Методы измерения частоты и длины волны

1, Конденсаторный метод

2, Гетеродинный метод.

3, Резонансный метод.

4, Метод дискретного счета

5, Осциллографические методы

53. Конденсаторный метод. Принцип измерения частоты этим методом иллюстрируется на рис. 38. Конденсатор С периодичсеки подключается переключателем SA к источнику наиряжения U и заряжается через нею. Разрядка конденсатора происходит через измеритель РА магнитоэлектрической системы. Если переключе­ние конденсатора С осуществлять с измеряемой частотой fx и обеспечить постоянство напряже­ний, до которых заряжается (U1) и ра зряжаетси (U2) конденсатор, то через измеритель будет протекать ток разрядки, среднее значение кото­рого Io=Cfx(U1-U2).

Этот метод использован в коyденсаторном частотомере (рис. 39), где роль переключателя выполняет транзистор VT1, который в отрицательные полупериоды измеряемою сигна­ла открыт и подключает один из конденсаторов С2-С5 к батарее. При этом конденсатор заря­жается по цепи: плюс батареи - эмиттер коллектор транзистора — конденсатор – открытый диод VD1 — минус батареи. В течение положи­тельного полупериода сигнала транзистор закрыт и конденсатор разряжается по цепи левая (по схеме) обкладка конденсатора - резистор R3 — измеритель РА - открытый диод VD2 — правая обкладка конденсатора. Так как постоянные вре­мени цепей зарядки и разрядки конденсатора много меньше полупериода исследуемого сигна­ла, среднее значение тока, протекающего через измеритель, Iо=C_2…5 Uf_x, где U — напряжение батареи. Следовательно, показания измерителя РА пропорциональны измеряемой частоте и шкала частотомера линейна. Для устранения погреш­ности, возникающей при изменении уровня вход­ного сигнала, напряжение измеряемойчастоты должно быть не менее 0,5 В.

В частотомере применен измеритель с током полного отклонения 50 мкА. Диапазон измеряе­мых частот 0...100 кГц разбит на поддиапазоны с верхними пределами 0,1; 1; 10; 100 кГц. Для по­вышения точности измерения необходима предва­рительная калибровка прибора реостатом R4 на предельных частотах поддиапазонов (с помощью внешнего измерительного генератора), а также использование в приборе конденсаторов с малыми отклонениями номиналов от указанных в схеме.

54. Гетеродинный метод. Этот метод измерения основан на сравнении измеряемой частоты fx с точно известной частотой образцового генера­тора fг. О равенстве частот судят по нулевым биениям, т. е. по пропаданию звука в телефоне-индикаторе или но показаниям вольтметра-инди­катора нулевых биений.

В состав гетеродинного частотомера обычно входят перестраиваемый маломощ­ный генератор (гетеродин), смеситель и инди­катор нулевых биений. Простой гетеродинный частотомер (рис..40) предназначен для измере­ния частот от 50 кГц до 30 МГц. Дляработы

Рисунок 38- Принцип измерения частоты конденсаторным методом

Рисунок 39 – Принципиальная схема конденсаторного частотометра

Рисунок 40 – Принципиальная схема гетеродинного частотомера

в столь широком диапазоне используются гармо­ники частоты гетеродина, выполненного на тран­зисторе VT1. Измеряемый сигнал подается на зажим WA. Роль смесителя пшюлняет диод VD1. Индикатором нулевых биений служат го­ловные телефоны BF с УЗЧ на транзисторе VT2. Погрешность измерения частоты определяется погрешностью градуировки шкалы частот гете­родина и его нестабильностью.

Для определения частоты сигнала, если но­мер гармоники n неизвестен, нужно добиться нулевых биений измеряемой частоты fx при двух соседних значениях основных частот fг₁ и fг₂ гете­родина. Тогда fх=fг₁n==fг₂(n+l); n=fг₂/(fг₁—-fг₂).

Следовательно, fx=fг₁n=fг₁fг₂/(fг₁ —fr₂).

55. Резонансные частотомеры (или вол­номеры) состоят из колебательной цепи, настраи­ваемой в резонанс на измеряемую частоту fx, и индикатора резонанса PV (рис. 41).

Рисунок 41 – Резонансный метод измерения частоты

В резонансном волномере к исследуемому ис­точнику сигналов (например, к контуру генера­тора) приближают катушку индуктивности коле­бательного контура волномера или соединяют его через конденсатор небольшой емкости Сс. Контур волномера настраивают в резонанс изменением емкости образцового конденсатора С. Момент резонанса определяют но максимальному показа­нию электронного вольтметра неременного тока PV с большим входным сопротивлением и малой входной емкостью. При известной индуктивности катушки L частота исследуемого источника сигна­ла fx=159/SQR(LC), где fx, МГц; L, мГн; С, пФ.

56. электронно-счетные частото­меры (ЭСЧ), работают по алгоритму fх=m/дельтаtк, где fх—значение измеряемой частоты, m — число полных циклов изменения измеряемого сигнала за калиброванный интервал времени дельта tк. Структурная схема ЭСЧ дана на рис.43, а временные диаграммы, поясняющие работу прибора при измерении частоты периодического непрорывного сигнала, приведены на рис. 44. Измеряемый сигнал 1 подают на вход А. Входное устройство ВУ канала А позволяет изменять уровень измеряемого напряжения. Формирующее устройство фу формирует нормированные импульсы 2 при переходе измеряемого нанряжения от минуса к плюсу через нуль. Генератор меток времени ГМВ состоит из кварцевого генератора и делителей частоты и предназначен для создания в блоке автоматики БА импульса 3 калиброванной длительности дельта tк. За время действия импульса 3 через временный селектор ВС проходят на счетчик имнульсов m импульсов Устройство цифрового отсчета УЦО представляет результат измерения частоты в ниде десятирич ного числа.

Рисунок 43- Структурная схема электронно-счетного частотомера

57.

Рисунок 46 – Простой задающий LC-генератор звуковой частоты

Рисунок 47 – Генератор с двухкаскадным усилителем

Рисунок 48 – Однокаскадный генератор

Рисунок 50 – Измерительный ГЗЧ на биениях

58.

Рисунок 52 – Структурная схема генератора, стабилизированного кварцом

Рисунок 53- Кварцевый калибратор

Дата добавления: 2015-04-30