تردد مترهي أداة قياس كهربائية مصممة لقياس ترددات التذبذبات الدورية المختلفة، الكهربائية أو الميكانيكية.

لتصنيف أجهزة قياس التردد، يتم استخدام مبدأ عملها (القياس) بشكل أساسي. هناك أجهزة قياس تردد للتقييم المباشر وأجهزة قياس تردد تعمل باستخدام طرق مقارنة مختلفة، على سبيل المثال أجهزة قياس التردد الرنانة والمتغايرة وأجهزة قياس التردد الإلكترونية.

لقياس الاهتزازات الميكانيكية، يتم استخدام الاهتزازات الميكانيكية (التناظرية) بشكل أساسي. عدادات الترددوكذلك الأجهزة الكهربائية التي يتم استخدامها مع محولات الاهتزازات الميكانيكية إلى اهتزازات كهربائية أو يتم تنفيذ هذه الوظائف بواسطة مقياس التردد نفسه.

يعتمد مبدأ تشغيل أبسط مقياس تردد ميكانيكي للاهتزاز على ظاهرة الرنين. هذا النوع من أجهزة قياس التردد عبارة عن سلسلة من الصفائح المعدنية المقواة من طرف واحد. يتم اختيار الألواح بحيث تختلف اهتزازاتها تدريجيًا، وبالتالي تشكل نوعًا من مقياس الاهتزازات. الاهتزازات التي تؤثر تردد متر، يسبب اهتزاز البلاتين. يتم قياس تردد الاهتزاز باستخدام تلك اللوحة المرنة التي يتوافق ترددها الطبيعي مع التردد المقاس، وبالتالي تحدث ظاهرة الرنين.

تُستخدم أجهزة قياس التردد الإلكترونية المختلفة لقياس تردد التذبذبات الكهربائية.

كمثال، يمكننا وصف مبدأ تشغيل أبسط عداد تردد من هذه الفئة - الكهروميكانيكية. مثل مقياس التردد الميكانيكي الموصوف أعلاه، يحتوي هذا الجهاز أيضًا على عدد من الألواح المرنة. ومع ذلك، يتم استكمال هذا الجهاز بمغناطيس كهربائي. تسبب الاهتزازات الكهربائية الواردة التي تحتاج إلى قياس اهتزازات في المغناطيس الكهربائي، الذي ينقلها إلى سلسلة من اللوحات. تحديد تردد التذبذب، ثم يستمر، كما هو الحال مع التناظرية تردد متر.

أجهزة قياس التردد الكهروديناميكية. أنها تحتوي على عنصر قياس خاص - مقياس النسبة. يتم ضبطه على تردد تذبذب معين. اعتمادًا على مدى اختلاف الاهتزازات الواردة عن التردد المرجعي، يتم إجراء القياس.

يمكن أن تشمل أجهزة قياس التردد، بالإضافة إلى تلك المدرجة، المستخدمة لقياس الاهتزازات الكهربائية، الأجهزة الكهرومغناطيسية والكهربائية المغناطيسية. ومع ذلك، فإننا لن نتوقف عند وصف مبدأ عملها.

العد الالكتروني تردد متر، أصبحت أكثر انتشارا في الآونة الأخيرة. يعتمد مبدأ عملها على حساب عدد فترات التذبذب خلال فترة زمنية محددة.

لقياس تقلبات التردد الراديوي، يتم استخدام أجهزة قياس التردد من نوع موجة خاص. يتضمن ذلك العديد من عدادات التردد الرنانة والرقمية والمتغايرة. تعمل جميع هذه الأجهزة أيضًا باستخدام الطريقة المقارنة لحساب الاهتزازات المقاسة.

الى جانب ذلك، كل شيء عدادات التردديمكن تقسيمها إلى الأجهزة التناظرية والرقمية. في الحالة الأولى، تتم الإشارة إلى المعلومات بطريقة "المقياس والمؤشر" الكلاسيكية، في الثانية - باستخدام شاشة رقمية.

مقياس التردد هو جهاز مصمم لقياس تردد عملية دورية في طيف الإشارة، وكذلك للعثور على ترددات العناصر التوافقية لطيف الإشارة.

يتم تقسيم عدادات التردد حسب الطريقة التي يتم بها إجراء القياسات. ويشمل هذا النوع أجهزة التقييم المباشر، مثل الأجهزة التناظرية، وأجهزة التقييم المقارن، مثل عدادات التردد الرنانة والمتغايرة والإلكترونية.

وهي تختلف في المعنى المادي للكمية التي يتم تحديدها: يتم فحص التذبذبات الجيبية باستخدام الأدوات التناظرية؛ يتم تحديد ترددات العناصر التوافقية بواسطة أجهزة قياس التردد المتغاير والرنان والاهتزاز ؛ تستخدم أجهزة العد الإلكترونية والمكثفات لدراسة الظواهر المنفصلة.

هناك أيضًا قسم يتعلق بتصميم مقياس التردد. يمكن أن تكون الأجهزة عبارة عن هياكل مثبتة على اللوحة، أو محمولة، أو ثابتة.

تم تصميم عدادات التردد لأعمال القياس الكهربائية والراديو، لذلك يمكن اعتبارها عدادات تردد كهربائية وعدادات تردد راديوي. تشتمل عدادات التردد الكهربائية على عدادات تردد الاتصال التناظرية لحلول الأنظمة المختلفة، والاهتزاز، والمكثف، وأجهزة قياس تردد العد الإلكتروني؛ أجهزة قياس التردد الراديوي - الرنين، المتغاير، المكثف، أجهزة قياس التردد الإلكترونية.

يتم تقسيم عدادات التردد التناظرية وفقًا لجهاز القياس المضمن فيها: الكهروديناميكية والكهرومغناطيسية والكهرومغناطيسية.

لقد تم تطوير أجهزة قياس التردد من هذا النوع بناءً على استخدام دائرة تعتمد على التردد، وتتميز بتفاعل وحدة المعاوقة فيما يتعلق بالتردد. يحتوي الجهاز التناظري على آلية قياس، وهي في الأساس مقياس نسبة. مقياس النسبة هو جهاز ذو ذراعين، يتم استقبال الإشارة المراد تحديدها على ذراع واحدة، وتمر عبر دائرة مستقلة عن التردد، ويتم استقبال الإشارة على الذراع الثاني من خلال دائرة تعتمد على التردد. تم تجهيز مقياس الشعار أيضًا بدوار به سهم، والذي، نتيجة لتفاعل التدفقات المغناطيسية، يتم تثبيته في الموضع الموضح بنسبة التيارات في اللفات.

تشير أجهزة قياس التردد الاهتزازية (أو القصبية) إلى الأجهزة التي تحتوي على مكون متحرك، والتي يتم تقديمها على شكل مجموعة من الأجزاء المرنة، مثل القصب أو الألواح. يتم تضمين الأجزاء المتحركة في تذبذب الرنين نتيجة التعرض لمجال مغناطيسي أو كهربائي متناوب.

تم تطوير عدادات التردد المتغايرة على مبدأ دراسة المقارنة بين ترددات إشارة الدخل وتردد مذبذب قابل للضبط - مذبذب محلي باستخدام طريقة النبض الصفري.
حالة التشغيل مماثلة لحالة مقياس تردد الرنين الموضح أدناه.

يتم إنشاء أجهزة قياس تردد الرنين من خلال النظر في الخصائص المقارنة لتردد إشارة الدخل وتردد الرنين الطبيعي للمرنان القابل للضبط، والذي يمكن أن يكون دائرة تذبذبية، أو قسمًا من الدليل الموجي كرنان حجمي، أو قسم ربع موجة من الخط.

سلسلة العمل هي كما يلي: يتم إرسال الإشارة التي يتم التحكم فيها، والتي تمر عبر دوائر الإدخال، إلى الرنان، بعد وصولها إلى الرنان، يتم إرسال الإشارة، التي تمر عبر الكاشف، إلى جهاز مؤشر، على سبيل المثال الجلفانومتر. يمكن تجهيز مقياس التردد بمكبرات صوت تعمل على تحسين حساسية مقياس التردد. يتم ضبط الرنان بمساعدة المشغل بالنسبة إلى القيمة القصوى للمؤشر، ويتم حساب التردد بالنسبة إلى قرص الضبط.
تُستخدم عدادات التردد الإلكترونية على نطاق واسع جدًا، حيث أنها تحتوي على نطاق واسع من الترددات تتراوح من أجزاء من الهرتز إلى عشرات الميغاهرتز. ولزيادة النطاق إلى مئات الميجاهرتز وعشرات الجيجاهرتز، تم تجهيز مقياس التردد بوحدات مساعدة، تتميز بأنها مقسمات التردد وحاملات التردد. تتميز عدادات التردد الإلكترونية أيضًا بتعدد استخداماتها ودقتها العالية إلى حد ما. يمكن لعدادات التردد من هذا النوع قياس فترة حركة النبضات، وتتبع فترات الحمل التي تنشأ بين النبضات، ودراسة التفاعل بين "ترددين". ويلاحظ استخدامها كعدادات أرقام النبضات. ويمكن أن تعمل عدادات التردد الإلكترونية من خلال الجمع بين عدة قياسات الطرق، على سبيل المثال، طرق العد المتغاير والإلكترونية، مع توسيع نطاق القياس بشكل كبير، مما يؤدي إلى تحديد تردد الموجة الحاملة للإشارات المعدلة بالنبض.

يتم تصنيع أبسط مقياس تردد باستخدام عناصر منطقية لدائرة كهربائية دقيقة واحدة، ويستخدم جهاز من هذا النوع لقياس تردد الجهد المتردد في النطاق من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز. في هذا الجهاز، يتم لعب دور عنصر الإدخال بواسطة مشغل شميت، الذي يحول الجهد المتناوب الجيبي عند الإدخال إلى نبضات مستطيلة ذات تردد متساوي. لكي يعمل المشغل، يلزم وجود سعة معينة لإشارة الإدخال، والتي يجب ألا تتجاوز قيمة العتبة. تم تعيين مقياس التردد على أنه مشترك لجميع نطاقات القياس، وموحد تقريبًا. من الضروري تعيين الحد الأولي والحد النهائي للمقياس فيما يتعلق بجميع النطاقات، وبشكل رئيسي هذا هو النطاق الفرعي 20-200 هرتز، والذي يتم بموجبه توجيه حدود التردد للنطاقين الفرعيين الآخرين. بالنسبة للنطاق الفرعي 200-2000 هرتز، تزداد نتيجة القياس التي تم الحصول عليها باستخدام المقياس بمقدار 10 مرات، وبالنسبة للنطاق الفرعي 20 كيلو هرتز تكون الزيادة 100 مرة.

لزيادة حساسية مقياس التردد، يتم استخدام إدخال مضخم إشارة الإدخال المساعد، والذي يمكن أن يكون عبارة عن ترانزستور أشباه الموصلات منخفض الطاقة أو دائرة كهربائية دقيقة تناظرية على شكل مضخم ثلاثي المراحل لقنوات الفيديو لأجهزة الاستقبال التلفزيونية، وتتميز من خلال وجود مكاسب عالية. يمكن أن يحتوي التردد على تذبذبات جيبية، ومربعة، ومسننة، بالإضافة إلى تذبذبات من أنواع أخرى. يتم استقبال التذبذبات التي تمر عبر المكثف الأول عند مدخل الدائرة الدقيقة، ثم يتم تضخيم الخرج بواسطة الدائرة الدقيقة من خلال المكثف الثاني، ويتم إرسال التذبذبات إلى مدخل مشغل شميت. يتم تضمين مكثف آخر للتخلص من ردود الفعل السلبية الداخلية، مما يقلل من خصائص التضخيم للرقاقة.

تم تصميم مقياس التردد لقياس SWR للعثور على قيم الطاقة، وفي حالة وجود موجة منعكسة مباشرة، يتم عرضها بواسطة أجهزة مؤشر بمقياس مضاء. يعمل مقياس التردد من هذا النوع في وضع المعايرة ووضع التحديد نتيجة لتخميد المؤشر وقياس الإشارات المتقلبة. الجهاز عبارة عن مزيج من جهازي تردد؛ اللوحة الخلفية الخاصة به مزودة بزوجين من الموصلات، زوج واحد يركز على قياس SWR والطاقة في نطاق التردد 1.8-160 ميجا هرتز، والزوج الثاني مصمم لنطاق 140-525 ميغاهيرتز.

تم تصميم مقياس التردد المعتمد على بطاقة الصوت لقياس تردد الإشارة الصوتية التي يتم تغذيتها مباشرة إلى الإدخال الخطي لبطاقة الصوت.

تُستخدم أجهزة قياس الاهتزاز والتردد التناظري كوحدات تحكم لشبكة إمداد الطاقة. تُستخدم أجهزة قياس التردد المتغاير لإنشاء ومراقبة الإعدادات والتشغيل والتحكم في أجهزة الإرسال والاستقبال وقياس تردد الموجة الحاملة للإشارات المعدلة. تُستخدم عدادات تردد العد الإلكتروني لصيانة وتعديل وتشخيص الأجهزة الإلكترونية الراديوية بأنواعها المختلفة، كما تُستخدم أيضًا لمراقبة حالات تشغيل أنظمة الراديو والعمليات التكنولوجية. تُستخدم عدادات تردد الرنين للتكوين والصيانة وكذلك لمراقبة تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال وتحديد تردد الموجة الحاملة للإشارات المعدلة.

ت رأو التردد فزاب = 1/ت.

الإشارة المقاسة (لنفترض شكلًا جيبيًا، الشكل 4.3، أ) يتم توفيره للإدخال أومن خلال المخفف قابل للتعديل فييصل إلى مدخلات المشكل واو. عند إخراجها، يتم تشكيل سلسلة من النبضات القصيرة بتردد تكرار يساوي التردد المقاس fx.

يصل تسلسل النبضات هذا إلى أحد مدخلات المحدد المؤقت BC. ويستقبل مدخلها الآخر من خلال وحدة التشغيل الآلي بمكتبة الإسكندرية سلسلة من نبضات التحكم المستطيلة، والتي يتم تحديد مدتها من خلال الفاصل الزمني للعد تكونت

تتشكل هذه النبضات من جهد مذبذب الكوارتز المرجعي CG عن طريق تقسيم تردده في مقسم التردد DF (الشكل 4.3 ، د). مع معامل القسمة n، قيمة الفاصل الزمني للعد

يتم حساب الأعداد التي مرت عبر محدد الوقت N بواسطة عداد النبض SCH. في كتلة العرض بييتم تحديد التردد المقاس

,

ويتم عرض القيمة الناتجة على كتلة العرض.

15. مبدأ تشغيل مقياس التردد الإلكتروني عند قياس الفترة

تعتمد طريقة العد المنفصلة على تحديد (عد) عدد دورات الإشارة الدورية خلال فترة زمنية معينة قابلة للعد وقابلة للضبط. تتيح هذه الطريقة أيضًا حل المشكلة العكسية، أي قياس الفواصل الزمنية عن طريق تحديد عدد نبضات العد المولدة خصيصًا في الفاصل الزمني المقاس.

لنفترض أن هناك فاصل زمني ت، سلسلة من النبضات القصيرة مع فترة تكرار رأو التردد fzap = 1/T

تسمى هذه النبضات بنبضات الملء، ويسمى التردد بتردد الملء fzap. عدد النبضات التي تقع خلال الفاصل الزمني هو N.

يمكن كتابة المراسلات بين هذه المعلمات كتعبير:

إشارة من الإدخال بعن طريق المخفف فيتغذية إلى المشكل ف بحيث يتم تكوين سلسلة من النبضات حيث يتكون سلسلة من النبضات بفترة تساوي الفترة المقاسة تكساس، وعند إخراج كتلة الأتمتة بكالوريوس- التحكم في مدة النبض تكساس.في هذه الحالة، يكون المفتاح عند مدخل BA في وضع TB.

عن طريق ضرب أو قسمة تردد مذبذب البلورة المرجعي كلغفي القاعدة الزمنية بي.فييتم تشكيل سلسلة من نبضات العد القصيرة مع فترة. وتسمى هذه النبضات أيضًا الطوابع الزمنيةمع الفترة (التردد).

يتم إعادة حساب نبضات العد N التي مرت عبر محدد الوقت خلال فترة العد إلى قيمة الفترة المقاسة، ويتم عرض النتيجة في جهاز القراءة. يمكن ضبط قيمة فترة حساب النبضات (الطوابع الزمنية) بواسطة المفتاح المنفصل المقابل.

إذا تم ضبط المفتاح عند مدخل وحدة التشغيل الآلي على الوضع تي بي10، ثم في عملية قياس الفترة يمكن تنفيذها
حساب متوسط ​​سلسلة من القيم المقاسة، والذي يتم تحقيقه عن طريق تقسيم تردد الإشارة المقاسة (أو، وفقًا لذلك، ضرب الفترة المقاسة) على كمرة واحدة. ثم، مع العدد المحسوب لنبضات العد N والفترة t، ستكون قيمة الفترة المقاسة.

16. معلومات عامة حول أدوات دراسة شكل وطيف تشوهات الإشارة غير الخطية

راسم الذبذبات -هذا جهاز إلكتروني يحتوي على قناة y - انحراف عمودي، وقناة x - (محور الزمن) انحراف أفقي وقناة مساعدة z - قناة إضاءة الشعاع.

محلل الطيف (AS)هو جهاز انتقائي حساس مصمم لتحديد مكونات التردد للإشارة، أي. طيف السعة.

مقياس التعديل- جهاز قياس مصمم لتحديد خصائص إشارة الراديو المعدلة - معامل تعديل السعة و (أو) انحراف التردد.

17. مخطط كتلة من الذبذبات العالمية

أنبوب أشعة الكاثود(CRT) يحدد مبدأ تشغيل الجهاز، وتعتمد المعلمات وإمكانيات التطبيق إلى حد كبير على خصائصه راسم الذبذباتعمومًا. تستخدم راسمات الذبذبات بشكل أساسي أنابيب CRT مع التحكم في الحزمة الكهروستاتيكية.

مبدأ عرض شكل موجة الجهد على الشاشة أنبوب الذبذباتوبشكل عام يمكن تمثيلها على النحو التالي.

الجهد الذي يتم اختباره هو دالة للوقت، ويتم عرضه بإحداثيات مستطيلة بواسطة رسم بياني ش = F (ر ). يقوم زوجان من ألواح CRT بحرف شعاع الإلكترون في اتجاهين متعامدين بشكل متبادل، مما يمكن اعتباره محاور إحداثية. ولذلك، لمراقبة الجهد قيد الدراسة على شاشة CRT، فمن الضروري أن ينحرف الشعاع على طول المحور الافقييتناسب مع الوقت، ووفقا ل محور رأسي- يتناسب مع الجهد قيد الدراسة (في كل لحظة زمنية).

لهذا الغرض، يتم تطبيق جهد سن المنشار على لوحات الانحراف الأفقية، مما يتسبب في تحرك الشعاع أفقيًا بسرعة ثابتة من اليسار إلى اليمين والعودة بسرعة إلى الخلف. المسافة التي يقطعها الشعاع على طول المحور الأفقي تتناسب مع الزمن.

يتم تطبيق الجهد قيد الدراسة على لوحات الانحراف الرأسي، وبالتالي، فإن موضع الحزمة في كل لحظة من الزمن يتوافق بشكل فريد مع قيمة الإشارة قيد الدراسة في تلك اللحظة. أثناء عمل جهد سن المنشار، يرسم الشعاع منحنى الإشارة قيد الدراسة. تسمى الصورة التي تظهر على الشاشة رسم تذبذبي .

قناة عمودية ي، أو قناة الإشارة، مصممة لنقل جهد مصدر الإشارة قيد الدراسة إلى مدخلات لوحات الانحراف الرأسي لـ CRT.

قناة أفقية X، أو قناة المسح، تعمل على إنشاء ونقل الجهد الكهربي الذي يسبب حركة أفقية للحزمة، تتناسب في الغالب مع الوقت.

قناة التحكم في السطوع زمخصص للإرسال من الإدخال زإلى قطب التحكم في إشارات CRT التي تعدل سطوع التوهج.

18. الغرض من القناة Y لمرسمة الذبذبات العالمية ومعلمات القناة الأساسية

جهاز الإدخال (المخفف)- يقوم بقياس الإشارة إلى المستوى المحدد في المواصفات الفنية، ويقوم المشغل بنفسه بإجراء القياس.

مضخم مسبق (تابع باعث):

1. يقوي الإشارة

2. عندما تصل الإشارة، فإنها تولد نبضة تزامن

3. يطابق مخرج R مع مدخلات المعاوقة المنخفضة لخط التأخير

خط التأخيريؤخر الإشارة حتى 140 ميكروثانية، مما يضمن استقبال إشارة غير مشوهة على الشاشة.

مضخم الانحراف العمودي (VDA)مما يضخم الإشارة إلى قيمة محددة.

يتم استخدام القناة Y لتوسيع الإشارة قيد الدراسة في السعة(مصمم لنقل جهد مصدر الإشارة قيد الدراسة إلى مدخلات الألواح المنحرفة رأسياً في CRT.)

تصنيف

• وفقًا لطريقة القياس - أجهزة التقييم المباشر (على سبيل المثال، التناظرية) وأجهزة المقارنة (على سبيل المثال، الرنين، المتغاير، العد الإلكتروني).
• وفقا للمعنى المادي للكمية المقاسة - لقياس تردد التذبذبات الجيبية (التناظرية)، وقياس ترددات المكونات التوافقية (المتغاير، الرنين، والاهتزاز) وقياس تردد الأحداث المنفصلة (العد الإلكتروني، مكثف).
• حسب التصميم (التصميم) - لوحة محمولة وثابتة.
• وفقًا لمجال تطبيقها، يتم تضمين أجهزة قياس التردد في فئتين كبيرتين من أدوات القياس - أدوات القياس الكهربائية وأدوات القياس الراديوية. وتجدر الإشارة إلى أن الحدود بين هذه المجموعات من الأجهزة شفافة للغاية.
  • تشتمل مجموعة أدوات القياس الكهربائية على أجهزة قياس تردد الاتصال التناظرية لأنظمة مختلفة، وأجهزة قياس الاهتزاز، وأيضًا أجهزة قياس تردد العد الإلكتروني والمكثف جزئيًا.
  • تشتمل مجموعة أدوات قياس الراديو على الرنين والمتغاير والمكثف وعدادات التردد الإلكترونية.

عدادات التردد الإلكترونية

• يعتمد مبدأ تشغيل عدادات التردد الإلكترونية (ECFs) على حساب عدد النبضات الناتجة عن دوائر الإدخال من إشارة دورية ذات شكل عشوائي خلال فترة زمنية معينة. يتم أيضًا تعيين الفاصل الزمني للقياس عن طريق حساب النبضات المأخوذة من مذبذب الكوارتز الداخلي لـ ESC أو من مصدر خارجي (على سبيل المثال، معيار التردد). وبالتالي، فإن ESC هو جهاز مقارنة، تعتمد دقة قياسه على دقة التردد المرجعي.
• ESC هو النوع الأكثر شيوعًا من أجهزة قياس التردد نظرًا لتعدد استخداماته ونطاق تردده الواسع (من أجزاء من الهيرتز إلى عشرات الميجاهيرتز) ودقته العالية. لزيادة النطاق إلى مئات ميغا هرتز - عشرات جيجا هرتز، يتم استخدام كتل إضافية - فواصل التردد وحاملات التردد.
• بالإضافة إلى التردد، تسمح لك معظم ESCs بقياس فترة تكرار النبضة، والفواصل الزمنية بين النبضات، ونسبة الترددين، ويمكن استخدامها أيضًا كعدادات لأرقام النبضات.
• تجمع بعض المجالس الاقتصادية والاجتماعية (على سبيل المثال Ch3-64) بين طرق العد الإلكتروني وقياس التغاير. وهذا لا يؤدي إلى زيادة نطاق القياس فحسب، بل يجعل من الممكن أيضًا تحديد تردد الموجة الحاملة للإشارات المعدلة بالنبض، وهو أمر غير ممكن باستخدام طريقة العد البسيطة.
• غاية:صيانة وتعديل وتشخيص المعدات الإلكترونية الراديوية لأغراض مختلفة، ومراقبة تشغيل أنظمة الراديو والعمليات التكنولوجية
• أمثلة: Ch3-33، Ch3-54، Ch3-57، F5137، Ch3-84

أجهزة قياس التردد الرنانة

يعتمد مبدأ تشغيل عدادات تردد الرنين على مقارنة تردد إشارة الدخل مع تردد الرنين الطبيعي للمرنان القابل للضبط. يمكن استخدام دائرة تذبذبية أو جزء من الدليل الموجي (رنان تجويف) أو جزء ربع موجة من الخط كرنان. يتم إمداد الإشارة المتحكم بها إلى الرنان من خلال دوائر الإدخال، ومن الرنان، يتم تغذية الإشارة عبر الكاشف إلى جهاز المؤشر (الجلفانومتر). لزيادة الحساسية، تستخدم بعض عدادات التردد مكبرات الصوت. يقوم المشغل بضبط الرنان وفقًا لقراءة المؤشر القصوى ويحسب التردد باستخدام قرص الضبط.

• غاية:التكوين والصيانة والتحكم في تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال وقياس تردد الموجة الحاملة للإشارات المعدلة
• أمثلة: Ch2-33، Ch2-34، Ch2-45، Ch2-55

أجهزة قياس التردد الهتروديني

يعتمد مبدأ تشغيل عدادات التردد المتغاير على مقارنة تردد إشارة الدخل مع تردد المذبذب المساعد القابل للضبط (المتغاير) باستخدام ما يسمى. بطريقة الضربة الصفرية، يشبه إجراء التشغيل العمل مع أجهزة قياس تردد الرنين.

• غاية:على غرار عدادات تردد الرنين
• أمثلة: Ch4-1، Ch4-22، Ch4-23، Ch4-24، Ch4-25

أجهزة قياس تردد المكثفات

تُستخدم أجهزة قياس تردد المكثفات الإلكترونية لقياس الترددات في النطاق من 10 هرتز إلى 1 ميجا هرتز. يعتمد مبدأ عدادات التردد هذه على الشحن المتناوب للمكثفات من البطارية مع تفريغها لاحقًا من خلال آلية كهرومغناطيسية. يتم تنفيذ هذه العملية بتردد يساوي التردد المقاس، حيث يتم التبديل تحت تأثير الجهد الذي يتم اختباره نفسه. خلال دورة واحدة، سوف تتدفق الشحنة Q =CU عبر الآلية الكهرومغناطيسية، وبالتالي، فإن متوسط ​​التيار المتدفق عبر المؤشر سيكون مساويًا لـ I_avg=Qf_x=CUf_x. وبالتالي، فإن قراءات مقياس التيار الكهربائي المغناطيسي تتناسب مع التردد المقاس. يكمن الخطأ الرئيسي المنخفض لأجهزة قياس التردد هذه في حدود 2-3٪.

• غاية:تركيب وصيانة المعدات ذات التردد المنخفض
• أمثلة: F5043

أجهزة قياس تردد الاهتزاز (القصب).

هو جهاز ذو جزء متحرك على شكل مجموعة من العناصر المرنة (ألواح، قصب) تُحدث اهتزازات رنانة عند تعرضها لمجال مغناطيسي أو كهربائي متناوب.

• غاية:مراقبة إمدادات الطاقة
• أمثلة:ب80، ب87

أجهزة قياس التردد التناظرية

أجهزة قياس التردد التناظرية، وفقًا لآلية القياس المستخدمة، هي من الأنظمة الكهرومغناطيسية والكهروديناميكية والكهرومغناطيسية. يعتمد تشغيلها على استخدام دائرة تعتمد على التردد، حيث تعتمد وحدة المعاوقة الخاصة بها على التردد. آلية القياس، كقاعدة عامة، هي مقياس نسبة، يتم توفير الإشارة المقاسة إلى أحد ذراعيه من خلال دائرة مستقلة عن التردد، وإلى الذراع الأخرى من خلال دائرة تعتمد على التردد؛ دوار مقياس النسبة مع المؤشر، كما نتيجة لتفاعل التدفقات المغناطيسية، يتم ضبطها على موضع يعتمد على نسبة التيارات في اللفات. هناك أجهزة قياس تردد تناظرية تعمل وفقًا لمبادئ مختلفة.

• غاية:مراقبة إمدادات الطاقة
• أمثلة: D416، E353، Ts1736، M800، S 300 M1-1

الأسماء والتسميات

• أسماء عفا عليها الزمن
  • مقياس الموجة- لأجهزة قياس التردد الرنانة والمتغايرة
  • هرتزميتر- لعدادات تردد اللوحة التناظرية والقصب
• لتعيين أنواع عدادات التردد الكهربائية (منخفضة التردد)، يتم استخدام نظام تحديد الصناعة بشكل تقليدي، حيث يتم وضع علامة على الأجهزة اعتمادًا على النظام (مبدأ التشغيل الأساسي)
  • في xx - أجهزة قياس تردد الاهتزاز
  • د xx - أجهزة النظام الكهروديناميكي
  • ه xx - أجهزة النظام الكهرومغناطيسي
  • م xx - أجهزة النظام الكهرومغناطيسي
  • ج xx - أجهزة نظام المعدل
  • Fس س, SCH xx - أجهزة النظام الإلكتروني
  • نس س - أجهزة التسجيل
• يتم تمييز عدادات التردد اللاسلكي وفقًا لـ GOST 15094
  • Ch2- xx - أجهزة قياس تردد الرنين
  • الفصل3-س س, RF3- xx - عدادات التردد الإلكترونية
  • الفصل4- xx - أجهزة قياس التردد المتغاير والمكثف والجسر

الخصائص المعيارية الأساسية لأجهزة قياس التردد

• نطاق التردد المقاس
• خطأ القياس المسموح به (للقياسات الكهربائية - فئة الدقة)
• بالنسبة إلى ESC - عدم استقرار تردد مذبذب الكوارتز

الأدب

• دليل أدوات القياس الكهربائية; إد. كيه كيه إليونينا - إل: إنرجواتوميزدات،
• دليل أدوات القياس الراديوي: في 3 مجلدات؛ إد. V. S. Nasonova - م: سوف. مذياع،

الوثائق التنظيمية والفنية

• غوست 8.567-99 جي إس آي. قياسات الوقت والتردد. المصطلحات والتعاريف
• GOST 7590-93 أجهزة قياس تناظرية كهربائية ذات حركة مباشرة وأجزاء مساعدة لها. الجزء 4. المتطلبات الخاصة لأجهزة قياس التردد
• GOST 7590-78 أجهزة القياس الكهربائية التناظرية لقياس التردد. الشروط الفنية العامة
• GOST 22335-85 عدادات التردد الإلكترونية. المتطلبات الفنية وطرق الاختبار
• GOST 22261-94 أدوات قياس الكميات الكهربائية والمغناطيسية. الشروط الفنية العامة
• غوست 8.422-81 جي إس آي. عدادات التردد. طرق ووسائل التحقق
• GOST 12692-67 أجهزة قياس تردد الرنين. طرق ووسائل التحقق
• OST 11-272.000-80 أجهزة قياس تردد الرنين. الإعدادات الرئيسية
• MI 1835-88 عدادات التردد الإلكترونية. طريقة التحقق

أهم ما يميز العمليات الدورية هو التردد، والذي يتم تحديده من خلال عدد دورات (فترات) التذبذبات الكاملة لكل وحدة زمنية. حاجة إلى قياس الترددتنشأ في العديد من مجالات العلوم والتكنولوجيا وخاصة في مجال الإلكترونيات الراديوية، والتي تغطي مساحة واسعة من التذبذبات الكهربائية من الترددات تحت الحمراء المنخفضة إلى الترددات العالية جدًا.

لقياس تردد إمدادات الطاقة للأجهزة الراديوية الكهربائية، يتم استخدام أجهزة قياس التردد الكهرومغناطيسي والكهروديناميكي والحديدي مع تقييم مباشر على مقياس مقياس النسبة، بالإضافة إلى أجهزة قياس تردد الشوكة الرنانة. هذه الأدوات لها حدود قياس ضيقة، عادة ضمن +-10% من أحد الترددات الاسمية 25، 50، 60، 100، 150، 200، 300، 400، 430، 500، 800، 1000، 1500 و 2400 هرتز، و تعمل بالجهد المقنن 36، 110، 115، 127، 220 أو 380 فولت.

يمكن تحديد الترددات المنخفضة جدًا (أقل من 5 هرتز) تقريبًا عن طريق حساب عدد فترات التذبذب الكاملة خلال فترة زمنية محددة، على سبيل المثال، باستخدام جهاز كهرومغناطيسي متصل بالدائرة قيد الدراسة وساعة توقيت؛ التردد المطلوب يساوي متوسط ​​عدد فترات تذبذب إبرة الجهاز في ثانية واحدة. يمكن قياس الترددات المنخفضة بطريقة الفولتميتر، وطريقة الجسر، وكذلك بالمقارنة مع التردد المرجعي باستخدام النبضات الصوتية أو راسم ذبذبات شعاع الإلكترون. تعمل أجهزة قياس التردد المعتمدة على طرق تفريغ شحنة المكثف وطرق العد المنفصلة في نطاق واسع من الترددات المنخفضة والعالية. لقياس الترددات العالية والعالية جدًا (من 50 كيلو هرتز وما فوق)، يتم استخدام أجهزة قياس التردد بناءً على طرق الرنين والمتغاير. عند ترددات الميكروويف (من 100 ميجاهرتز وما فوق)، تُستخدم على نطاق واسع طريقة التقدير المباشر للطول الموجي للتذبذبات الكهرومغناطيسية باستخدام خطوط القياس.

إذا كان للتذبذبات قيد الدراسة شكل آخر غير الجيبية، فعادةً ما يتم قياس تردد التوافقي الأساسي لهذه التذبذبات. إذا كان من الضروري تحليل تكوين تردد الاهتزاز المعقد، فسيتم استخدام أجهزة خاصة - محللات طيف التردد.

تكنولوجيا القياس الحديثة تجعل من الممكن قياس الترددات العالية مع خطأ نسبي يصل إلى 10 -11؛ وهذا يعني أنه يمكن تحديد تردد يبلغ حوالي 10 ميجاهرتز بخطأ لا يزيد عن 0.0001 هرتز. تُستخدم مذبذبات الكوارتز والجزيئية والذرية كمصادر للترددات المرجعية عالية الاستقرار، وتستخدم مذبذبات الشوكة الرنانة في نطاق التردد المنخفض. إن طرق تثبيت التردد المستخدمة في محطات البث تجعل من الممكن الحفاظ على التردد مع خطأ نسبي لا يزيد عن 10 -6، لذلك يمكن استخدام تردداتها الحاملة بنجاح كترددات مرجعية في قياسات التردد. بالإضافة إلى ذلك، من خلال محطات الراديو التابعة لخدمة الوقت والتردد التابعة للدولة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تذبذبات عدد من الترددات القياسية (100 و 200 كيلو هرتز، 2.5؛ 5؛ 10 و 15 ميجا هرتز)، والتي تمثل موجة حاملة غير معدلة، تنقطع بشكل دوري بواسطة يتم إرسال إمدادات إشارات النداء وإشارات الوقت الدقيقة بانتظام.

في العديد من حالات ممارسة الهندسة الراديوية، عند قياس الترددات المنخفضة، يمكن السماح بخطأ يصل إلى 5-10٪، وعند قياس الترددات العالية - ما يصل إلى 0.1-1٪، مما يبسط متطلبات الدائرة وتصميم الدائرة. أجهزة قياس التردد المستخدمة.

قياس التردد باستخدام الفولتميتر

أبسطها هي طريقة غير مباشرة لقياس التردد، تعتمد على اعتماد مقاومة العناصر التفاعلية على تردد التيار المتدفق من خلالها. يظهر مخطط القياس المحتمل في الشكل. 1.

أرز. 1. دائرة قياس التردد باستخدام الفولتميتر

يتم توصيل سلسلة من المقاوم غير التفاعلي R والمكثف C مع خسائر منخفضة، والتي تكون معلماتها معروفة بدقة، بمصدر تذبذبات التردد F x. يقوم الفولتميتر AC عالي المقاومة V مع حد قياس قريب من قيمة جهد الدخل بقياس الفولتية U R و U C بالتناوب على عناصر السلسلة. بما أن U*R = I*R، وU C = I/(2πF x C) (حيث I هو التيار في الدائرة)، فإن النسبة U R /U C = 2πF x RC، كما يلي:

F x = 1/(2πRC) * U R /R C

يجب أن تكون مقاومة مدخلات الفولتميتر V 10 أضعاف مقاومة كل عنصر في السلسلة على الأقل. ومع ذلك، يمكن القضاء على تأثير الفولتميتر إذا تم استخدامه فقط كمؤشر على تساوي الفولتية U R و U C، والتي يتم تحقيقها، على سبيل المثال، من خلال التغيير السلس في المقاومة R. في هذه الحالة، يتم تحديد التردد المقاس بواسطة صيغة بسيطة:

F س = 1/(2πRC) ≈ 0.16/(RC)،

ومع السعة الثابتة للمكثف C، يمكن تجهيز المقاوم المتغير R بمقياس مع تقرير بقيم F x.

دعونا نقدر الترتيب المحتمل للترددات المقاسة. إذا كان المقاوم R لديه أقصى مقاومة R M = 100 كيلو أوم، فعند C = 0.01 μF و1000 و100 pF، سيكون الحد الأعلى للقياس هو 160 و1600 و16000 هرتز، على التوالي. عند اختيار R M = 10 كيلو أوم ونفس قيم السعة، فإن هذه الحدود ستكون 1600 هرتز و16 و160 كيلو هرتز. تعتمد فعالية الطريقة على دقة اختيار الطوائف وجودة عناصر سلسلة RC.

أجهزة قياس التردد بالسعة

لأغراض عملية، تعد أجهزة قياس التردد ذات الإشارة المباشرة هي الأكثر ملاءمة، مما يسمح بالمراقبة المستمرة لتردد الاهتزازات التي تتم دراستها على مقياس مقياس الاتصال الهاتفي. وتشمل هذه، أولاً وقبل كل شيء، أجهزة قياس التردد السعوية، التي يعتمد تشغيلها على قياس متوسط ​​قيمة الشحن أو تيار التفريغ للمكثف المرجعي، الذي يتم إعادة شحنه بشكل دوري بجهد التردد المقاس fx. تستخدم هذه الأجهزة لقياس الترددات من 5-10 هرتز إلى 200-500 كيلو هرتز. مع وجود خطأ قياس مقبول يبلغ حوالي 3-5%، يمكن إجراؤها باستخدام مخططات بسيطة، يظهر أحد خياراتها في الشكل. 2. هنا ، يتم التحكم في الترانزستور T1 ، الذي يعمل في وضع التبديل ، عن طريق جهد التردد f x ، والذي يتم توفيره لقاعدته من مقياس جهد الإدخال R1. في حالة عدم وجود إشارة دخل، يكون الترانزستور T1 مفتوحا، حيث أن قاعدته متصلة من خلال المقاومات R3 و R2 بالقطب السالب لمصدر الطاقة. في هذه الحالة، يتم إنشاء انخفاض الجهد U عبر المقاوم R5 للمقسم R5، R2؛ هذا الأخير ، بسبب وجود مكثف ذو سعة كبيرة C2 ، تم إصلاحه لأن جهد الإمداد لسلسلة الترانزستور ومع التغيرات الدورية السريعة في وضع الترانزستور لا يتغير تقريبًا. عند تثبيت التبديل فيفي الوضع "U-"، يشكل المقياس And، المتصل على التوالي مع المقاوم الإضافي R6، الفولتميتر الذي يقيس الجهد الثابت U على المكثف C2، والذي يتم الحفاظ عليه عند مستوى معين، على سبيل المثال 15 فولت، بمساعدة تشذيب المقاوم R2 بدلاً من تلك التي تمت مناقشتها، يمكن استخدام دائرة قياسية بنجاح لتثبيت الجهد البارامتري على صمام ثنائي الزينر، والذي لا يتطلب مراقبة منهجية.

أرز. 2. دائرة مقياس التردد بالسعة

خلال نصف الدورة الإيجابية لجهد الدخل للتردد f x، يغلق الترانزستور T1 ويزداد الجهد عند مجمعه بشكل حاد إلى القيمة U؛ في هذه الحالة، يتم شحن أحد المكثفات C بسرعة إلى جهد قريب من U، والذي يتدفق تيار الشحن عبر جهاز القياس ووالصمام الثنائي D2. خلال نصف الدورة السالبة، ينفتح الترانزستور T1، وتصبح مقاومته منخفضة جدًا، مما يؤدي إلى تفريغ سريع وشبه كامل للمكثف C مع تدفق التيار عبر الصمام الثنائي D1. خلال فترة واحدة من التردد المقاس، تكون كمية الكهرباء المنقولة إلى المكثف أثناء الشحن والتي يطلقها أثناء التفريغ هي q ≈ CU. وبما أن عملية تفريغ الشحنة تتكرر بتردد f x، فإن القيمة المتوسطة أناتيار الشحن المسجل بواسطة العداد و، يبدو أنه يتناسب مع هذا التردد:

I = q*f x ≈ C*U*f x .

وهذا يسمح بتجهيز جهاز القياس بمقياس خطي، يتم معايرته مباشرة في قيم الترددات المقاسة.

إذا كان تيار الانحراف الإجمالي للمقياس I والجهد الثابت U معروفين، فبالنسبة لقيمة حد معينة للترددات المقاسة f p، يجب أن يكون للمكثف سعة

C = أنا و /(U*f n).

على سبيل المثال، مع قيم عناصر الدائرة الموضحة في الشكل. 2، يمكن تعديل مقياس التردد للعمل عند حدود القياس العليا البالغة 100 هرتز و1 و10 و100 كيلو هرتز.

في هذه الدائرة، يؤدي المفتاح الموجود على الترانزستور T1 في نفس الوقت وظائف محدد مكبر الصوت، حيث تعتمد قراءات عداد التردد قليلاً على شكل جهد الدخل. يتم تحويل أي جهد دخل دوري بسعة 0.5 فولت تقريبًا وما فوق إلى جهد نبضي ذو شكل مستطيل تقريبًا بسعة ثابتة U f والتي تعمل على تشغيل دائرة القياس (العد) لمقياس التردد. يعمل المكثف C3، وهو مقياس تحويل، على تنعيم تموجات إبرة الأخير عند قياس أدنى ترددات النطاق العام.

يعمل المقاوم المتقلب R7، المتصل بالتوازي مع جهاز القياس، على تصحيح مقياس التردد أثناء تشغيله. في هذه الحالة، يتم توفير جهد التردد المرجعي لمدخل مقياس التردد من مولد قياس أو شبكة تيار متردد (50 هرتز) ومن خلال ضبط المقاومة R7، تنحرف إبرة المقياس إلى التقسيم المقابل لمقياس التردد. يتم تكرار هذا التعديل عدة مرات، بالتناوب مع الإعداد المذكور أعلاه لجهد الإمداد U، والذي يتم تنفيذه باستخدام المقاوم R2.

قد لا يكون جهد الدخل الأقل من 0.3-0.5 فولت كافيًا لإيقاف تشغيل الترانزستور T1 لمعظم نصف الدورة الموجبة؛ ثم لن يكون لدى المكثف C الوقت الكافي لشحن الجهد U وسيتم التقليل من قراءات عداد التردد. لزيادة حساسية جهد الدخل إلى 20-50 مللي فولت، يسبق المفتاح الإلكتروني أحيانًا مرحلة تضخيم، يتم إجراؤها وفقًا لدائرة ذات باعث مشترك.

إذا كان جهد الإدخال زائدًا، فقد يتلف ترانزستور الإدخال؛ وهذا يؤدي إلى الحاجة إلى تضمين عناصر تقييد أو ضبط عند الإدخال، على سبيل المثال، مقياس الجهد R1 في الدائرة في الشكل. 2. يجب زيادة جهد الدخل تدريجياً ، ومراقبة قراءات مقياس التردد ، وعندما يستقر الأخير ، بعد فترة زمنية معينة من الزيادة ، يمكن تقدير التردد f x. من المفيد مراقبة جهد الدخل من أجل ضبطه على المستوى الأمثل لمقياس تردد معين، على سبيل المثال 1.5 فولت. في هذه الدائرة، يحدث هذا في الوضع "U~" للمفتاح B، عندما يكون المقياس مع تشكل الثنائيات D1 و D2 والمقاوم R4 تيارًا فولتميترًا مترددًا بحد قياس يبلغ حوالي 3 فولت، مما يتحكم في الجهد المأخوذ من مقياس الجهد R1.

تعطي عدادات التردد المصنوعة وفقًا لدوائر مشابهة لتلك التي تمت مناقشتها أعلاه قراءات دقيقة إلى حد ما فقط عند جهد الإدخال القريب من الشكل للجهود (الجيبية عادةً) المستخدمة أثناء تصحيح الأخطاء ومعايرة الجهاز. تتيح لك أجهزة قياس التردد السعوية العالمية قياس ترددات كل من الفولتية المستمرة والنبضية من أي شكل وقطبية في نطاق واسع من الترددات وفولتية الإدخال 1. في الحالة الأكثر عمومية، تحتوي دائرتها الوظيفية على المكونات التالية المتصلة في سلسلة: مقسم الإدخال - مرحلة المطابقة - مكبر الصوت - مشغل شميت - دائرة التفريق مع مرشح الصمام الثنائي - الهزاز المتعدد الاحتياطي - دائرة العد. يعمل مقسم الإدخال ذو المعاوقة العالية، والذي يتم تدرجه عادة، على زيادة الحد الأقصى لجهود الإدخال المسموح بها إلى مئات الفولتات. يوفر الباعث أو تابع المصدر مقاومة دخل عالية للجهاز، مما يضعف تأثيره على الدوائر قيد الاختبار. يقوم مكبر الصوت بتقليل الحد الأقصى لجهد الإدخال المسموح به إلى عشرات الميلي فولت. تؤدي تذبذبات التردد f x التي يتم تضخيمها بشكل دوري إلى تشغيل مشغل Schmitt، الذي يولد نبضات مستطيلة بتردد متكرر f x .

أرز. 3. مخطط مقياس التردد بالسعة العالمي

ونظرًا لأن مدة هذه النبضات تعتمد على تردد وسعة إشارة الدخل، فهي غير مناسبة لقياسات التردد الدقيقة. لذلك، بمساعدة دائرة RC التفاضلية، يتم تحويل كل نبضة زناد مستطيلة إلى زوج من النبضات المدببة ذات الأقطاب المختلفة. تتم تصفية إحدى هذه النبضات، التي تحدث على الحافة المتساقطة للنبضة المستطيلة، بواسطة صمام ثنائي، ويتم استخدام الثانية، المقابلة للحافة الصاعدة للنبضة المستطيلة للمقلب، لتشغيل الهزاز المتعدد الاحتياطي. ينتج الأخير نبضات مستطيلة ذات مدة وسعة محددة بدقة، ومن الواضح أن تردد تكرارها يساوي f x. ونتيجة لذلك، تضمن دائرة العد المزودة بمكثفات قابلة للتحويل ذات تصنيفات مختلفة وعناصر مقوم ومقياس قرصي قياس التردد f x مع استقلالية كاملة للقراءة عن سعة وشكل جهد الدخل. من أجل تقليل خطأ القياس (لا يتجاوز 1% في أفضل العينات)، يتم ضبط المدة المثلى لنبضات الهزاز المتعدد عند كل حد تردد، أي ما يعادل تقريبًا نصف فترة التردد الأعلى لحد القياس هذا. إذا تم تشغيل مقياس التردد العالمي من شبكة تيار متردد، فيجب إجراء التثبيت البارامتري للجهد المصحح، واستخدام تردد الشبكة البالغ 50 هرتز أو قيمته المزدوجة البالغة 100 هرتز (تردد النبض) كمرجع للمقياس تصحيح.

في أجهزة معينة، يتم تنفيذ المخطط الوظيفي المدروس في إصدارات مختلفة. في التين. يوضح الشكل 3 رسمًا تخطيطيًا لمقياس تردد عالمي بسيط نسبيًا بحدود قياس عليا تبلغ 200 و2000 و20000 هرتز، حيث يمكن استخدام المقياس ومع تيار انحراف إجمالي قدره 1-3 مللي أمبير. يحتوي الجهاز على مقسم خطوة الإدخال R1-R3، ومكبر للصوت على الترانزستور T1، ومشغل شميت على الترانزستورات T2 وT3، ودائرة تفاضلية C3، R13 مع الصمام الثنائي D2، الذي يمرر فقط نبضات ذات قطبية إيجابية، ومهزاز متعدد الاستعداد على الترانزستورات T4، T5. من السمات الخاصة لمقياس التردد عدم وجود عناصر مقوم خاصة. يتم تضمين مقياس AND في أحد أذرع الهزاز المتعدد، والذي يتم فتحه لفترة زمنية محددة بواسطة نبضات إطلاق متباينة، ويسجل متوسط ​​قيمة تيار المجمع، بما يتناسب مع التردد f x. يتم تحديد الحدود العليا للقياسات f p من خلال مدة نبضات الهزاز المتعدد، والتي يتم ضبطها عن طريق اختيار قيم المكثفات C4-C6 باستخدام مقاومات القطع R18-R20. نظرًا لأن جميع سلاسل العد RC مترابطة في هذه الدائرة، فيجب تعديلها بالترتيب التالي: C4-R18 وC5-R19 وC6-R20، يليها إعادة ضبط جميع الحدود باستخدام المقاومات R18-R20.

يتم تحديد خطأ القياس لمقياس التردد بشكل أساسي من خلال دقة الضبط واستقرار الهزاز المتعدد الاحتياطي، وبالتالي يتم تثبيت جهد الإمداد للأخير بواسطة المقاوم R12 وصمام زينر الثنائي D1. باستخدام تقليم المقاوم R4، يتم تحديد الانحياز الأمثل على أساس الترانزستور T1 (4-5 فولت). إذا كان هناك حد قياس عالي التردد (على سبيل المثال، ما يصل إلى 200 كيلو هرتز)، لزيادة سرعة الزناد والمهزاز المتعدد، فمن المفيد توصيل المكثفات الصغيرة (عشرات بيكوفاراد) بالتوازي مع المقاومات R10 و R15.

نظرًا لأن مكبر الصوت الموجود على الترانزستور T1 يعمل في وضع تحديد السعة ، عند الفولتية المدخلة التي تصل إلى 10-20 فولت ، يمكنك الاستغناء عن مقسم جهد الإدخال ؛ في هذه الحالة، يجب تشغيل المقاوم المحدد عند الإدخال.

العد الالكتروني (الرقمي) عدادات التردد

عدادات التردد الإلكترونية هي أجهزة عالمية في قدراتها. والغرض الرئيسي منها هو قياس تردد التذبذبات المستمرة والنبضية، التي يتم إجراؤها في نطاق تردد واسع (من حوالي 10 هرتز إلى 100 ميجا هرتز) مع خطأ في القياس لا يزيد عن 0.0005٪. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تجعل من الممكن قياس فترات التذبذبات منخفضة التردد، ومدة النبض، ونسبة الترددين (فترات)، وما إلى ذلك.

يعتمد تشغيل عدادات تردد العد الإلكتروني على العد المنفصل لعدد النبضات التي تصل خلال فترة زمنية تمت معايرتها إلى عداد إلكتروني مزود بشاشة رقمية. في التين. يوضح الشكل 4 مخططًا وظيفيًا مبسطًا للجهاز. يتم تحويل جهد التردد المقاس f x في جهاز تشكيل مكبر الصوت إلى سلسلة من النبضات أحادية القطب المتكررة بنفس التردد f x . لهذا الغرض، غالبًا ما يتم استخدام نظام مكبر الصوت المحدود ومشغل شميت، مع استكمالهما عند الخرج بدائرة تفاضلية ومحدد الصمام الثنائي (انظر الشكل 3). يقوم محدد الوقت (مفتاح إلكتروني بمدخلين) بتمرير هذه النبضات إلى العداد الإلكتروني فقط خلال فترة زمنية محددة بدقة Δt، تحددها مدة النبضة المستطيلة التي تعمل على دخلها الثاني. عند تسجيل نبضات m باستخدام عداد، يتم تحديد التردد المقاس بواسطة الصيغة

على سبيل المثال، إذا تم ملاحظة 5765 نبضة خلال فترة زمنية Δt = 0.01 s، فإن f x = 576.5 كيلو هرتز.

يتم تحديد خطأ قياس التردد بشكل أساسي من خلال خطأ المعايرة للفاصل الزمني المحدد للعد. المكون الرئيسي في النظام لتشكيل هذه الفترة هو مذبذب كوارتز عالي الثبات، على سبيل المثال، بتردد 100 كيلو هرتز. يتم تحويل التذبذبات التي تنشئها بمساعدة مجموعة من مقسمات التردد المتصلة بالسلسلة إلى تذبذبات بترددات (f 0) 10 و 1 كيلو هرتز و 100 و 10 و 1 و 0.1 هرتز. والتي تتوافق مع الفترات (T 0) 0.0001؛ 0.001; 0.01؛ 0.1; 1 و 10 ثانية (آخر واحدة أو اثنتين من القيم المشار إليها f 0 و T 0 مفقودة بالنسبة لبعض أجهزة قياس التردد).

يتم تحويل تذبذبات التردد المحدد (عبر المفتاح B2) f 0 (القيمة العددية للأخير هي مضاعف لعدد العداد) إلى تذبذبات مستطيلة بتردد تكرار f 0 باستخدام مشغل Schmitt. بموجب عملهم، يتم تشكيل نبضة فاصلة مدتها Δt = T 0 = 1/f 0 ذات شكل مستطيل تمامًا في جهاز التحكم. تؤدي هذه النبضة إلى إعادة ضبط قراءات العداد السابقة، وبعد ذلك (مع تأخير لعدة ميكروثانية) تصل إلى المحدد وتفتحه لفترة Δt لتمرير نبضات بتردد متكرر f x. بعد إغلاق المحدد، يتم تسجيل عدد النبضات التي تمر به بواسطة مؤشر العداد، ويتم تحديد التردد المقاس بالصيغة f x = m*f 0 .

أرز. 4. رسم تخطيطي وظيفي مبسط لمقياس تردد العد الإلكتروني (الرقمي).

يمكن تشغيل دائرة التحكم في المحدد يدويًا (بالضغط على زر "ابدأ")؛ في هذه الحالة، يرسل جهاز التحكم نبضة واحدة مدتها Δt إلى المحدد وينتج العداد نتيجة قياس لمرة واحدة مع وقت إشارة غير محدود. في وضع قياس التردد التلقائي، يتم تكرار نبضات ترحيل الوقت بشكل دوري ويتم تحديث نتائج القياس على فترات زمنية محددة.

يمكن أن يكون مقياس التردد بمثابة مصدر لتذبذبات عدد من الترددات المرجعية f 0، التي تم الحصول عليها باستخدام مذبذب الكوارتز والمضاعف ومقسمات التردد والمأخوذة من خرج خاص. يمكن استخدام نفس التذبذبات المطبقة على مدخلات مقياس التردد للتحقق من صحة قراءات العدادات.

يتم تجميع عداد التردد من 4 إلى 7 عقود إعادة حساب على دوائر الزناد ومصابيح المؤشر الرقمي. يحدد عدد العقود الحد الأقصى لعدد الأرقام المهمة (الأرقام) في نتائج القياس. خطأ العد المحتمل، الذي يسمى خطأ التمييز، هو وحدة واحدة في الرقم الأقل أهمية. ولذلك، فمن المستحسن تحديد الفاصل الزمني للعد Δt الذي يستخدم الحد الأقصى لعدد أرقام العداد. لذلك، في المثال الذي تمت مناقشته أعلاه، مع Δt = 0.01 s (f 0 = 100 هرتز)، كانت أربعة أرقام من العداد ونتيجة القياس f x = 576.5 كيلو هرتز + -100 هرتز كافية للعد. لنفترض أن القياسات تتكرر عند Δt = 0.1 s (f 0 = 10 هرتز) ويتم الحصول على عدد m = 57653 نبضة. ثم f x = 576.53 كيلو هرتز + -10 هرتز. سيتم الحصول على خطأ منفصل أصغر (+-1 هرتز) عند Δt = 1 ثانية (في هذه الحالة، يجب أن يكون لدى العداد ستة عقود على الأقل).

عند توسيع نطاق القياس لمقياس التردد نحو الترددات العالية، فإن العامل المحدد هو سرعة عقود إعادة الحساب. عند تنفيذ دوائر التشغيل على ترانزستورات السيليكون عالية التردد (على سبيل المثال، النوع KT316A)، والتي لها وقت ارتشاف شحنة في القاعدة يبلغ حوالي 10 نانوثانية، يمكن أن يصل الحد الأعلى للتردد القابل للقياس إلى عشرات الميغاهيرتز. في بعض الأجهزة، عند قياس الترددات العالية التي تتجاوز، على سبيل المثال، 10 ميجا هرتز، يتم تحويلها أولاً إلى تردد أقل من 10 ميجا هرتز (على سبيل المثال، تردد 86.347 ميجا هرتز إلى تردد 6.347 ميجا هرتز)، باستخدام طريقة التغاير (انظر ).

العامل الذي يحدد الحد الأدنى للتردد المقاس هو وقت القياس. على سبيل المثال، إذا قمنا بتعيين أكبر فاصل زمني للعد للعديد من أجهزة قياس التردد على Δt = 1 s، فعندما يسجل العداد 10 نبضات، ستكون نتيجة القياس هي التردد f x = 10 = +-1 هرتز، أي. يمكن أن يصل خطأ القياس إلى 10%. ولتقليل الخطأ، على سبيل المثال، إلى 0.01%، سيكون من الضروري حساب النبضات خلال فترة زمنية Δt = 1000 s. ويلزم المزيد من الوقت لقياس الترددات التي تساوي 1 هرتز أو أقل بدقة. لذلك، في عدادات التردد الإلكترونية، يتم استبدال قياس الترددات المنخفضة جدًا f x بقياس فترة تذبذبها T x = 1/f x. يتم تشكيل دائرة قياس فترة التذبذب عند تثبيت المفتاح في 1إلى موضع "Tx" (الشكل 4). يعمل الجهد قيد الدراسة، بعد التحويل في مشغل شميت، على جهاز التحكم، حيث يتم تشكيل نبضة مستطيلة مدتها T x، مع الحفاظ على محدد الوقت في الحالة المفتوحة؛ خلال هذا الوقت، يسجل العداد النبضات المتولدة من تذبذبات أحد الترددات المرجعية لـ o، والتي يحددها إعداد المفتاح في 2. بالنسبة لعدد م من النبضات المميزة، الفترة المقاسة

على سبيل المثال، مع m = 15625 وf 0 = 1000 هرتز، تكون الفترة T x = 15.625 s، والتي تتوافق مع التردد f x = 1/T x = 0.054 هرتز. ومن أجل تقليل الخطأ، يُنصح بإجراء قياسات بأعلى تردد ممكن (باستثناء، بالطبع، التحميل الزائد على جهاز القياس). إذا كانت الفترة Tx< 1 с (f x >1 هرتز)، فقد يكون من المنطقي استخدام تذبذبات التردد f 0 التي تساوي 1 أو 10 ميجاهرتز، والتي تم الحصول عليها بعد مضاعفات التردد. وفي هذه الحالة، يمكن توسيع الحد الأدنى للترددات المقاسة إلى 0.01 هرتز.

يتوافق قياس نسبة الترددين f 1 / f 2 (f 1 > f 2) مع ضبط المفتاحين B2 على وضع "إيقاف التشغيل"، وB1 على وضع "f x". يتم تطبيق جهد ذو تردد أقل f 2 على أطراف "f o"، وتحدد دورته الفاصل الزمني للعد Δt. يتم تحويل جهد التردد f 1 المزوّد للمدخل إلى نبضات، يتم تسجيل عددها (m) بواسطة العداد خلال الوقت Δt = 1/f 2. نسبة التردد المطلوبة f 1 / f 2 = m (مع وجود خطأ يصل إلى الوحدة). من الواضح أن هذه الطريقة منطقية للعثور على نسبة الترددات المختلفة بشكل كبير فقط.

تشمل عيوب عدادات التردد الإلكترونية تعقيد دوائرها وأبعادها ووزنها الكبير والتكلفة العالية.

طرق قياس التردد الذبذبي

يمكن تحديد التردد المقاس بمقارنته بتردد مرجعي معروف لـ . غالبًا ما يتم إجراء هذه المقارنة باستخدام راسم ذبذبات أشعة الكاثود أو طرق النبض.

تُستخدم راسمات ذبذبات أشعة الكاثود لقياس ترددات التذبذبات لأشكال الموجات الجيبية في المقام الأول على مدى تردد يبلغ حوالي 10 هرتز إلى قيمة يحددها الحد الأعلى لعرض نطاق قناة الانحراف؛ خطأ القياس يساوي عمليا خطأ معايرة مصدر التذبذب (المولد) للتردد المرجعي f 0 . في أغلب الأحيان، يتم إجراء القياسات مع إيقاف تشغيل فحص الذبذبات، باستخدام مخطط الاتصال الموضح في الشكل. 5. يتم تطبيق جهود الترددات المقاسة والمعروفة مباشرة أو من خلال مكبرات الصوت على أزواج مختلفة من الألواح المنحرفة لـ CRT (اعتمادًا على مدخلات راسم الذبذبات التي تؤثر عليها هذه الفولتية ، سنشير إلى تردداتها بواسطة f x و f y). إذا كانت هذه الترددات مرتبطة ببعضها البعض كأعداد صحيحة، على سبيل المثال 1:1، 1:2، 2:3، إلخ، فإن حركة شعاع الإلكترون تصبح دورية ويتم ملاحظة صورة ثابتة تسمى شكل ليساجوس على الشاشة . يعتمد شكل هذا الشكل على نسبة السعات والترددات والمراحل الأولية للتذبذبات المقارنة.

أرز. 5. مخطط قياس التردد باستخدام طريقة شكل ليساجوس

في التين. يوضح الشكل 6 تكوين شكل ليساجوس عندما تتعرض الصفائح المنحرفة للأنبوب إلى ذبذبتين جيبيتين لهما نفس التردد وسعة متساوية، ولكن لهما مراحل أولية مختلفة. يحتوي هذا الشكل على شكل قطع ناقص مائل، والذي، مع تحولات الطور بين التذبذبات 0 و180 درجة، يتم ضغطه إلى خط مائل مستقيم، ومع تحولات الطور 90 درجة و270 درجة، يتحول إلى دائرة (نحن تقليديًا افترض أن حساسية الانحراف لكلا الزوجين من الصفائح هي نفسها). إذا كانت سعات الجهد للترددات f x و f y غير متساوية، ففي الحالة الأخيرة، بدلاً من الدائرة، سيتم ملاحظة شكل بيضاوي على الشاشة بمحاور موازية لمستويات اللوحات المنحرفة.

أرز. 6. بناء مخطط الذبذبات مع نسبة الترددات المقارنة f x /f y = 1

إذا كانت نسبة التردد f x /f y (أو f y /f x) تساوي اثنين، فإن الشكل الموجود على الشاشة يأخذ شكل الشكل ثمانية، والذي، مع تحولات الطور الأولية بمقدار 90 و270 درجة، ينكمش على شكل قوس. (يتم دائمًا تقييم تحول الطور الأولي بالنسبة إلى فترة جهد التردد الأعلى). من الجدول الموضح في الشكل كما هو موضح في الشكل 7، من الواضح أنه كلما زاد عدد الكسر الذي يميز نسبة الترددات المقارنة، كلما كان شكل ليساجوس الملاحظ على الشاشة أكثر تعقيدًا.

أثناء القياس، يتغير تردد المذبذب المرجعي f 0 (يساوي f x أو f y) بسلاسة حتى يظهر أحد أشكال Lissajous بأبسط شكل ممكن على الشاشة. يتم عبور هذا الشكل عقليًا بواسطة الخطين xx و y الموازيين لمستويات الصفائح المنحرفة X1 و X2 و Y1 و Y2 ويتم حساب عدد تقاطعات كل خط مع الشكل. نسبة الأرقام المتحصل عليها تساوي تماماً نسبة الترددات f x:f y، بشرط ألا تمر الخطوط المرسومة بالنقاط العقدية في الشكل أو مماسة له، وأن يكون شكل الذبذبات المقارنة قريباً من الشكل الجيبي .

أرز. 7. الأشكال التي تظهر على الشاشة بنسب ترددية مختلفة f x / f y

بعد تحديد النسبة f x:f y ومعرفة أحد الترددات، على سبيل المثال f y، من السهل العثور على التردد الثاني.

لنفترض أنه عند تردد معروف f y = 1000 هرتز، يتم الحصول على الشكل الموضح في الشكل على الشاشة. 5. من البناء الموضح في الرسم يتضح أن هذا الرقم يتوافق مع نسبة التردد f x:f y = 3:4، والتي منها f x = 750 هرتز.

بسبب بعض عدم الاستقرار في الترددات المقارنة، يتم انتهاك العلاقة الصحيحة أو الكسرية القائمة بينهما باستمرار، مما يؤدي إلى تغيير تدريجي في شكل الشكل المرصود، ويمر على التوالي بجميع حالات الطور الممكنة. إذا قمنا بتثبيت الوقت Δt الذي يخضع خلاله الشكل لدورة كاملة من تغيرات الطور (من 0 إلى 360°)، فيمكننا حساب الفرق بين الترددات المقارنة |f x - f y | = 1/Δt، والتي يمكن تحديد إشارتها بسهولة تجريبيًا عن طريق تغيير التردد قليلاً f 0 . في الترددات العالية، حتى عدم الاستقرار الصغير جدًا لأحد الترددات يسبب تغيرات سريعة في شكل ليساجوس بحيث يصبح من المستحيل تحديد نسبة التردد. وهذا يحد من الحد الأعلى للترددات القابلة للقياس بحوالي 10 ميجاهرتز.

أرز. 8. دائرة قياس التردد باستخدام طريقة المسح الدائري مع تعديل السطوع

عندما تزيد نسبة الأعداد الصحيحة للتكرارات المقارنة عن 8-10، أو نسبتها الكسرية مع أرقام في المقام أو البسط أكبر من 4-5، بسبب تعقيد شكل ليساجوس، تزداد احتمالية الخطأ في تحديد نسبة التكرار الحقيقية . يمكن إجراء تحديد دقيق لنسب تردد صحيحة كبيرة نسبيًا (تصل إلى 30-50) باستخدام طريقة المسح الدائري مع تعديل سطوع الصورة (الشكل 8). في هذه الحالة، يتم تحويل جهد ذو تردد أقل f 1، باستخدام دائرتين RC متطابقتين لتقسيم الطور، إلى جهدين من نفس التردد، منزاحين في الطور بشكل متبادل بمقدار 90 درجة. عندما يتم تطبيق هذه الفولتية على مدخلات Y وX لمرسمة الذبذبات، على التوالي، ويتم ضبط نسبة سعاتها بواسطة المقاومات R وعناصر التحكم في الكسب للقناتين Y وX، ستتحرك بقعة الضوء على الشاشة على طول منحنى قريب من الدائرة تم ضبط الأخير بوضوح باستخدام التحكم في السطوع. يتم تطبيق جهد بتردد أعلى f 2 على دخل المغير M (أو القناة Z) وسيؤدي بشكل دوري إلى زيادة وتقليل شدة شعاع الإلكترون، وبالتالي سطوع الأقسام الفردية لمنحنى المسح على الشاشة . مع نسبة تردد صحيحة f 2: f 1 = m، يتم تحقيقها عن طريق تغيير أحدهما، يصبح منحنى الدائرة المرصودة متقطعًا، ويتكون من Fشرائح مضيئة ثابتة متساوية الطول، مفصولة بفواصل مظلمة. عند انتهاك العلاقة الصحيحة، يتم ملاحظة دوران الدائرة المتقطعة، وبسرعة عالية تظهر الدائرة صلبة.

يمكن أيضًا استخدام الطريقة المدروسة لقياس تردد التكرار f p لتذبذبات النبض. في هذه الحالة، يتم إجراء عملية مسح دائرية باستخدام جهد التردد المرجعي f 0، ومع التحكم في السطوع يتم ضبطه بشكل مرئي أو غير مرئي اعتمادًا على قطبية (سلبية أو إيجابية، على التوالي) لتذبذبات النبض المقدمة إلى المغير. سيؤدي هذا الأخير إلى إنشاء فواصل داكنة على خط المسح في الحالة الأولى، ونقاط مضيئة في الحالة الثانية. من خلال تغيير التردد fo بسلاسة (من أدنى قيمة ممكنة)، يتم تحقيق أثر نبضة واحدة ثابتة أو تتحرك ببطء على خط المسح، مع f p = f 0.

يمكن قياس تردد fp لتذبذبات النبض باستخدام الرسم البياني في الشكل. 5 عند تطبيق جهد جيبي للتردد المرجعي f 0 على دخل X، وجهد نبضي على دخل Y لمرسمة الذبذبات. يتم زيادة تردد المسح f 0 = f x تدريجياً، بدءاً من أدنى قيمة له، حتى تظهر صورة مستقرة إلى حد ما لنبضة واحدة على الشاشة، والذي يحدث عندما f p = f 0 . تقنية القياس هذه تقضي على احتمالية الخطأ، حيث سيتم ملاحظة نبضة واحدة على الشاشة لنسب تردد صحيحة أخرى أكبر من الوحدة f 0:f n.

قياس التردد باستخدام طرق الإيقاع

عادة ما يكون مصدر تذبذبات الترددات المرجعية هو مولد قياس ذو إعداد سلس أو غير متدرج، حيث يمكن ضبط تردده f 0 مساوياً للتردد المقاس f x . إذا كان الترددان f 0 وf x سليمين، فيمكن الحكم على تساويهما تقريبًا من خلال الاستماع بدوره إلى نغمات الاهتزازات التي يصدرانها باستخدام الهواتف أو مكبر الصوت.

يتم تقليل خطأ القياس تقريبًا إلى خطأ معايرة مولد القياس إذا تم تطبيق التذبذبات الكهربائية لكلا الترددين المقارنين في وقت واحد على الهواتف وفقًا للرسم التخطيطي في الشكل. 9، أ. إذا كانت الترددات f 0 و f x قريبة من بعضها البعض، فعند إضافة التذبذبات المقابلة، تنشأ نبضات صوتية، والتي تتجلى في زيادة دورية وانخفاض في شدة نغمة T f المسموعة في الهواتف. تردد الإزاحة

يمكن تحديده من خلال الاستماع إلى عدد الزيادات أو النقصان في شدة النغمة خلال فترة زمنية محددة. لكي تظهر النبضات بشكل حاد تمامًا، يجب ضبط اتساع تذبذبات الترددات f 0 و f x على النحو نفسه تقريبًا؛ هذا يتبع من النظر في الشكل. 9، b، حيث يكون المنحنى المتوسط ​​للتذبذبات النابضة بالتردد F هو نتيجة إضافة منحنيات التذبذب العلوية والسفلية المقابلة للترددات f 0 و f x.

أرز. 9. مبدأ قياس الترددات المنخفضة باستخدام طريقة الإيقاع الصوتي

من خلال تغيير إعدادات المولد، يتم تقريب التردد f 0 من التردد f x والذي يتم اكتشافه من خلال زيادة فترة النبض. وعندما تتطابق الترددات المقارنة، تختفي النبضات وتُسمع نغمة رتيبة في الهواتف. بدلاً من الهواتف، يمكن استخدام الفولتميتر المتردد كمؤشر للنبض؛ وهذا مفيد بشكل خاص عند قياس الترددات التي تزيد عن 5 كيلو هرتز، والتي لا تكون نغمتها مسموعة بوضوح على الهواتف.

عند الترددات العالية، غالبًا ما يتم إجراء مقارنة الترددات f 0 و f x باستخدام طريقة الإيقاع الصفري. في التين. 10 يوضح أبسط مخطط القياس. يتم إدخال تذبذبات التردد f 0 و f x في وقت واحد في دائرة الصمام الثنائي D من خلال ملفات التوصيل L1 و L2 و L. نتيجة الكشف عن التذبذب الكلي، يظهر تيار نابض في دائرة الصمام الثنائي، يحتوي على مكونات الترددات الأساسية f 0 و f x، بالإضافة إلى مكونات التوافقيات الأعلى والترددات المركبة f 0 + f x و |f 0 - f x | . إذا كان الترددان f 0 وf x قريبين من بعضهما البعض، فإن الفرق يتغلب على التردد F = |f 0 - f x | قد يكون ضمن نطاق الترددات الصوتية وسيتم سماع نغمة هذا التردد في هواتف Tf، يتم تحويلها من التيارات عالية التردد بواسطة المكثف C.

أرز. 10. لمبدأ قياس الترددات العالية بطريقة النبضة الصفرية

إذا قمت بتغيير أحد الترددات، على سبيل المثال f ، لتقريبه من تردد آخر fx، ستنخفض النغمة في الهواتف وإذا كانت هذه الترددات متساوية، سيتم ملاحظة صفر نبضة، يتم اكتشافها من خلال فقدان الصوت في الهواتف. وبالتالي، يتم تقليل قياس التردد لتحديد تردد المذبذب المرجعي الذي تحدث عنده نبضات صفرية. كما يتبين من الرسم البياني في الشكل. 11، أ، عند الابتعاد عن نقطة الصفر، يزداد تردد الفرق F مع زيادة وانخفاض تردد المولد f 0.

أرز. 11. رسوم بيانية لاعتماد تردد النبض على إعدادات مولد التردد المرجعي

يتم تحديد خطأ قياس التردد بشكل أساسي من خلال خطأ معايرة التردد f 0 للمذبذب المرجعي. ومع ذلك، عند إجراء قياسات دقيقة، من الضروري مراعاة الخطأ المحتمل لعدة عشرات من الهرتز، بسبب حقيقة أن نظام السمع البشري لا يرى النغمات بتردد أقل من تردد معين F n؛ تتراوح قيم الأخير لأشخاص مختلفين من 10 إلى 30 هرتز. للتخلص من هذا الخطأ، يمكنك توصيل مقياس التيار الكهرومغناطيسي على التوالي مع الهواتف T f، والتي سوف تنبض إبرتها مع هذا التردد عند تردد فرق منخفض جدًا F. عند الاقتراب من الصفر، تتباطأ اهتزازات الإبرة ويسهل عدها في فترة زمنية محددة.

يجب ألا يكون الاتصال بين المذبذب المرجعي ومصدر التردد المقاس قوياً لتجنب حدوث ظاهرة "القفل" مما يؤدي إلى زيادة خطأ القياس. إذا كان هناك اتصال قوي بين مولدين، وكان الفرق في إعدادات التردد بينهما صغيراً، فيمكن لأحد المولدين أن يفرض تردده على الآخر وسيقوم كلا المولدين بإنشاء ذبذبات لنفس التردد. في هذه الحالة، يتغير تردد النبض F وفقًا للرسم البياني في الشكل. 11، ب، أي في منطقة “الالتقاط” بأكملها يتبين أنها صفر ولا يوجد صوت في الهواتف.

كمؤشر حساس لنبضات الصفر، يمكنك استخدام راسم ذبذبات أشعة الكاثود، ويفضل أن يكون ذلك مع إدخال مفتوح على القناة Y. في هذه الحالة، بدلاً من الهواتف، يتم توصيل المقاوم بمقاومة تبلغ 50-200 كيلو أوم كحمل دائرة الكاشف (الشكل 10) ، والتي يتم توفير الجهد منها إلى دخل U الخاص بمرسمة الذبذبات. عند تشغيل المسح، يكون منحنى الجهد لتردد النبض F مرئيًا على الشاشة، ومع اقترابه من الصفر، ستزداد فترة هذا الجهد وعند f 0 = f x فقط خط مسح أفقي مرئي على الشاشة. إذا تم إجراء القياسات مع إيقاف تشغيل المسح، فإن الخط الرأسي الملاحظ على الشاشة عند f 0 = f x يتحول إلى نقطة.

يعتمد تشغيل معايرات الكوارتز وأجهزة قياس التردد المتغاير على مبدأ قياس الترددات العالية باستخدام طريقة النبض الصفري.

معايرة الكوارتز

من بين الأدوات عالية الدقة المستخدمة لقياس الترددات العالية، أبسطها هي معايرة الكوارتز. إنها تسمح لك بالتحقق من موازين أجهزة الاستقبال والبث اللاسلكي (التوليد) في عدد من النقاط المقابلة للترددات (المرجعية) المحددة بدقة.

أرز. 12. رسم تخطيطي وظيفي لمعاير الكوارتز

يظهر الرسم التخطيطي الوظيفي لمعاير الكوارتز في نسخته الأكثر اكتمالاً في الشكل. 12. المكون الرئيسي للجهاز هو مذبذب الكوارتز الذي يعمل في مثل هذا الوضع بحيث يكون للتذبذبات المثارة به شكل يختلف بشكل حاد عن الشكل الجيبي، وبالتالي يحتوي، بالإضافة إلى مكون التردد الأساسي f 0، على عدد كبير من التوافقيات، تردداتها هي 2f 0، 3f 0، 4f 0، وما إلى ذلك، وتتناقص السعات تدريجياً مع زيادة التردد. من الممكن عادة استخدامها للقياسات من عشرات إلى عدة مئات من التوافقيات، والتي لها نفس الثبات العالي (عادة في حدود 0.01 - 0.001٪) مثل التردد f 0) المستقر بواسطة مرنان كوارتز (كوارتز) في حالة عدم وجود أجهزة خاصة ( على سبيل المثال، منظمات الحرارة) مما يزيد من تأثير التثبيت.

يتم توفير التذبذبات التي يثيرها مذبذب الكوارتز إلى مقبس الاتصال (أو المشبك) An، والذي يلعب، مع موصل صغير أو دبوس متصل به، دور هوائي الاستقبال أو الإرسال، اعتمادًا على طبيعة استخدام الجهاز. . ولأغراض الحماية، عادة ما يتم وضع الجهاز في غلاف معدني.

عند التحقق من موازين أجهزة الاستقبال الراديوية، يعمل المعاير كمصدر لتذبذبات عدد من الترددات المرجعية المنبعثة عبر سلك الاتصال. يتم ضبط جهاز الاستقبال بشكل تسلسلي على التوافقيات المختلفة لمذبذب الكوارتز ويتم تحديد نقاط القياس المقابلة. إذا كان جهاز الاستقبال يعمل في وضع التلغراف، فسيتم تسجيل ضبطه على المولد التوافقي بنبضات صفرية مع تردد المذبذب المحلي الثاني المسموع في الهواتف أو مكبر الصوت المتصل بمخرج جهاز الاستقبال. يتم فحص مقاييس مستقبلات التضخيم المباشر من خلال ردود الفعل التي يتم تقديمها إلى الجيل. للتحقق من معايرة أجهزة الاستقبال التي تعمل فقط في وضع الهاتف، على سبيل المثال، أجهزة البث، يجب تعديل تذبذبات مذبذب الكوارتز بتردد صوتي، الأمر الذي يتطلب إدخال مولد تذبذب بتردد 400 أو 1000 هرتز في المعاير (في الأجهزة المزودة بمصدر طاقة رئيسي، يتم أحيانًا استخدام جهد بتردد 50 أو 100 هرتز لتعديل هرتز). في هذه الحالة، يتم ضبط جهاز الاستقبال على توافقيات مذبذب الكوارتز استنادًا إلى أعلى مستوى من النغمة التي يعاد إنتاجها بواسطة مكبر الصوت، أو بشكل أكثر دقة، بناءً على الحد الأقصى لقراءات الفولتميتر المتصل بإخراج جهاز الاستقبال.

إذا كان معاير الكوارتز مخصصًا أيضًا لفحص موازين المذبذبات عالية التردد، على سبيل المثال أجهزة إرسال الراديو، فسيتم استكماله بكاشف (خلاط)، يتم توصيل مدخلاته بمقبس اتصال وإخراج الكوارتز مذبذب. تذبذبات المرسل الذي يتم اختباره، المستحثة في موصل الاتصال، تخلق نبضات مع التوافقي لمذبذب الكوارتز الأقرب إليها في التردد؛ نتيجة للاكتشاف، يتم إصدار تذبذبات في تردد النبض المختلف، والتي يتم سماعها بعد التضخيم في الهواتف. يتم ضبط جهاز الإرسال بشكل تسلسلي على ترددات عدد من توافقيات المولد باستخدام نبضات صفرية وبالتالي تحديد النقاط المقابلة على مقياس تردد جهاز الإرسال.

العيب الرئيسي لمعايرات الكوارتز هو غموض نتائج القياس، حيث أن النبضات الصفرية تسمح فقط بإثبات حقيقة أن التردد المقاس يساوي أحد توافقيات مذبذب الكوارتز دون تثبيت رقم هذا التوافقي. لتجنب الأخطاء في تحديد تردد التوافقي الذي يولد نبضات صفرية، من المستحسن أن يكون للجهاز قيد الدراسة مقياس تردد تمت معايرته تقريبًا باستخدام بعض الأجهزة مع تقدير تردد لا لبس فيه (مقياس تردد الرنين، مولد القياس، وما إلى ذلك)، دقة القياس التي يمكن أن تكون صغيرة.

فرق التردد بين النقاط المرجعية المجاورة للمعاير يساوي التردد الأساسي لمذبذب الكوارتز f 0 . من أجل تغطية نطاقات البث الرئيسية، غالبًا ما يؤخذ التردد f 0 على أنه يساوي 100 كيلو هرتز، مما يضمن إمكانية فحص مقاييس أجهزة الراديو حتى ترددات في حدود 10 ميجا هرتز (30 = 30 م). لتوسيع نطاق الترددات المقاسة نحو موجات أقصر وإزالة الأخطاء في تحديد تردد التوافقيات المستخدمة، من الممكن تشغيل مذبذب الكوارتز عند ترددين أساسيين مستقرين و 10 أضعاف، عادة ما يساوي 100 و 1000 كيلو هرتز. ولكل من هذه الترددات شبكته الخاصة من النقاط المرجعية. يمكن فهم مبدأ مشاركة كلا الترددين الأساسيين من المثال التالي. لنفترض أنه يتم فحص ضبط جهاز الإرسال على تردد 7300 كيلو هرتز. ثم يتم تشغيل المعاير مبدئيًا على التردد الأساسي وهو 1000 كيلو هرتز. يتم ضبط جهاز الإرسال وفقًا لنبضات الصفر إلى التردد الأقرب إلى التردد المطلوب، أي مضاعف 1000 كيلو هرتز، أي إلى تردد 7000 كيلو هرتز. عند هذا التردد، يتم القضاء عمليا على احتمال الخطأ، حيث نادرا ما توجد النقاط المرجعية، كل 1000 كيلو هرتز. يتم بعد ذلك تحويل المعاير إلى التردد الأساسي البالغ 100 كيلو هرتز؛ مع الضبط الدقيق للكوارتز، يجب الحفاظ على صفر نبضة. يتم تغيير ضبط جهاز الإرسال بسلاسة نحو التردد المطلوب ويتم تحديد نقاط المقياس المقابلة لنبضات الصفر عند الترددات 7100 و7200 و7300 كيلو هرتز بشكل تسلسلي.

إذا كان من الضروري تقليل الفاصل الزمني بين الترددات المرجعية المجاورة، فسيتم استخدام مقسمات التردد، والتي يتم تنفيذها عادة باستخدام دائرة متعددة الاهتزازات متزامنة عند إشارة الإدخال دون التوافقية. وبالتالي، باستخدام مرحلتين تقسيم مع عوامل تقسيم تساوي 10، مع تردد أساسي لمذبذب الكوارتز من 1 ميغاهيرتز، فمن الممكن الحصول على تذبذبات مع ترددات أساسية من 100 و 10 كيلو هرتز وعدد كبير من التوافقيات. ثم سيتم تحديد نقطة المقياس المقابلة، على سبيل المثال، لتردد 7320 كيلو هرتز عن طريق تمرير النقاط المرجعية بالتتابع عند الترددات 7000، 7100، 7200، 7300، 7310 و 7320 كيلو هرتز. مع تردد كوارتز أساسي قدره 100 كيلو هرتز، يمكن أن ينتج فاصلان تذبذبات بترددات أساسية تبلغ 10 و1 (أو 2) كيلو هرتز، لكن توافقياتهما عند الترددات العالية ستكون ضعيفة للغاية. يمكن الحصول على تذبذبات الترددات المجمعة بفواصل زمنية صغيرة بين النقاط المرجعية، ولكن ذات شدة كبيرة، عن طريق مزج تذبذبات عدة ترددات أساسية.

أرز. 13. مخطط معاير الكوارتز العالمي

في التين. يوضح الشكل 13 رسمًا تخطيطيًا لمعاير كوارتز بسيط مناسب لقياس تردد المولد وأجهزة استقبال الراديو. يثير مذبذب الكوارتز الموجود على الترانزستور T2 تذبذبات بالتردد الأساسي يبلغ 100 أو 1000 كيلو هرتز، اعتمادًا على إعداد المفتاح في 2. يتم إجراء الضبط الدقيق للترددات الأساسية على القيم الاسمية عن طريق ضبط النوى للملفات L1 و L2. يتم تحقيق تشويه شكل التذبذب، اللازم للحصول على عدد كبير من المكونات التوافقية، عن طريق توصيل الصمام الثنائي D1 بين الباعث وقاعدة الترانزستور T2. إذا كان من الضروري تعديل هذه التذبذبات، يقوم المفتاح B1 بتشغيل مولد التردد المنخفض على الترانزستور T1. يتم إجراء اكتشاف النبض بواسطة الصمام الثنائي D2، ويتم تصفية المكونات عالية التردد للتيار المعدل بواسطة المكثف C9.

يخلق جهد تردد النبض، الذي يتم تضخيمه بواسطة الترانزستور T3، اهتزازات صوتية في هواتف Tf.

أرز. 14. رسم تخطيطي لمعاير الكوارتز مع مقسم التردد

في التين. يوضح الشكل 14 رسمًا تخطيطيًا لمعاير الكوارتز المصمم لمعايرة مقاييس تردد أجهزة الاستقبال الراديوية. يثير مذبذب الكوارتز الموجود على الترانزستورات T1 و T2 تذبذبات ترددية تبلغ 100 كيلو هرتز. يمكن إجراء الضبط الدقيق للتردد على القيمة الاسمية عن طريق اختيار سعة المكثف C2 أو باستخدام مكثف ضبط صغير السعة متصل بالتوازي مع جهات اتصال حامل الكوارتز. يتم تحديد معلمات الهزاز المتعدد على الترانزستورات T3، T4، والتي تعمل على تقسيم التردد بمقدار 10 مرات، بحيث تولد في وضع التذبذب الذاتي الحر تذبذبات بتردد أقل قليلاً من 10 كيلو هرتز. بعد ذلك، عند تعرضه لتذبذبات مذبذب الكوارتز، سيتم مزامنته بتردد 10 كيلو هرتز؛ يجب التحقق من ذلك بعناية عند إعداد الجهاز: بين تذبذبات التوافقيات المجاورة بتردد 100 كيلو هرتز عند 9 نقاط على مقياس الجهاز الذي يتم اختباره، يجب أن تظهر التوافقيات بتردد 10 كيلو هرتز. يتم تسهيل وفرة التوافقيات من خلال تقليل مدة النبضات باستخدام السلاسل التفاضلية C3 و R6 و C6 و R12، بالإضافة إلى تضخيم النبضات بواسطة مضخم النبض على الترانزستور T5 الذي يتم تشغيله عند الإخراج.

عند تشغيل معايرات الكوارتز، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه بسبب الشيخوخة، يتغير التردد الطبيعي لرنانات الكوارتز قليلاً بمرور الوقت.

أجهزة قياس التردد الهتروديني

تُستخدم أجهزة قياس التردد المتغاير لإجراء قياسات دقيقة للتردد في نطاق سلس عالي التردد. من حيث المبدأ، يختلف مقياس التردد المتغاير عن معاير الكوارتز، المصنوع وفقًا للمخطط الوظيفي في الشكل. 12، فقط لأنه بدلاً من مذبذب الكوارتز يستخدم مذبذبًا محليًا، أي مولد منخفض الطاقة مع تردد ضبط متغير باستمرار. يسمح وجود الخلاط باستخدام الجهاز ليس فقط لمعايرة مقاييس تردد أجهزة الاستقبال الراديوية، ولكن أيضًا لقياس تردد المولدات باستخدام طريقة النبض الصفري. يتم الإشارة إلى نبضات الصفر بواسطة الهواتف ومرسمة الذبذبات ومؤشرات الضوء الإلكترونية بالإضافة إلى عدادات الاتصال.

يتم تحديد خطأ القياس لمقياس التردد المتغاير بشكل أساسي من خلال استقرار تردد المذبذب المحلي وخطأ ضبطه. لذلك، غالبًا ما يفضلون إجراء المذبذبات المحلية باستخدام الأنابيب المفرغة. يتم تسهيل زيادة استقرار التردد من خلال الاختيار الصحيح للدائرة وتصميم المذبذب المحلي، واستخدام الأجزاء ذات معامل درجة الحرارة المنخفضة، وإدراج مرحلة عازلة بين المذبذب المحلي ودوائر الخرج، وتثبيت جهد الإمداد، والجهد الطويل. مصطلح تسخين الجهاز تحت التيار قبل القياسات. لزيادة سلاسة التعديل ودقة ضبط التردد، عادة ما يتم التحكم في مكثف ضبط المذبذب المحلي من خلال آلية رنيه ذات تخلف كبير (يصل إلى 100-300 مرة). تتم قراءة التردد المباشر على مقياس مكثف متغير فقط في أبسط التصاميم؛ في معظم الأدوات، يكون المقياس موحدًا مع عدد كبير جدًا من الأقسام (يصل إلى عدة آلاف)، ويتم تحويل القراءة عليه إلى تردد باستخدام الجداول أو الرسوم البيانية.

من أجل تقليل عدد نطاقات التردد الفرعية وزيادة استقرار التردد، تعمل المذبذبات المحلية عادةً في نطاق ضيق من الترددات المنخفضة نسبيًا (مع معامل تداخل قدره اثنين)، ولقياسات كل من الترددات الأساسية للتذبذبات المولدة وعدد من يتم استخدام التوافقيات الخاصة بهم. يتم ضمان حدوث هذا الأخير عن طريق تحديد وضع التشغيل للمذبذب المحلي أو مكبر الصوت المؤقت. على سبيل المثال، في مقياس التردد المستخدم على نطاق واسع من النوع Ch4-1 مع نطاق عام من الترددات المقاسة من 125 كيلو هرتز إلى 20 ميجا هرتز، يحتوي المذبذب المحلي على نطاقين فرعيين سلسين من الترددات الرئيسية: 125-250 كيلو هرتز و2-4 ميجا هرتز . في النطاق الفرعي الأول، عند استخدام التوافقيات الأول والثاني والرابع والثامن، من الممكن تغطية نطاق التردد 125-2000 كيلو هرتز بسلاسة؛ في النطاق الفرعي الثاني، عند استخدام التوافقيات الأولى والثانية والرابعة والخامسة جزئيًا، يتداخل نطاق التردد من 2 إلى 20 ميجاهرتز. وبالتالي، فإن كل موضع لمقبض ضبط المذبذب المحلي يتوافق مع ثلاثة أو أربعة ترددات تشغيل، يمكن تحديد قيمها من جدول المعايرة. على سبيل المثال، يتم قياس الترددات 175 و350 و700 و1400 كيلو هرتز بنفس إعداد المذبذب المحلي عند التردد الأساسي f g = 175 كيلو هرتز.

إن غموض ترددات ضبط المذبذب المحلي يخلق إمكانية الخطأ في تحديد التوافقي الذي تؤدي به تذبذبات التردد المقاس f x إلى إنشاء نبضات. لذلك، عند بدء القياسات، من الضروري معرفة القيمة التقريبية للتردد fx. ومع ذلك، يمكن أيضًا تحديد الأخير عن طريق الحساب باستخدام مقياس التردد المتغاير نفسه.

لنفترض أنه عند تغيير إعداد المذبذب المحلي، يتم الحصول على نبضات صفرية بتردد f x عند قيمتين متجاورتين للترددات الأساسية f g1 و f g2 لنفس النطاق الفرعي للمذبذب المحلي. ومن الواضح أن التردد f x هو في نفس الوقت توافقي لكلا هذين الترددين، أي.

f x = n*f g1 = (n+1)*f g2 .

حيث n و (n + 1) هما عدد التوافقيات، على التوالي، للترددات الأساسية f g1 و f g2 (لـ f g2< f г1).

وبحل المعادلة الناتجة لـ n نجد

ن = و g2 /(و g1 -f g2).

ولذلك، فإن التردد المقاس

f x = n*f g1 = f g1 *f g2 / (f g1 -f g2).

على سبيل المثال، إذا تم الحصول على نبضات صفرية عند الترددات الأساسية f g1 ≈ 1650 كيلو هرتز و f g2 ≈ 1500 كيلو هرتز، فتقريبًا f x ≈ 1650*1500/(1650 - 1500) = 16500 كيلو هرتز.

عند قياس التردد، يجب الحذر من الأخطاء الناجمة عن احتمال حدوث نبضات بين تذبذبات المذبذب المحلي وتوافقي التردد المقاس؛ ولذلك ينبغي إجراء القياسات مع اتصال ضعيف بين مقياس التردد والمولد قيد الدراسة. ويزداد خطأ القياس أيضًا عندما يتعرض الجهاز لاهتزازات معدلة؛ في هذه الحالة، سيتم سماع النبضات ذات التردد الرئيسي (الحامل) مقابل ضجيج الخلفية للنبضات ذات الترددات الجانبية.

توفر أجهزة قياس التردد المتغاير من النوع قيد النظر قياسًا للترددات العالية مع وجود خطأ يبلغ حوالي 1%. يتم تقليل خطأ القياس إلى 0.01% أو أقل عن طريق إضافة مذبذب كوارتز إلى مقياس التردد، مما يجعل من الممكن فحص وتصحيح مقياس المذبذب المحلي في عدد من النقاط المرجعية قبل بدء القياسات.

يظهر الشكل 1 مخططًا وظيفيًا موسعًا لمقياس تردد متغاير عالي الدقة. 15. يحتوي المذبذب المحلي على نطاقين فرعيين، ويتم تعديلهما عن طريق مكثفات القطع C3 وC4. يتم ضبط تردد التذبذبات الأساسية بواسطة مكثف متغير التردد المباشر C1. يتم التحكم في مستوى إشارة الإدخال (الإخراج) بواسطة مقياس الجهد R. وينشئ المذبذب البلوري تذبذبات غنية بالتوافقيات، وغالبًا ما يُؤخذ التردد الأساسي لها على أنه 1 ميجاهرتز. يتم تحديد نوع تشغيل الجهاز دون تعطيل الاتصالات بين المراحل عن طريق تشغيل أو إيقاف تشغيل المكونات الفردية. عند ضبط المفتاح B2 على الموضع 3 ("الكوارتز")، يتم إيقاف تشغيل المذبذب المحلي وتشغيل المذبذب البلوري؛ في هذه الحالة، يمكن استخدام مقياس التردد كمعيار كوارتز لقياسات التردد على توافقيات المولد. في وضع المفتاح 1 ("Loterodyne")، على العكس من ذلك، يتم إيقاف تشغيل المذبذب البلوري وتشغيل المذبذب المحلي. هذا هو وضع التشغيل العادي لمقياس التردد.

أرز. 15. رسم تخطيطي وظيفي لجهاز قياس التردد المتغاير عالي الدقة

يتم فحص مقياس تردد المذبذب المحلي عن طريق ضبط المفتاح B2 على الموضع 2 ("الفحص")، عندما يتم تشغيل كل من المذبذب المحلي والمولد في نفس الوقت، حيث يتم توفير تذبذباته للكاشف. عند نسبة معينة من الترددات أو التوافقيات لهذه الاهتزازات، تنشأ نبضات صوتية، يتم تحديد ترددها بواسطة الصيغة

F = |م*و ز - ن*و ك |,

حيث f g وf k هما الترددان الأساسيان للمذبذب المحلي ومذبذب الكوارتز، على التوالي، وm وn عددان صحيحان يتوافقان مع أعداد التوافقيات المتفاعلة.

تبين أن تردد النبض هو صفر (F = 0) لعدد من الترددات في نطاق المذبذب المحلي التي تحقق الشرط

و ز =(ن / م)*و ج.

تسمى هذه الترددات بالترددات المرجعية ويتم إبرازها بشكل خاص في جداول المعايرة. لنجد، على سبيل المثال، الترددات المرجعية (f 0) لمدى المذبذب المحلي 2000-4000 كيلو هرتز، إذا كان التردد الأساسي لمذبذب الكوارتز f k = 1000 كيلو هرتز:

عند m = 1 وn = 2 و3 و4 f 0 = 2000 و3000 و4000 كيلو هرتز؛ عند m = 2 وn = 5 و7 f 0 = 2500 و3500 كيلو هرتز؛

عند m = 3 وn = 7 و8 و10 و11 f 0 = 2333 و2667 و3333 و3667 كيلو هرتز، إلخ.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه مع زيادة أعداد التوافقيات المتفاعلة، يقل سعة النبضات.

إذا تم انتهاك معايرة مقياس المذبذب المحلي، فعند ضبط مقبض الضبط على أحد الترددات المرجعية وتشغيل مذبذب الكوارتز، يتم إنشاء تذبذبات تردد الصوت بدلاً من الصفر، والتي يتم سماعها بعد التضخيم في الهواتف. للتصحيح (المعايرة)، يتم استخدام مكثف صغير السعة C2، متصل بالتوازي مع مكثف الضبط الرئيسي C1: بمساعدته، قبل بدء القياسات، يتم تحقيق نبضات صفرية عند النقطة المرجعية الأقرب إلى التردد الذي يتم قياسه.

دعونا نلقي نظرة على الإجراء الخاص بإعداد مقياس التردد المتغاير باستخدام المثال التالي. لنفترض أنك تريد التحقق من صحة مقياس جهاز الإرسال بتردد 10700 كيلو هرتز. وبالرجوع إلى جدول معايرة جهاز قياس التردد نجد أن هذا التردد يتوافق مع التردد الأساسي 10700/4 = 2675 كيلو هرتز. باستخدام جدول أو مقياس النقاط الرئيسية، نحدد أن أقرب تردد مرجعي هو 2667 كيلو هرتز. بعد ذلك، على مقياس المكثف C1، قمنا بضبط التردد على 2667 كيلو هرتز، ومن خلال وضع المفتاح B2 في موضع "التحقق" (2)، نستخدم المصحح C2 لتحقيق صفر نبضة. ثم قمنا بضبط المفتاح B2 على موضع "Loterodyne" (1) وبعد ضبط تردد المذبذب المحلي على 2675 كيلو هرتز، نتحقق من مقياس جهاز الإرسال عند هذا التردد.

عند قياس تردد غير معروف f x، تتم معايرة مقياس المذبذب المحلي عند النقطة المرجعية الأقرب إلى القيمة المتوقعة لهذا التردد، ثم في وضع القياس، يتم ضبط نبضات صفرية عن طريق ضبط تردد المذبذب المحلي.

عند معايرة مقياس المذبذب المحلي، وكذلك عند قياس تردد المولدات، يجب إيقاف تشغيل المغير؛ عند قياس تردد ضبط أجهزة الاستقبال، ليست هناك حاجة إلى وحدة التردد المنخفض للجهاز. استخدم مفتاحًا لإيقاف تشغيل مكونات عداد التردد غير المستخدمة. على الساعة 3.

تغطي أجهزة قياس التردد المتغاير لمختلف أنواع الإنتاج الصناعي بشكل جماعي نطاق الترددات المقاسة من 100 كيلو هرتز إلى 80 جيجا هرتز مع وجود خطأ في القياس ضمن +-(5*10 -4 ...5*10 -6). عند الترددات العالية جدًا، من الصعب الحصول على صفر نبضة. لذلك، في أجهزة قياس تردد الميكروويف، يتم استخدام مقياس التردد المنخفض التردد (على سبيل المثال، بالسعة) في بعض الأحيان كمؤشر؛ يتم استخدامه لتحديد فرق تردد النبض F، والذي يتم تصحيح حجمه في نتائج القياس.

يتم تحقيق خطأ قياس صغير جدًا في نطاق تردد واسع جدًا (من المنخفض إلى العالي جدًا) من خلال الجمع بين جهازي تردد: جهاز متغاير وعداد إلكتروني. هذا الأخير، بالإضافة إلى استخدامه المستقل في نطاق التردد المتأصل، يمكن استخدامه لقياس تردد ضبط المذبذب المحلي بدقة عند الوصول إلى صفر نبضة؛ في هذه الحالة، فإن مذبذب الكوارتز وجداول المعايرة والرسوم البيانية غير ضرورية.

أجهزة قياس التردد الرنانة

ميزات أجهزة قياس تردد الرنين المستخدمة لقياس الترددات العالية والفائقة هي بساطة التصميم وسرعة التشغيل وعدم غموض نتائج القياس؛ خطأ القياس هو 0.1-3%.

مقياس تردد الرنين هو نظام تذبذب يتم ضبطه على الرنين مع التردد المقاس f x للتذبذبات التي تثيره والتي تأتي من المصدر قيد الدراسة من خلال عنصر الاقتران. يتم تحديد تردد الرنين من خلال قراءات جهاز ضبط معاير. يتم تسجيل حالة الرنين باستخدام مؤشر داخلي أو خارجي.

يتم تصنيع أجهزة قياس التردد التي تقيس الترددات من 50 كيلو هرتز إلى 100-200 ميجا هرتز على شكل دائرة تذبذبية مصنوعة من عناصر ذات ثوابت مجمعة: مغو L 0 ومكثف متغير C 0 (الشكل 16). يتم إحداث EMF في دائرة قياس التردد. التردد المقاس f x ، على سبيل المثال، بسبب الاقتران الحثي مع مصدر التذبذب من خلال ملف L 0 أو هوائي سوطي صغير متصل بمقبس An. مع مصدر طاقة منخفض، يمكن أن يكون الاتصال بالأخير سعويًا من خلال مكثف اقتران C St (بسعة عدة بيكوفاراد) وموصل اقتران. عن طريق تغيير سعة المكثف C 0، يتم ضبط الدائرة على الرنين مع التردد fx وفقًا للقراءات القصوى لمؤشر الرنين. في هذه الحالة، التردد المقاس f x يساوي التردد الطبيعي للدائرة:

و 0 = 1/(2π*(L0C0) 0.5)،

يتحدد بمقياس المكثف C 0.

مع الحث الثابت L 0، يقتصر نطاق الترددات المقاسة على معامل التداخل، والذي يُفهم على أنه نسبة الحد الأقصى لتردد ضبط مقياس التردد f m إلى أدنى تردد f n عندما تتغير سعة الدائرة من القيمة الأولية C n إلى الحد الأقصى C m.تتكون السعة الأولية للدائرة C n من السعة الأولية للمكثف C 0، وسعات التثبيت وسعات المكثفات الدائمة أو المضبوطة المدرجة في الدائرة من أجل الحصول على معامل التداخل المطلوب أو أغراض أخرى (الشكل 17). إذا كان من الضروري توسيع نطاق الترددات المقاسة، فإن مقياس التردد مزود بعدة ملفات ذات محاثة مختلفة، قابلة للاستبدال (الشكل 16) أو قابلة للتحويل (الشكل 17). في الحالة الأخيرة، يُنصح بتقصير دائرة الملفات غير المستخدمة (إذا لم تكن محمية) لمنعها من امتصاص الطاقة من دائرة مقياس التردد عند ضبط ترددات قريبة من الترددات الطبيعية لهذه الملفات؛ في هذه الحالة، يتم الاتصال بمصدر التذبذبات من خلال مقبس الاتصال An أو من خلال ملف اتصال خارجي L St من دورة واحدة أو عدة دورات، متصلة بالدائرة باستخدام كابل مرن عالي التردد (الشكل 17).

تتيح لك مؤشرات الرنين تسجيل حالة الرنين حسب الحد الأقصى للتيار في الدائرة أو الحد الأقصى للجهد على عناصر الدائرة. يجب أن تكون مؤشرات التيار منخفضة المقاومة، ومؤشرات الجهد يجب أن تكون عالية المقاومة؛ عندها لن تتسبب الخسائر التي تدخلها في الدائرة في إضعاف ملحوظ لخصائص الرنين في الدائرة.

أرز. 16. رسم تخطيطي لمقياس تردد الرنين مع مؤشر التيار وملفات الحلقة القابلة للاستبدال

تُستخدم أحيانًا مقاييس التيار الكهروحرارية مع تيار انحراف إجمالي يصل إلى 10 مللي أمبير كمؤشرات حالية متصلة على التوالي بدائرة مقياس التردد (الشكل 16) ؛ عند تشغيل مقياس التردد هذا، يجب عليك إنشاء اتصال بكائن القياس بعناية فائقة وتجنب التحميل الزائد على الجهاز الحراري عند الاقتراب من الرنين. أبسط مؤشر تيار يمكن أن يكون مصباحًا متوهجًا مصغرًا L؛ وفي هذه الحالة، يزداد خطأ القياس بشكل طبيعي.

في عدادات التردد الحديثة، غالبا ما تستخدم مؤشرات الجهد - الفولتميترات عالية التردد مع عدادات الاتصال الهاتفي؛ أنها توفر دقة إشارة عالية مع مقاومة جيدة للحمل الزائد. أبسط هذا المؤشر (الشكل 17، أ) يتكون من نقطة الصمام الثنائي D ومقياس كهرومغناطيسي حساس و، يتم تحويلها من مكونات عالية التردد للتيار المعدل بواسطة مكثف C2. يمكن استخدام مقياس التردد مع مقياس الاتصال كمؤشر لشدة المجال عند أخذ أنماط الإشعاع لهوائيات الإرسال.

أرز. 17. دوائر أجهزة قياس تردد الرنين مع مؤشرات الجهد وملفات الحلقة القابلة للتحويل

إذا تم تعديل التذبذبات قيد الدراسة، فيمكن أن يكون الهاتف ذو المقاومة العالية T f بمثابة مؤشر (الشكل 17، أ). في هذه الحالة، يتم ملاحظة الرنين بأعلى حجم لهجة تردد التعديل. يعد مقياس التردد هذا مناسبًا لمراقبة الجودة السمعية لأجهزة إرسال الهاتف اللاسلكي.

تتميز أجهزة قياس تردد الرنين بالحساسية، أي الحد الأدنى لقيمة الطاقة عالية التردد الموردة لها، مما يوفر إشارة واضحة إلى الرنين؛ عادة ما يكون في حدود 0.1-5 ميجاوات، وعند استخدام المصباح المتوهج فإنه يزيد إلى 0.1 واط. من أجل زيادة الحساسية، يتم أحيانًا إدخال مضخم ترانزستور DC بمقاومة دخل عالية في مؤشر الرنين (بعد الكاشف)؛ تظهر أبسط دائرة لمكبر الصوت هذا في الشكل. 17، ب.

عند الترددات الفائقة، تصبح الدوائر المصنوعة من عناصر ذات ثوابت مجمعة غير فعالة بسبب الانخفاض الحاد في عامل جودتها. في نطاق التردد من 100 إلى 1000 ميجاهرتز، يتم تحقيق نتائج جيدة إلى حد ما في أجهزة قياس التردد ذات الدوائر المختلطة ذات السعة المجمعة والمحاثة الموزعة (الشكل 18). كعنصر محاثة L0، يتم استخدام مقطع منحني (منعطف) من سلك أو أنبوب نحاسي مطلي بالفضة بقطر 2-5 مم. يحدد المفتاح B النطاق الفرعي للقياس. يتم ضبط مقياس التردد عن طريق تغيير طول العمل لملف الحث L0 باستخدام شريط تمرير الاتصال الدوار. الحد الأعلى للترددات المقاسة محدود بقيمة سعة التثبيت C م، ويتم الاتصال بمصدر التذبذبات قيد الدراسة من خلال حلقة الاتصال L1.

أرز. 18. مخطط مقياس تردد الرنين بدائرة مختلطة النوع

في التين. ويبين الشكل 19 رسماً تخطيطياً لمقياس تردد أحادي النطاق واسع النطاق مع معامل تداخل في حدود 5-10؛ هنا عنصر الحث في الدائرة عبارة عن لوحة معدنية Pl، منحنية على شكل قوس ومتصلة بالجزء الثابت St لمكثف متغير السعة. ينزلق شريط التمرير على طول اللوحة، ويتصل ميكانيكيًا وكهربائيًا بالدوار الدوار للمكثف. عندما يتم تدوير الجزء المتحرك، تزداد (أو تنقص) سعة الدائرة ومحاثتها في نفس الوقت. تتمتع عدادات التردد هذه، إلى جانب نطاق قياس واسع، بعامل جودة عالي إلى حد ما بأبعاد صغيرة. في نطاقات الموجات المترية والديسيمترية والسنتيمترية، تُستخدم الأجهزة التي تستخدم الأنظمة التذبذبية ذات الثوابت الموزعة - أقسام خطوط النقل والرنانات الحجمية - لقياس معلمات التذبذبات الكهرومغناطيسية.

أرز. 19. مخطط لمقياس تردد الموجات الدقيقة الرنان ذو النطاق الواحد واسع النطاق

ولزيادة ثبات خاصية المعايرة، يجب أن تتمتع عناصر دائرة قياس التردد ببنية قوية وصلبة وأن تكون مصنوعة من مواد ذات معامل درجة حرارة منخفض. يحدث الخطأ الأكبر بسبب تأثير العوامل الخارجية عند قياس أعلى الترددات لكل نطاق فرعي، عندما تكون سعة المكثف C 0 صغيرة. لتقليل هذا الخطأ، في بعض الأحيان يتم زيادة السعة الأولية للدائرة عن طريق توصيل مكثف دائم أو ضبط بالتوازي مع مكثف C0 (C1 في الشكل 17، أ). وفي الوقت نفسه، ينخفض ​​معامل تداخل التردد، مما يساعد على تقليل خطأ قياس التردد، ولكن في نفس الوقت يزيد من عدد النطاقات الفرعية المطلوبة. يتم تقليل خطأ القياس أيضًا إذا تم التحكم في عنصر الضبط من خلال جهاز رنيه مع تباطؤ يصل إلى عشرات المرات. في الأجهزة المصنعة صناعيًا، غالبًا ما يكون المقبض الورني مزودًا بمقياس مقسم إلى 100 قسم، وعلى المقياس الرئيسي لجهاز ضبط عداد التردد، يتم تطبيق الأقسام، مما يشير إلى عدد اللفات الكاملة لمقبض الورنية. عند استخدام كلا المقياسين معًا، فمن الممكن الحصول على عدة آلاف من النقاط المرجعية؛ يتم تحديد تردداتها المقابلة باستخدام الجداول أو الرسوم البيانية.

يؤدي ضبط مقياس التردد، المثار بمصدر تذبذبات التردد f x ، إلى تغيير التيار في دائرته وفقًا لمنحنى الرنين للأخير (الشكل 20). كلما زاد عامل جودة الدائرة، زاد منحنى الرنين الخاص بها وقل الخطأ المحتمل في تسجيل الرنين. ولتحقيق عامل الجودة العالية يجب أن تكون خسائر عناصر الدائرة منخفضة، كما يجب أن يكون اتصال الدائرة مع مؤشر الرنين والمصدر قيد الدراسة ضعيفاً قدر الإمكان.

يمكن تقليل الاتصال بالمؤشر باستخدام، على سبيل المثال، مقسم جهد سعوي (الشكل 17، ب) بنسبة سعة C2/C1 >> 1. ومع ذلك، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن ضعف الاتصال مع المؤشر الدائرة تؤدي إلى ضرورة زيادة حساسية المؤشر أو تقوية الاتصال بالمصدر محل الدراسة.

عند استخدام مكثف التردد المباشر في جهاز قياس التردد، يمكن الحصول على مقياس تردد موحد تقريبًا. تتم معايرة أجهزة قياس تردد الرنين باستخدام أجهزة قياس التردد المتغاير القياسية، وفي نطاق الميكروويف، يتم استخدام خطوط القياس لهذا الغرض. يمكن إجراء المعايرة التقريبية من خلال وجود مولد قياس أو جهاز إرسال بنطاق تردد سلس.

أرز. 20. خاصية الرنين لمقياس تردد الرنين

أثناء القياسات، يتم إدخال مقياس التردد أو عنصر الاقتران الخاص به إلى منطقة الإشعاع للمصدر قيد الدراسة. من خلال تحديد موضعها النسبي، يتم إنشاء اتصال بحيث تكون إبرة المؤشر عند الرنين في منتصف مقياسها تقريبًا.

إذا كانت حساسية مقياس التردد منخفضة، فمن الضروري تعزيز الاتصال بمصدر التذبذبات؛ وهذا يؤدي إلى تسطيح خاصية الرنين لمقياس التردد، مما يجعل من الصعب تسجيل حالة الرنين بدقة. لتقليل الأخطاء المحتملة، يتم استخدام طريقة العد المزدوج. بعد ضبط مقياس التردد تقريبًا على الرنين مع تغير التردد المقاس f x في السعة C 0، يتم فصل الدائرة أولاً في اتجاه واحد ثم في الاتجاه الآخر من تردد الرنين حتى يتم الحصول على نفس قراءة المؤشر (I 1-2) في حدود 50-70% تقريبًا من قيمة الرنين I m (الشكل 20). نظرًا لاستخدام المنحدرات الحادة لمنحنى الرنين، فمن الممكن تحديد ترددات ضبط الدائرة f 1 و f 2 المقابلة للتيار بدقة كبيرة. التردد المقاس f x = (f 1 + f 2)/2.

إذا كانت الاهتزازات قيد الدراسة غير جيبية فمن الممكن ضبط مقياس التردد على أحد التوافقيات. في هذه الحالة، سيكتشف مقياس التردد ضبطًا لعدد من الترددات الأخرى التي تعد مضاعفات تردد التذبذب الرئيسي. سيتم تحديد الأخير على أنه أدنى سلسلة من ترددات الرنين التي تم العثور عليها.

إذا كان المجال الكهرومغناطيسي المستحث في دائرة مقياس التردد غير كافٍ للتشغيل العادي لمؤشر الرنين، فيمكن إجراء القياس باستخدام طريقة التفاعل (الامتصاص، الامتصاص): يتم تحديد ضبط الرنين من خلال تأثير مقياس التردد على المولد الوضع الذي تمتص منه دائرة القياس بعض الطاقة. يتم إنشاء اتصال قوي إلى حد ما بين دوائر المولد ومقياس التردد ويتم تغيير إعداد الأخير بسلاسة. عند الرنين، يصل مكون التيار المستمر لتيار الأنود (أو المجمع) للمولد إلى الحد الأقصى، وينخفض ​​تيار مكون التيار المستمر لشبكة التحكم (أو القاعدة) بشكل حاد، وهو ما يمكن اكتشافه عن طريق توصيل عداد تيار مستمر حساس بأحد هذه الدوائر. لا يؤثر مقياس التردد على تردد التذبذبات المتولدة، لأنه أثناء الرنين يقدم مقاومة نشطة فقط في دائرة المولد.

مقياس تردد الرنين هو جهاز سلبي، حيث يعتمد تشغيله على امتصاص الطاقة من مصدر التردد المقاس. ولذلك، فهو غير مناسب لقياس تردد ضبط أجهزة الاستقبال الراديوية والدوائر المتذبذبة المعزولة بشكل مباشر. ومع ذلك، يمكن قياس تردد الموجة الحاملة لمحطة الراديو التي تم ضبط جهاز الاستقبال عليها بدقة تامة من خلال طريقة التفاعل. للقيام بذلك، يتم توصيل دائرة قياس التردد بدائرة هوائي جهاز الاستقبال عن طريق ملف اقتران مدرج في هذه الدائرة أو عن طريق الاقتراب من هوائي مغناطيسي. يتم تغيير إعداد مقياس التردد حتى يتم الحصول على الرنين، والذي يتم اكتشافه من خلال الانخفاض الحاد في حجم الإشارات الصوتية التي يعيد إنتاجها جهاز الاستقبال.