в книжках про буратину всё описано... вот только я торможу, да книжек правильных под рукой нет...
|
|
|
|
|
Apr 28 2006, 17:55
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(AlexanderX @ Apr 28 2006, 16:58)  Существуют, как мне известно, два основных метода измерения частоты. 1. Измерение колиства входящих импульсов за единицу времени. Применяется для высоких входных частот. 2. Измерение количества импульсов опорного генератора за время N-периодов входной частоты. Применяется для низких входных частот. Для вашей задачи больше подходит второй метод который за меньшее время измерения даст большую точность. Еще не маловажный момент - стабильность опорного генератора. Если вы хотите получить измерение с точностью 8 знаков, то Вам придется ставить термостабилизированный (не путать с термостатированным) генератор, а это весьма дорогое удовольствие.  Добавлю ещё один метод, основанный на самОм определении частоты, о котором частенько забывают. Вот в этой теме его ранее изложил. До сих пор считаю его самым правильным. Флуд просьба игнорировать. Для измерения частоты НЧ сигнала способ можно существенно упростить. Если интересно - расскажу как. А чем термостабилизированный генератор отличается от термостатированного? Может, речь о термокомпенсированном шла? Дык, и ему термостат не помешает...
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Apr 28 2006, 18:18
|
Знающий
   
Группа: Свой
Сообщений: 704
Регистрация: 15-10-05
Из: г.Томск
Пользователь №: 9 686

|
Цитата(Stanislav) Вот в этой теме его ранее изложил. я почти чайник в этой теме, где можно почитать/поглядеть подробности метода, для чайников?
--------------------
|
|
|
|
|
Apr 28 2006, 20:04
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(LordN @ Apr 28 2006, 22:18)  Цитата(Stanislav) Вот в этой теме его ранее изложил. я почти чайник в этой теме, где можно почитать/поглядеть подробности метода, для чайников? Подробности - самО определение мгновенной частоты, которая в случае стационарного гармонического колебания совпадает с просто частотой: dФ/dt = 1/T, где Ф - фаза, t - время, T - период. Из этого следует, что сдвиг частот двух генераторов численно равен отношению сдвига их фаз к времени интервала наблюдения. Для простоты представим, что в начальный момент измерения времени фазы генераторов совпадают. Тогда: delta F = delta Ф / delta t, где delta F - сдвиг частоты, delta Ф - разность фаз генераторов в конце измерения, delta t - время измерения. Задача в упомянутой теме была несколько сложнее - там частота была 10 МГц, кроме того, время измерения жёстко лимитировано. Для обеспечения возможности оцифровки сигнала недорогим и точным АЦП (напр., сигма-дельта), я предложил спустить её в "базу", т.е, низкочастотную область, используя в качестве "гетеродина" один из генераторов. Замечательно, что информация о фазовом набеге при таком преобразовании не теряется и не изменяется. Далее всё понятно... В этом же случае нет нужды в каком-либо частотном преобразовании испытуемого генератора, а частоту опорного можно просто поделить на 10 000 (только большой джиттер делителя при этом нежелателен). В качестве анализатора вполне можно использовать комп, а сигналы просто подать на вход аудиоплаты! Далее, "заграница нам поможет" своей матлабовской аватарой. От влияния шумов и джиттера генераторов можно избавиться увеличением времени измерения. ЗЫ. Это всё "на пальцах". При необходимости, могу расписать подробно.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Apr 29 2006, 09:36
|
Участник

Группа: Свой
Сообщений: 35
Регистрация: 5-09-05
Из: Киев
Пользователь №: 8 262

|
я видел пример реализации на микроконтроллере устройства для выявления скрытой проводки. Там микроконтроллер отделял волны с частотой сети переменного тока путём подачи усиленных волн на вход таймера-счетчика микроконтроллера.
|
|
|
|
|
Apr 29 2006, 12:55
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 897
Регистрация: 21-02-05
Из: Украина
Пользователь №: 2 805

|
Пару лет назад мой коллега по моей просьбе - устал я АПЧ в локаторе с магнетронным передатчиком настраивать  - решал (и решил) задачу определения частоты с точностью ~ 10 кГц для сигналов с частотами, изменяющимися в диапазоне 280+/-50 МГц за время импульса, т.е. ~150 нс. Метод, по сути напоминал таковой, предлагаемый Stanislav, насколько я знаю - в подробности я не вдавался. Сигнал цифровался напрямую 10 битным АЦП, в квадратуре - для определения знака расстройки. Тактовый сигнал АЦП и был опорным. Сигнал перед подачей на АЦП жестко ограничивался и фильтровался. Стабильность ограничения была весьма высока. Да, точность ограничивалась, ессно, разрядностью АЦП - все генераторы у меня в системе синтезированы и их частоты стабилизированы OCXO. Но, повторяюсь, заявленные шумы вряд ли позволят получить требуемые параметры без астрономического усреднения. Да, существуют возможности весьма точного измерения периода - нониусная и двойная нониусная интерполяция, но они сложны, опять же, шумы...
|
|
|
|
|
Apr 30 2006, 02:10
|

pontificator
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 055
Регистрация: 8-02-05
Из: страны Оз
Пользователь №: 2 483

|
Цитата(AlexanderX @ Apr 28 2006, 22:28)  2. Измерение количества импульсов опорного генератора за время N-периодов входной частоты. Действительно, для этой задачи проще всего мерять именно так. Поделить входную частоту (1 кГц), чтобы получить больший интервал для измерения и уменьшить влияние джиттера от входного компаратора. Насколько поделить - зависит от того, насколько "быстро померять" надо, в принципе чем больше коэфф. деления тем лучше. Скажем, если "быстро" - значит не более чем за 100 мс (все равно глазом не успеешь моргнуть), то поделить, соответственно, на 100, при этом теоретический предел разрешения тоже улучшится в 100 раз и составит 1кГц/(100*10МГц)=10^-6, т.е. 1 ppm. То, что предлагает Станислав, дОлжно применять в серьезных задачах, где выдвигаются жесткие требования к времени измерения при заданной точности. Похожего результата можно добиться применив линии задержки с большим кол-вом отводов, или точные фазовращатели. Например, если на выходе 10 МГц опоры поставить 100 нс линию задержки со 100 отводами через 1 нс, то разрешение измерения можно улучшить до 1 нс (т.е. 1 ppm), измерив всего один период входного сигнала 1кГц.
|
|
|
|
|
Apr 30 2006, 09:35
|
Профессионал
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 897
Регистрация: 21-02-05
Из: Украина
Пользователь №: 2 805

|
Цитата(=AK= @ Apr 30 2006, 04:10)  Цитата(AlexanderX @ Apr 28 2006, 22:28)  2. Измерение количества импульсов опорного генератора за время N-периодов входной частоты.
Действительно, для этой задачи проще всего мерять именно так. Поделить входную частоту (1 кГц), чтобы получить больший интервал для измерения и уменьшить влияние джиттера от входного компаратора. Насколько поделить - зависит от того, насколько "быстро померять" надо, в принципе чем больше коэфф. деления тем лучше. Скажем, если "быстро" - значит не более чем за 100 мс (все равно глазом не успеешь моргнуть), то поделить, соответственно, на 100, при этом теоретический предел разрешения тоже улучшится в 100 раз и составит 1кГц/(100*10МГц)=10^-6, т.е. 1 ppm. Это не так - погрешность надо пересчитывать на исходную частоту - в результате - те же бараны
|
|
|
|
|
Apr 30 2006, 10:14
|

pontificator
     
Группа: Свой
Сообщений: 3 055
Регистрация: 8-02-05
Из: страны Оз
Пользователь №: 2 483

|
Цитата(Lonesome Wolf @ Apr 30 2006, 19:05)  Цитата(=AK= @ Apr 30 2006, 04:10)  Цитата(AlexanderX @ Apr 28 2006, 22:28)  2. Измерение количества импульсов опорного генератора за время N-периодов входной частоты.
Действительно, для этой задачи проще всего мерять именно так. Это не так - погрешность надо пересчитывать на исходную частоту - в результате - те же бараны  Не согласен. Во-первых, речь шла конкретно про разрешение, а не погрешность. Погрешность много от чего еще зависит. Во-вторых, не только разрешение будет лучше в N-раз, но и погрешность при прочих равных тоже уменьшится примерно во столько же раз. Например, пусть компаратор настолько плохо работает (скажем, амплитуда сигнала мала, шумов много, и пр), что для одного периода он даст дополнительную погрешность в +-10%. Однако за 100 периодов эта дополнительная погрешность уменьшится не менее чем в 50 раз, т.к. в худшем случае (в одну сторону по максимуму) повлияет только на первый и последний период, т.е на 2 периода из 100. Примерно то же самое произойдет и с другими погрешностями.
|
|
|
|
|
May 1 2006, 22:13
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 308
Регистрация: 12-05-05
Из: мск
Пользователь №: 4 943

|
Цитата(Stanislav @ Apr 28 2006, 21:55)  Цитата(AlexanderX @ Apr 28 2006, 16:58)  Добавлю ещё один метод, основанный на самОм определении частоты, о котором частенько забывают. Вот в этой теме его ранее изложил. До сих пор считаю его самым правильным. Флуд просьба игнорировать. Для измерения частоты НЧ сигнала способ можно существенно упростить. Если интересно - расскажу как. Да, спасибо за ссылочку, очень поучительно, только вот извечная форумная беда - как всегда всё остановилось на самом интересном месте !  .
|
|
|
|
|
May 2 2006, 10:37
|

учащийся
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 065
Регистрация: 29-10-05
Из: города контрастов
Пользователь №: 10 249

|
Цитата(Alexey_N @ May 2 2006, 00:32)  Цитата(_artem_ @ Apr 30 2006, 02:03)  http://rapidshare.de/files/19222527/Ch19.rar.htmlГлава из книги "The measurement instrumentation and sensors handbook". Немецкие товариши Роде и Шварц дают точность 0.1 Гц за 20 милисекунд на частоту ЖСМ. http://www.rohde-schwarz.com/www/appnotes_...le/1MA65_1E.pdf 1. Интересно. А где бы всю книжку целиком скачать? 2. На какой странице? Esli nuzno to knizku na dnjax sbrosu .
--------------------
Зачем лаять на караван , когда на него можно плюнуть?
|
|
|
|
|
May 3 2006, 10:39
|
Местный
  
Группа: Свой
Сообщений: 308
Регистрация: 12-05-05
Из: мск
Пользователь №: 4 943

|
Цитата(BVU @ May 3 2006, 13:46)  А про принцип частотного и фазового детектирования сосвем забыли??? Stanislav, вам намекает про принцим измерения по опорной частоте и все впустую... Нет, не впустую. Этот метод несомненно позволит померить с нужной точностью, но... в моем случае это пока выглядит несколько как "из пушки по воробьям". То есть мне пока непонятна существенно более простая вещь - а как рассчитать время, за которое я смог бы измерить 1 кГц с точностью 1 мГц при помощи опоры в 10 МГц? Я же не ставил пока никаких жестких ограничений по времени, меня просто интересовали принципы таких простеньких расчетов (и формулы для них). Пока что я размышляю над такой тривиальной схемой: в течение примерно 0.1 с подсчитать количество периодов измеряемой частоты и опоры. Если всё сложится удачно (компаратор, выделяющий измеряемый сигнал, идеален) то должно получиться 100 периодов килогерцового сигнала и 1 000 000 - опорного. Далее, на ПК, я с высокой точностью (Real64) делю 1 000 000 на 100 и получаю 10 000.000.... Имею ли я право утверждать, что таким образом я измерил частоту 1 кГц с точностью одна миллионная? Или всё-таки одна десятитысячная? Или (к чему я сейчас более склоняюсь) нечто посередине? Это - первая заморочка. А вторая - влияние компаратора. Я согласен с =AK=, что чем больше периодов измеряемого сигнала - тем меньше влияние компаратора, это понятно. Но вот как-бы ещё посчитать влияние шума (который неизбежно есть в смеси с сигналом) на точность срабатывания (измерения)?
|
|
|
|
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|