Методи вимірювання частоти, Детальна інформація

,

.

Невідома частота , при якій міст буде зрівноважений :



Якщо С3 = С4 = С ; R3 = R4 = R і Ri = 2R2 , тоді значення частоти визначається виразом fx = 1/(2(RC) . Частоту зрівноваження можна змінювати конденсаторами або резисторами . Найчастіше встановлюють одинакові ємності і змінюють величину (R3, R4) змінних здвоєних резисторів, шкалу яких можна відградуювати в одиницях частоти . Розширення діапазону вимірювання здійснюють переключенням конденсаторів С3, С4 . Мостовий метод вимірювань частоти застотсовують для вимірювання низьких частот в межах 20 Гц ( 20 кГц при похибці вимірювань 0,5 – 1% . В якості індикатора рівноваги використовують електронний мілівольтметр, а при вимірюванні частот 200 Гц ( 5 кГц – телефон. Несинусоїдність напруги вимірюваної частоти утруднює процес зрівноваження, міст залишається незрівноваженим за рахунок наявності гармонік і зростає похибка вимірювань.

Методи порівняння.

Осцилографчні методи вимірювання частоти. Осцилографічні методи являють собою методи порівняння вимірюваної частоти із зразковою. Перевагою цих методів є їх простота і зручність при достатній точності; застосовують їх в широкому діапазоні частот 10 Гц ( (10 – 20) МГц.

Метод Ліссажу. Суть цього методу в тому, що горизонтальні та вертикальні пластини осцилографа подаються напруги різних, але кратних частот, відповідно fг і fв , при цьому на екрані осцилографа отримується зображення – фігура Ліссажу. При цьому справедливе відношення fв/fг = nг/nв , де nг та nв число точок переперетину фігури Ліссажу із горизонтальною та вертикальною прямими, які не проходять через точку перетину ліній самої фігури. Для рис. 5 fв/fг = nг/nв = 6/4 = 3/2.

Рис. 5. Зображення фігури Ліссажу на екрані осцилографа.

Метод характеризується високою точністю, яка в основному визначається точністю генератора зразкової частоти. Недолік методу : визначити відношеня nг/nв можливо лише при співвдношені частот не більше 10 і при нерухомому положені або повільному обертані фігури.

Метод кругової розгортки. Якщо напругу одної частоти (зразкової f0) використовувати для отримання кругової розгортки на екрані осцилографа, а напругу іншої (більшої частоти fx) подати на електрод (модулятор), який керує яскравістю світіння трубки (рис. 6.а), то в додатній півперіод цієї напруги яскравість розгортки буде збільшуватись, а у від’ємний зменшуватись. В результаті коло буде складатися з n темних та n світлих штрихів. При чому n = fx/f0 . При цілому значені n осцилограма буде нерухомою. Схема досліду і зображення на екрані осцилографа для співвідношення частот fx/f0 = 6 подано на рис. 6.б .



а) б)

Рис. 6. Метод кругової розгортки.

Метод дискретного підрахунку.

В основу роботи електроннолічильних або цифрових частотомірів покладено метод підрахунку числа імпульсів N , які поступають на вхід приладу з невідомим періодом Tx за калібрований інтервал часу (t . Якщо за час (t підраховано N імпульсів то середнє значення вимірюваної частоти fx за час (t

.

Якщо (t = 1с , то виміряна кількість імпульсів дорівнює невідомій частоті fx .



На рис. 7 приведена структурна схема цифрового частотоміра. Досліджувана напруга поступає на вхід частотоміра.

Рис. 7. Структурна схема цифрового частотоміра.

.

Для зменшення похибки вимірювання низьких частот в цифрових частотомірах збільшують часові ворота, якщо вимірювана частота не дуже мала; застосовують помножувачі, які дозволяють підвищувати вимірювані частоти в 10n раз; переходять від вимірювання частоти досліджуваного сигналу до вимірювання його періоду.

Основні переваги цифрових частотомірів слідуючі : великий діапазон вимірюваних частот; висока точність вимірювання; можливість відрахунку вимірюваної величини в цифровій формі.

Використана література

Методы и средства измерения электрических величин.

Атамалян Э.Г., М.: Высшая школа, 1974 р.

Электрорадиоизмерения. Кушнир Ф.В., Л.: Энергоатомиздат, 1983 р.

Электрорадиоизмерения. Винокуров В.И. и др., М.: Высшая школа, 1986.

Электрорадиоизмерения. Кукуш В.Д., М.: Радио и связь, 1985 р.