Новые модели частотомеров АКИП

№ 2’2014
PDF версия
В статье приводится обзор новой линейки профессиональных частотомеров АКИП 5102. Эти приборы являются едва ли не самыми быстрыми и точными из существующих сегодня, обеспечивая 12 разрядную индикацию с временным разрешением 40 пс. Новые модели смогут удовлетворить запросы любого пользователя, благодаря полному набору измерительных и математических функций, и обеспечить гибкость в использовании, благодаря широкому набору опций для конкретной измерительной или аналитической задачи.

Базовая модель частотомера АКИП‑5102 (рис. 1) появилась несколько лет назад и прочно вошла в разряд высокоточных профессиональных частотомеров. Частотомеры АКИП‑5102 включали полный набор измерительных, математических и статистических функций, имели два входа от 1 мГц до 400 МГц и высокочастотный вход до 6 ГГц в штатной комплектации. Учитывая спрос рынка, разработчики смогли обеспечить гибкость в использовании, то есть подстраиваемость под конкретную задачу, расширив модельный ряд двумя новыми моделями — АКИП‑5102/1 и АКИП‑5102/2 и добавив возможность модернизации путем комбинирования опций.

Внешний вид частотомера АКИП 5102

Рис. 1. Внешний вид частотомера АКИП 5102

У базовой модели АКИП‑5102 появилась возможность расширения частотного диапазона до 20 ГГц, установки дублирующих измерительных разъемов на задней панели, а также повышения точности измерения путем установки одной из опций опорного генератора:

  • термостатированный опорный генератор 10 МГц (опция 100) ±2×10–7за один год;
  • термостатированный опорный генератор 10 МГц (опция 101) ±5×10–8за один год;
  • рубидиевый опорный генератор (опция FE‑5680A) ±5×10–10за один год.

Эти опции опорного генератора можно установить и в моделях АКИП‑5102/1 и АКИП‑5102/2. Все модели частотомеров в этой линейке также поддерживают работу от внешнего источника опорной частоты и имеют выход частоты внутреннего опорного генератора (разъемы 10 МГц In/Out на задней панели).

Младшая модель АКИП‑5102/1 при небольших габаритах и массе (всего 2,9 кг) имеет один измерительный канал до 400 МГц, предназначенный для измерения частоты и периода. Дополнительными режимами измерения являются счетчик импульсов за заданный промежуток времени или непрерывный подсчет количества импульсов и измерение уровня. Как и в старших моделях, в АКИП‑5102/1 есть функции математики и статистики.

Модель АКИП‑5102/2 имеет в штатной комплектации два измерительных входа от 1 мГц до 400 МГц, но в отличие от АКИП‑5102 у нее нет возможности установки третьего входа.

АКИП‑5102 и АКИП‑5102/2 обладают следующими дополнительными режимами и возможностями:

  • Измерение временных интервалов в диапазоне от 0,5 нс (разрешение 40 пс) до 100×000 с.
  • Измерение отношения частот (между всеми каналами).
  • Измерение фазового сдвига между сигналами.
  • Измерение времени нарастания фронта и времени спада фронта (для каналов 1 и 2).
  • Измерение длительности импульсов (для каналов 1 и 2).
  • Измерение скважности импульсов (для каналов 1 и 2).
  • Измерение пикового напряжения (в частотном диапазоне от 100 Гц до 300 МГц).

Следует обратить внимание, что у бюджетных частотомеров измерение временных параметров доступно только для одного канала.

Возможности программирования и дистанционного управления во всех моделях стандартно обеспечиваются интерфейсами USBTMC и LAN.

Можно выделить несколько основных критериев, которыми руководствуется пользователь при выборе частотомера:

  • Точность измерения, разрешение дисплея и временное разрешение.
  • Скорость измерения.
  • Возможность использования в автоматизированных измерительных системах.
  • Наличие дополнительных математических и статистических функций.
  • Соотношение цены и качества.

Несмотря на то, что измерения частоты — одни из самых изученных и точных видов измерения, не каждый частотомер может справиться с ними в полном объеме. При измерении частотно-временных параметров приходится учитывать множество параметров как самого сигнала, так и частотомера, которые в итоге влияют на точность измерений. Для примера приведем упрощенную формулу для определения абсолютной погрешности измерения частоты или периода:

Формула

где d0 — относительная погрешность по частоте внутреннего кварцевого генератора; ∆сис — системная составляющая погрешности; ∆и — погрешность индикатора; dзап — относительная погрешность, обусловленная системой запуска; tсч — установленное время счета прибора; N — количество выборок; f — измеряемое значение частоты, P — измеряемое значение периода.

Относительная погрешность, обусловленная системой запуска, рассчитывается по формуле:

Формула

где Uшума — уровень шумового сигнала на высоких частотах; Uвх — уровень шума входного усилителя; tзап — скорость нарастания сигнала в точке запуска, В/с.

Как видно даже по упрощенной формуле, точность измерения определяется не только стабильностью опорного генератора, но и рядом других параметров, зависящих от конструктивных особенностей частотомера, — разрешающей способности, системных составляющих и даже качества используемого усилителя. Количество этих составляющих можно существенно уменьшить, например используя функцию усреднения или высокочастотной фильтрации (чего нет в более простых моделях).

Частотомеры серии АКИП‑5102 поддерживают технологию цифровой обработки сигнала в реальном времени, которая применяется для одновременного анализа потока входных данных, вычислений и получения новых показаний индикатора, тем самым значительно ускоряется процесс измерений. Вывод информации осуществляется на матричный дисплей, при этом результаты измерений выводятся в 12‑разрядном формате, что обеспечивает полноразрядную индикацию частоты при времени счета, равном 1 с, и соответствующее временное разрешение от 40 пс. Такое разрешение позволяет повысить точность измерения, не ограничиваясь разрешающей способностью, как у бюджетных частотомеров.

На скорость измерений, помимо аппаратной части, влияют и прочие функции. Частотомеры серии АКИП‑5102 имеют режим допускового контроля измерений входной частоты (установка верхнего и нижнего предела). Это позволяет запрограммировать частотомер на одно из двух функциональных состояний (остановка/продолжение измерений) при уходе частоты сигнала за установленные границы. Если была выбрана установка «Продолжение измерений при нарушении предела», то все результаты измерений частоты, находящиеся вне допуска, будут переданы во внешний блок диагностирования через USB-порт.

При точных измерениях и всей сложности определения погрешности измерения важной функцией у частотомера становится возможность использования его в автоматизированной системе измерений. Такая система позволяет быстро учесть все условия измерений, рассчитать все погрешности измерения, внести поправки на результат. Частотомеры серии АКИП‑5102 оснащены интерфейсами USB (USBTMC) и LAN, что позволяет легко интегрировать их в автоматизированные измерительные системы и комплексы. По интерфейсу LAN частотомеры полностью поддерживают протокол LXI, а также обеспечивают совместимость со стандартами USBTMC (интерфейс Hi-Speed USB 2.0). Для большей гибкости при написании процедур тестирования можно использовать эмулирование языка программирования частотомеров Agilent Technologies 53131 А, 53132 А и 53181 А (команды SCPI), что позволяет без трудозатрат заменять частотомеры Agilent Technologies частотомерами АКИП. Помимо основных интерфейсов, частотомеры имеют возможность опциональной установки популярного интерфейса GPIB. В состав комплекта входит программное обеспечение, полностью поддерживающее дистанционное управление частотомером и позволяющее сохранять данные и результаты измерений в форматах .txt и .csv.

Частотомеры серии АКИП‑5102 имеют полный набор математических и статистических функций.

Интерфейс программы дистанционного управления АКИП 5102

Рис. 2. Интерфейс программы дистанционного управления АКИП 5102

Частотомеры способны одновременно измерять и отображать на дисплее текущее значение, минимальное, максимальное, относительное значение, стандартное отклонение (СКО), количество выборок и пр. Масштабирование и смещение (доступное через меню математики) можно использовать для компенсации показаний в соответствии с приложениями пользователей. Кроме того, для упрощения введения настроек предназначена цифровая клавиатура для математических операций.

К услугам пользователей — 20 ячеек памяти для хранения наиболее часто используемых операций.

Дисплей частотомеров отображает информацию о выбранных настройках — это измерительный вход, входной импеданс, связь по входу, аттенюатор, фильтр. Помимо этого, при включении функции или режима происходит включение подсветки функциональной кнопки. Это позволяет быстрее производить настройки, а также сводит к минимуму ошибки оператора.

Конечно, при выборе любой продукции немаловажную роль играет цена. Частотомеры АКИП‑5102 занимают среднюю нишу между бюджетными моделями приборов торговой марки АКИП — частотомерами серии Ч3-85 и более высокочастотными и функциональными частотомерами компании Pendulum (Швеция). Благодаря своей функциональности, точности и доступности частотомеры серии АКИП‑5102 имеют широчайший спектр применения и могут быть рекомендованы для прецизионных частотно-временных измерений в составе систем автоматизированного контроля, а также использоваться в качестве рубидиевого стандарта частоты (с опцией FE‑5680A). Сегодня подобные частотомеры будут востребованы в таких областях, как мобильная и спутниковая связь, а также в научно-исследовательских и метрологических лабораториях.

Сейчас частотомеры АКИП‑5102 проходят испытания с целью их внесения в Госреестр СИ РФ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *