22
где символ «≈
кв
» означает «с точностью до ступени квантования».
Формирование частотомером фазовой шкалы из своего входного сигнала –
важный принцип измерения, на который редко обращают внимание.
Конечно, встречаются и последовательности импульсов, не связанные с
каким-либо исходным гармоническим процессом. Допустим, например, что
импульсы на цифровой частотомер поступают от фотодатчика, отмечающего
падение капель жидкости из некоторого сосуда. Этот процесс приблизительно
периодичен (точнее, цикличен), но говорить о его фазе трудно. В таких случаях
результат счета N можно понимать как оценку отношения измерительного
интервала T
и
к периоду T
x
исследуемого процесса, т.е. тот же механизм (счет
импульсов в течение измерительного интервала) можно трактовать и как
оценивание частоты в соответствии с ее «хронометрическим» определением –
частота есть величина, обратная периоду T
x
периодического процесса:
Модулированный гармонический процесс, упомянутый выше, вообще
говоря, не имеет периода, и для него правильнее пользоваться «фазовым»
определением частоты, которое и фигурировало в предыдущих рассуждениях.
Но это еще не все. На цифровой частотомер может быть подан и
случайный поток импульсов, например, от регистратора частиц, возникающих
вследствие радиоактивных распадов. Тогда результат измерения, по-прежнему
равный f
*
= N/T
и
, следует понимать как статистическую оценку средней
интенсивности появления считаемых событий («истинная» интенсивность
получилась бы как предел отношения N/T
и
при T
и
→ ∞). Место погрешности
квантования при этом занимает погрешность от конечности
статистической выборки.
Каждый из трех только что рассмотренных видов импульсных потоков –
равномерный поток, получаемый из гармонического сигнала
(немодулированного); поток, исходящий от негармонического периодического
процесса; случайный поток импульсов – может, вообще говоря,
рассматриваться и как импульсная (инкрементная) временнàя шкала. Объектами
временной шкалы являются примыкающие интервалы времени, а каждый
импульс ограничивает соответствующий интервал и вместе с тем служит
сцепленным с ним кодовым знаком. Естественно, качество временной шкалы
определяется стабильностью межимпульсных интервалов (хотя бы в среднем);
однако легко понять, что абсолютно стабильных периодических явлений не
бывает, и все используемые человечеством временные шкалы, начиная со шкал
суток и лунных месяцев, являются приближенными.
Стабильность временных шкал можно оценить, только сравнивая их
друг с другом, иного способа нет. Наибольшую стабильность в настоящее время
обеспечивают квантовые генераторы. Астрономические шкалы времени менее
равномерны; однако, поскольку жизнь человечества в большой степени зависит
от астрономических явлений, атомное время периодически совмещают с
астрономическим, и в итоге мы живем по атомной координированной шкале
времени.
В ЦИТ источники импульсных временных шкал широко применяются в
цифровых часах, таймерах, преобразователях длительность → код. Во всех этих
устройствах так или иначе присутствует счетчик импульсов, который
преобразует импульсную временную шкалу в шкалу другого вида: временную
.
11
;
*
x
кв
и
x
и
кв
T
N
T
f
T
T
N ≈=≈