Метод перезаряда конденсатора

Аналоговые методы измерения частоты

В зависимости от частоты колебаний и требуемой точности измерений применяют различные аналоговые методы измерения частоты. Наиболее распространенными из них являются: метод перезаряда конденсатора, резонансный метод и метод сравнения.

Сущность метода заключается в осуществлении заряда-разряда конденсатора под воздействием колебаний измеряемой частоты и индикации величины тока конденсатора, которая пропорциональна частоте подведенных колебаний. В качестве индикаторного устройства может быть использован магнитоэлектрический прибор. Структурная схема частотомера, реализующего такой метод, изображена на рис. 7.1. Такой частотомер называется конденсаторным.

U_fx

УО  

Гк  

ЗРУ  

ИУ  

Рис. 7.1. Структурная схема конденсаторного частотомера

Работает такая схема следующим образом. Исследуемый сигнал U_fx подается на усилитель-ограничитель УО, где из синусоидального превращается в меандр. Меандр управляет работой зарядно-разрядного устройства ЗРУ, представляющего собой электронный ключ и набор конденсаторов. При поступлении первого импульса один из конденсаторов ЗРУ заряжается и в нем накапливается количество электричества q = CU. После этого конденсатор начинает разряжаться через магнитоэлектрический миллиамперметр, вызывая в нем отклонение стрелки. Такой процесс повторяется с частотой f измеряемого сигнала. Поэтому количество электричества, накапливаемое в конденсаторе, а значит проходящее через амперметр при разряде, будет в f раз больше и справедливо следующее равенство fq = fCU = I, где I – среднее значение тока разряда. Отсюда следует, что ток разряда в такой схеме будет прямо пропорционален частоте меандра и частота может быть определена по формуле

f = (7.7)

Шкалу амперметра при этом можно градуировать в единицах частоты. Такой частотомер может измерять частоту электрических колебаний в пределах от 10 Гц до 1 МГц. Нижний предел ограничивается появлением дрожания стрелки амперметра при измерении частот ниже 10 Гц, а верхний – постоянной времени цепи заряда конденсатора, которая зависит не только от величины С и R, но и от монтажных емкостей ЗРУ.

Погрешность измерений зависит от класса точности применяемого миллиамперметра и составляет 1 – 2 %.

Дата добавления: 2014-01-03