Возможности электронно-счетных частотомеров

Современные цифровые частотомеры могут быть применены для решения многих измерительных задач. Основные из них:

1. Измерение частоты гармонического напряжения.

2. Измерение частоты следования импульсов. В этом случае сигналы подают на вход А и процесс измерений не отличается от измерения частоты синусоидального напряжения.

3. Измерение периода гармонического сигнала.

4. Измерение периода следования импульсов.

5. Измерение длительности импульса. Сигнал подают на вход Б;
измерения аналогичны измерению периода.

6. Измерение интервала времени, заданного двумя импульсами одного источника. Импульсы подводятся ко входу Б прибора. Из них формируется стробирующий импульс, заполняемый импульсами, которые формируются из напряжения кварцевого генератора частотомера.

7. Измерение интервалов времени между двумя импульсами, поступающими от двух источников. Импульсы подаются соответственно на входы А и Б. Узлы частотомера переключаются таким образом, что оба импульса подаются на вход формирователя временных ворот. Последние имеют длительность, равную измеряемому интервалу, и заполняются импульсами одной из стандартных частот кварцевого генератора.

8. Измерение отношения двух частот . Ко входу А подводят напряжение частоты , а ко входу Б – частоты (). Период более низкочастотного напряжения задает временные ворота. Из сигнала более высокой частоты формируются импульсы, подсчитываемые за время, пока открыты временные ворота. Показание счетчика дает непосредственно отношение . Возможно измерение и значения , где q = . При этом временные ворота расширяются в q раз с помощью декадного делителя частоты, предусмотренного в канале Б.

9. Измерение вариации частоты.

10. Применение в качестве счетчика импульсов с ручным и автоматическим сбросом показаний.

11. Счет числа N событий (импульсов) с предварительной установкой числа N и выдачей командных сигналов начала и конца счета.

12. Применение как делителя частоты. В некоторых частотомерах с этой целью на переднюю панель выведены гнезда входа и выхода делителя частоты, включенного после кварцевого генератора. Переключатель количества декад в делителе позволяет регулировать коэффициент деления.

13. Использование в качестве источника напряжений стабильных частот. Напряжения всех частот кварцевого генератора (основной, а также получаемых на выходах делителей и умножителей) могут быть сняты со специальных гнезд. Необходимая частота устанавливается с помощью переключателя.

14. Самоконтроль работы всех узлов, за исключением кварцевого генератора.

Кроме того, возможности частотомера расширяются при работе с дополнительными блоками (для некоторых типов приборов, например, Ч3-38, – сменными):

- широкополосным усилителем, повышающим чувствительность (например, усилитель ЯЗЧ-31 повышает чувствительность прибора до 1 мВ в диапазоне 0,1 – 50 МГц);

- компаратором, повышающим разрешающую способность при сличении частот, измерении долговременной нестабильности частоты высокостабильных источников сигналов (например, компаратор ЯЗЧ-27 повышает разрешающую способность до за 1 с);

- преобразователем напряжение – частота, превращающим частотомер в цифровой интегрирующий вольтметр (например, с преобразователем ЯЗЧ-25 частотомер Ч3-38 образует вольтметр постоянного тока с пределами измерения 100 MB – 10 В и погрешностью не более 0,1 %);

- преобразователями частоты сравниваемых по фазе сигналов, которые в сочетании с частотомером образуют фазометр (например, преобразователь ЧК5-24);

- аналого-цифровым преобразователем, превращающим частотомер в измеритель отношения двух напряжений, и т. п.

Гетеродинный метод

Сущность гетеродинного метода, позволяющего измерять частоту с высокой точностью, заключается в сравнении частоты исследуемого напряжения с частотой напряжения перестраиваемого гетеродина, который заранее проградуирован. Приборы, осуществляющие этот метод, называют гетеродинными частотомерами (вид Ч4). Их применяют в диапазонах высоких и сверхвысоких частот.

Работа гетеродинного частотомера (рис. 8.4) и методика измерений сводятся к следующему. В положении И переключателя П на смеситель поступают одновременно напряжения двух частот: измеряемо и гетеродина . На выходе смесителя получаются напряжения комбинационных частот, в том числе частоты биений. Гетеродин перестраивают по частоте до появления нулевых (низкочастотных) биений, фиксируемых по индикаторному прибору. Индикатор может быть тональным (телефоны) или визуальным (осциллограф, электронно-световая индикаторная лампа, стрелочный прибор). После получения нулевых биений по шкале гетеродина определяют частоту его напряжения и, следовательно, , т. к. при нулевых биениях .

Рис. 8.4. Структурная схема гетеродинного частотомера

Погрешность измерений складывается из погрешности меры, т. е. нестабильности частоты и непостоянства градуировочной характеристики гетеродина, погрешностей сравнения и фиксации нулевых биений.

В схемах многих частотомеров предусмотрен кварцевый генератор, выполняющий функции образцовой меры. С его помощью поверяют и корректируют градуировочную характеристику шкалы гетеродина. Эту операцию производят после предварительного (ориентировочного) измерения неизвестной частоты. При поверке переключатель рода работы ставят в положение К. Помимо гетеродина к смесителю оказывается подключенным кварцевый генератор, напряжение которого содержит много гармоник. Отсчетный лимб гетеродина устанавливают в положение, соответствующее ближайшей к измеряемой частоте гармонике – «кварцевой точке». Индикаторный прибор фиксирует наличие биений, которые при помощи «корректора» гетеродина доводят до нулевых. Если у гетеродина отсутствует «корректор», то шкалу проверяют в соседних по обе стороны от точках, производят линейную интерполяцию и вводят поправку, уточняющую градировочную характеристику. После корректировки кварцевый генератор отключают и на смеситель подают сигнал измеряемой частоты. Гетеродин настраивают на частоту, при которой получаются нулевые биения, и делают окончательный отсчет по его шкале.

При очень высоких частотах получение низкочастотных биений затруднительно. В подобных случаях вместо индикаторного прибора можно включить низкочастотный частотомер (например, конденсаторный) и по нему определять разностную частоту . Тогда (знак поправки зависит от того, с какой стороны подходят к при настройке гетеродина).

В диапазоне СВЧ нередко применяют гетеродины, основная частота напряжения которых во много раз ниже измеряемой. При этом используются высшие гармоники гетеродина. Измеряемая частота сравнивается с частотой n- й гармоники гетеродина при нулевых биениях.

Гетеродинные измерители частоты характеризуются следующими основными параметрами: классом точности, диапазоном измеряемых частот, диапазоном частот гетеродина, значениями опорных частот и их погрешностью, чувствительностью и др.

Предусмотрены три класса точности гетеродинных частотомеров
(I, II, III), характеризуемые основной относительной погрешностью: ; и (погрешности опорных частот соответственно ; и ).

В качестве примеров гетеродинных частотомеров могут быть названы приборы: Ч4-1, измеряющий частоты 125 – 20 000 кГц с погрешностью ; Ч4-5, работающий в диапазоне 2,5 – 18 ГГц (основная погрешность ); Ч4-4 – Ч4-25, охватывающий диапазон частот 37,5 – 78,3 ГГц.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: