Merač frekvencie je elektrický merací prístroj určený na meranie frekvencií rôznych periodických kmitov, elektrických alebo mechanických.

Na klasifikáciu meračov frekvencie sa používa najmä princíp ich činnosti (meranie). Existujú merače frekvencie s priamym vyhodnocovaním a merače frekvencie, ktoré pracujú pomocou rôznych porovnávacích metód, napríklad rezonančné, heterodynové a elektronické počítacie merače frekvencie.

Na meranie mechanických vibrácií sa používajú hlavne vibrácie mechanické (analógové). frekvenčné počítadlá, ako aj elektrické zariadenia, ktoré sa používajú spolu s meničmi mechanických vibrácií na elektrické, alebo tieto funkcie plní samotný merač frekvencie.

Princíp činnosti najjednoduchšieho vibračného mechanického frekvenčného merača je založený na fenoméne rezonancie. Tento typ frekvenčného merača je séria kovových dosiek vystužených na jednom konci. Doštičky sú vyberané tak, že ich vlastné vibrácie sa postupne menia, čím vytvárajú akúsi vibračnú stupnicu. Vibrácie, ktoré ovplyvňujú merač frekvencie spôsobujú vibrácie platiny. Frekvencia vibrácií sa meria pomocou tej elastickej platne, ktorej vlastná frekvencia sa zhoduje s nameranou frekvenciou, čo spôsobuje jav rezonancie.

Na meranie frekvencie elektrických kmitov sa používajú rôzne elektronické merače frekvencie.

Ako príklad môžeme opísať princíp činnosti najjednoduchšieho merača frekvencie tejto triedy - elektromechanického. Rovnako ako vyššie opísaný mechanický merač frekvencie, aj toto zariadenie obsahuje množstvo elastických dosiek. Toto zariadenie je však doplnené o elektromagnet. Prichádzajúce elektrické vibrácie, ktoré je potrebné merať, spôsobujú vibrácie v elektromagnete, ktorý ich prenáša na sériu dosiek. Stanovenie frekvencie oscilácií potom pokračuje ako pri analógovom merač frekvencie.

Elektrodynamické merače frekvencie. Obsahujú špeciálny merací prvok - pomerový merač. Je naladený na určitú frekvenciu kmitov. V závislosti od toho, ako veľmi sa prichádzajúce vibrácie líšia od referenčnej frekvencie, prebieha meranie.

Merače frekvencie, okrem uvedených, ktoré sa používajú na meranie elektrických vibrácií, môžu navyše zahŕňať elektromagnetické a magnetoelektrické zariadenia. Nebudeme sa však zdržiavať popisom princípu ich fungovania.

Elektronické počítanie merač frekvencie, sa v poslednej dobe viac rozšírila. Princíp jeho fungovania je založený na počítaní počtu periód kmitania za nastavený časový úsek.

Na meranie kolísania rádiovej frekvencie sa používajú frekvenčné merače špeciálneho typu vĺn. To zahŕňa rôzne rezonančné, digitálne a heterodynové frekvenčné čítače. Všetky tieto zariadenia pracujú aj pomocou porovnávacej metódy počítania nameraných vibrácií.

Okrem toho všetko frekvenčné počítadlá možno rozdeliť na analógové a digitálne zariadenia. V prvom prípade sa informácie zobrazujú klasickým spôsobom „mierka a ukazovateľ“, v druhom - pomocou digitálneho displeja.

Frekvenčný merač je zariadenie určené na meranie frekvencie periodického procesu v spektre signálu, ako aj na zistenie frekvencií harmonických prvkov spektra signálu.

Merače frekvencie sa delia podľa spôsobu, akým sa merania vykonávajú. Tento typ zahŕňa priame vyhodnocovacie zariadenia, ako sú analógové, a komparatívne vyhodnocovacie zariadenia, ako sú rezonančné, heterodynové a elektronické frekvenčné čítače.

Líšia sa fyzikálnym významom určovanej veličiny: sínusové kmity sa skúmajú pomocou analógových prístrojov; frekvencie harmonických prvkov sú určené heterodynovými, rezonančnými a vibračnými frekvenčnými meračmi; Elektronické počítacie a kondenzátorové zariadenia sa používajú na štúdium diskrétnych javov.

Existuje tiež rozdelenie týkajúce sa konštrukcie merača frekvencie. Zariadenia môžu byť namontované na paneli, prenosné alebo stacionárne konštrukcie.

Merače frekvencie sú určené na elektrické a rádiové meracie práce, preto ich možno považovať za elektrické merače frekvencie a merače rádiovej frekvencie. Elektrické merače frekvencie zahŕňajú analógové merače frekvencie rôznych systémových riešení, vibrácie, kondenzátory, elektronické počítadlá frekvencie; rádiové merače frekvencie - rezonančné, heterodynové, kondenzátorové, elektronické počítacie merače frekvencie.

Analógové číselníkové merače frekvencie sú rozdelené podľa meracieho zariadenia, ktoré je v nich zahrnuté: elektrodynamické, elektromagnetické, magnetoelektrické.

Frekvenčné merače tohto typu boli vyvinuté na základe použitia frekvenčne závislého obvodu, charakterizovaného interakciou impedančného modulu vzhľadom na frekvenciu. Analógové zariadenie má merací mechanizmus, ktorým je hlavne pomerový merač. Pomerový merač je zariadenie s dvoma ramenami, signál, ktorý sa má určiť, sa prijíma na jednom ramene, ktoré prechádza obvodom nezávislým od frekvencie, signál sa prijíma na druhom ramene cez obvod závislý od frekvencie. Logometer je tiež vybavený rotorom so šípkou, ktorý je v dôsledku interakcie magnetických tokov upevnený v polohe znázornenej pomerom prúdov vo vinutiach.

Vibračné (alebo jazýčkové) frekvenčné merače sa vzťahujú na zariadenia s mobilným komponentom prezentovaným vo forme sady elastických častí, ako sú jazýčky alebo platne. Pohyblivé časti sú zahrnuté do rezonančného kmitania v dôsledku vystavenia striedavému magnetickému alebo elektrickému poľu.

Heterodynné frekvenčné merače sú vyvinuté na princípe štúdia porovnávania medzi frekvenciami vstupného signálu a frekvenciou laditeľného oscilátora - lokálneho oscilátora, metódou zero beat.
Prevádzkové podmienky sú rovnaké ako pri merači rezonančnej frekvencie popísanom nižšie.

Merače rezonančnej frekvencie vznikajú zvážením porovnávacích charakteristík frekvencie vstupného signálu a vlastnej rezonančnej frekvencie laditeľného rezonátora, ktorým môže byť oscilačný obvod, úsek vlnovodu ako objemový rezonátor alebo štvrťvlnový úsek. riadku.

Reťazec činnosti je nasledujúci: riadený signál prechádzajúci cez vstupné obvody sa posiela do rezonátora, po príchode do rezonátora sa signál prechádzajúci detektorom posiela do indikačného zariadenia, napríklad galvanometra. Frekvenčný merač môže byť vybavený zosilňovačmi, ktoré zvyšujú citlivosť frekvenčného merača. Rezonátor sa nastavuje pomocou operátora vzhľadom na maximálnu hodnotu indikátora a frekvencia sa počíta vzhľadom na ladiaci volič.
Elektronické frekvenčné počítadlá sú veľmi široko používané, pretože majú široký rozsah frekvencií od zlomkov hertzov až po desiatky megahertzov. Pre zvýšenie dosahu na stovky megahertzov a desiatky gigahertzov je merač frekvencie vybavený pomocnými jednotkami, ktoré sú charakterizované ako frekvenčné deličy a frekvenčné nosiče. Elektronické frekvenčné počítadlá sa tiež vyznačujú všestrannosťou a pomerne vysokou presnosťou. Frekvenčné počítadlá tohto typu môžu merať periódu pohybu impulzov, sledovať intervaly záťaže, ktoré vznikajú medzi impulzmi, a študovať interakciu dvoch "frekvencií. Ich použitie ako počítadiel počtu impulzov je známe. Elektronické frekvenčné počítadlá môžu pracovať kombináciou niekoľkých meraní metódy, napríklad heterodynové a elektronické počítacie metódy, pričom sa výrazne rozširuje rozsah merania, čím sa vytvára určenie nosnej frekvencie impulzne modulovaných signálov.

Najjednoduchší merač frekvencie je vyrobený pomocou logických prvkov jedného mikroobvodu, zariadenie tohto typu sa používa na meranie frekvencie striedavého napätia v rozsahu od 20 Hz do 20 kHz. V tomto zariadení zohráva úlohu vstupného prvku Schmittova spúšť, ktorá transformuje sínusové striedavé napätie na vstupe na pravouhlé impulzy rovnakej frekvencie. Aby spúšťač fungoval, je potrebná určitá amplitúda vstupného signálu, ktorá by nemala prekročiť prahovú hodnotu. Stupnica merača frekvencie je nastavená ako spoločná pre všetky meracie rozsahy a takmer jednotná. Je potrebné nastaviť počiatočnú hranicu a konečnú hranicu stupnice vzhľadom na všetky rozsahy, hlavne ide o podrozsah 20-200 Hz, pod ktorým sú orientované frekvenčné hranice ďalších dvoch podrozsahov. Pre podrozsah 200-2000 Hz sa výsledok merania získaný pomocou stupnice zvýši 10-krát a pre podrozsah 20 kHz je nárast 100-krát.

Na zvýšenie citlivosti frekvenčného merača sa používa zavedenie pomocného zosilňovača vstupného signálu, ktorým môže byť polovodičový tranzistor s nízkym výkonom alebo analógový mikroobvod vo forme trojstupňového zosilňovača pre video kanály televíznych prijímačov, charakterizovaný prítomnosťou vysokého zisku. Frekvencia môže mať sínusové, štvorcové, pílové kmity, ako aj kmity iných typov. Oscilácie prechádzajúce cez prvý kondenzátor sú prijímané na vstupe mikroobvodu, potom je výstup zosilnený mikroobvodom cez druhý kondenzátor a oscilácie sú odosielané na vstup Schmittovej spúšte. Ďalší kondenzátor je zahrnutý na elimináciu vnútornej negatívnej spätnej väzby, ktorá znižuje zosilňovacie charakteristiky čipu.

Frekvenčný merač na meranie SWR je určený na zisťovanie výkonových hodnôt, v prípade priamej odrazenej vlny je zobrazovaný ukazovacími zariadeniami s osvetlenou stupnicou. Frekvenčný merač tohto typu pracuje v režime kalibrácie a určovania v dôsledku tlmenia indikátora, pričom meria kolísavé signály. Prístroj je kombináciou dvoch meračov frekvencie, jeho zadný panel je vybavený dvomi pármi konektorov, pričom jeden pár je zameraný na meranie SWR a výkonu vo frekvenčnom rozsahu 1,8-160 MHz, druhý pár je určený pre rozsah 140-525 MHz.

Merač frekvencie založený na zvukovej karte je určený na meranie frekvencie zvukového signálu, ktorý je priamo privádzaný na lineárny vstup zvukovej karty.

Vibračné a analógové merače frekvencie sa používajú ako regulátory napájacej siete. Heterodynné frekvenčné merače sa používajú na vytváranie a monitorovanie nastavení, prevádzky, na ovládanie transceiverov a na meranie nosnej frekvencie modulovaných signálov. Elektronické počítacie frekvenčné merače slúžia na údržbu, nastavovanie a diagnostiku rádioelektronických zariadení rôznych typov, slúžia tiež na sledovanie prevádzkových stavov rádiových systémov a technologických procesov. Merače rezonančnej frekvencie sa používajú na konfiguráciu, údržbu, ako aj na monitorovanie činnosti transceiverov a určovanie nosnej frekvencie modulovaných signálov.

T t alebo frekvenciu fzap = 1/T.

Meraný signál (predpokladajme sínusový tvar, obr. 4.3, A) sa privádza na vstup A a cez nastaviteľný atenuátor AT prichádza na vstup tvarovača F a. Na jeho výstupe sa vytvorí sekvencia krátkych impulzov s opakovacou frekvenciou rovnou nameranej frekvencii fx.

Táto sekvencia impulzov prichádza na jeden zo vstupov dočasného voliča BC. Jeho ďalší vstup cez automatizačnú jednotku BA prijíma sekvenciu pravouhlých riadiacich impulzov, ktorých trvanie je určené časovým intervalom počítania Tcount

Tieto impulzy sú tvorené z napätia referenčného kremenného oscilátora CG delením jeho frekvencie vo frekvenčnom deliči DF (obr. 4.3, d). S deliacim koeficientom n je to hodnota intervalu počítania

Počítadlo impulzov počíta impulzy, ktoré prešli voličom času N SCH. V bloku displeja BI určí sa nameraná frekvencia

,

a výsledná hodnota sa zobrazí na bloku displeja.

15. Princíp činnosti elektronického frekvenčného merača pri meraní periódy

Metóda diskrétneho počítania je založená na určení (počítaní) počtu cyklov periodického signálu počas určitého spočítateľného nastaviteľného časového intervalu. Táto metóda umožňuje riešiť aj inverzný problém, teda meranie časových intervalov určením počtu špeciálne generovaných počítacích impulzov v meranom časovom intervale.

Povedzme, že existuje časový interval T, sekvencia krátkych impulzov s periódou opakovania t alebo frekvencia fzap = 1/T

Tieto impulzy sa nazývajú plniace impulzy a frekvencia sa nazýva plniaca frekvencia fzap. Počet impulzov spadajúcich do časového intervalu je N.

Korešpondencia medzi týmito parametrami môže byť zapísaná ako výraz:

Signál zo vstupu B cez atenuátor A T podávané do tvarovača F B, kde sa vytvorí sekvencia impulzov, kde sa vytvorí sekvencia impulzov s periódou rovnou meranej perióde Tx a na výstupe bloku automatizácie BA– trvanie riadiaceho impulzu Tx. V tomto prípade je prepínač na vstupe BA v polohe TB.

Vynásobením alebo delením frekvencie referenčného kryštálového oscilátora KG v časovej základni BV vytvorí sa sled krátkych počítacích impulzov s periódou. Tieto impulzy sú tiež tzv časové pečiatky s periódou (frekvenciou).

N čítacích impulzov, ktoré prešli voličom času počas doby počítania, sa prepočíta na hodnotu meranej periódy a výsledok sa zobrazí na čítacom zariadení. Hodnotu periódy počítania impulzov (časových značiek) je možné nastaviť príslušným diskrétnym prepínačom.

Ak je spínač na vstupe automatizačnej jednotky nastavený do polohy T B10, potom sa v procese merania periódy môže vykonať
spriemerovanie série nameraných hodnôt, ktoré sa dosiahne dodatočným delením frekvencie meraného signálu (prípadne vynásobením meranej periódy) k raz. Potom s napočítaným počtom počítacích impulzov N a periódou t bude hodnota meranej periódy.

16. Všeobecné informácie o prístrojoch na štúdium tvaru a spektra nelineárnych skreslení signálu

Osciloskop - Ide o elektronické zariadenie, ktoré má kanál y - vertikálne vychyľovanie, kanál x - (časová os) horizontálne vychyľovanie a pomocný kanál z - kanál osvetlenia lúča.

Spektrálny analyzátor (AS) je citlivé selektívne zariadenie určené na určenie frekvenčných zložiek signálu, t.j. amplitúdové spektrum.

Modulačný merač- meracie zariadenie určené na určenie charakteristík modulovaného rádiového signálu - koeficient amplitúdovej modulácie a (alebo) frekvenčná odchýlka.

17. Bloková schéma univerzálneho osciloskopu

Katódová trubica(CRT) určuje princíp činnosti zariadenia a parametre a možnosti použitia do značnej miery závisia od jeho vlastností osciloskop všeobecne. Osciloskopy používajú hlavne CRT s riadením elektrostatického lúča.

Princíp zobrazenia priebehu napätia na obrazovke trubica osciloskopu Vo všeobecnosti to možno znázorniť nasledovne.

Testované napätie je funkciou času, zobrazené v pravouhlých súradniciach pomocou grafu u = f (t ). Dva páry CRT dosiek vychyľujú elektrónový lúč v dvoch vzájomne kolmých smeroch, ktoré možno považovať za súradnicové osi. Preto na pozorovanie skúmaného napätia na obrazovke CRT je potrebné, aby bol lúč vychyľovaný pozdĺž horizontálna osúmerne času a podľa vertikálna os- úmerné študovanému napätiu (v každom okamihu).

Na tento účel sa na horizontálne vychyľovacie dosky privedie pílovité napätie, ktoré spôsobí, že sa lúč horizontálne pohybuje konštantnou rýchlosťou zľava doprava a rýchlo sa vracia späť. Vzdialenosť prejdená lúčom pozdĺž horizontálnej osi je úmerná času.

Sledované napätie je aplikované na vertikálne vychyľovacie dosky, a preto poloha lúča v každom časovom okamihu jednoznačne zodpovedá hodnote sledovaného signálu v danom okamihu. Počas pôsobenia pílového napätia lúč kreslí krivku sledovaného signálu. Obraz pozorovaný na obrazovke je tzv oscilogram .

Vertikálny kanál Y, alebo signálový kanál, je navrhnutý tak, aby prenášal napätie zdroja skúmaného signálu na vstup vertikálnych vychyľovacích dosiek CRT.

Horizontálny kanál X, alebo sweep channel, slúži na vytvorenie a prenos napätia, ktoré spôsobuje horizontálny pohyb lúča, prevažne úmerný času.

Kanál na ovládanie jasu Z určený na prenos zo vstupu Z na riadiacu elektródu signálov CRT, ktoré modulujú jas žiary.

18. Účel kanálu Y univerzálneho osciloskopu, základné parametre kanála

Vstupné zariadenie (Atenuátor)– upraví signál na úroveň uvedenú v technických špecifikáciách, úpravu vykoná sám operátor.

Predzosilňovač (sledovač vysielača):

1. Zosilňuje signál

2. Keď signál príde, vygeneruje synchronizačný impulz

3. Zosúladí výstup R s nízkoimpedančným vstupom oneskorovacej linky

Odkladacia linka oneskoruje signál až o 140 μs, čo zaisťuje príjem neskresleného signálu na obrazovke.

Vertikálny vychyľovací zosilňovač (VDA) ktorý zosilní signál na nastavenú hodnotu.

Kanál Y sa používa na rozšírenie skúmaného signálu v amplitúde(určené na prenos napätia zdroja skúmaného signálu na vstup vertikálne vychyľujúcich dosiek CRT.)

Klasifikácia

• Podľa metódy merania - priame vyhodnocovacie zariadenia (napríklad analógové) a porovnávacie zariadenia (napríklad rezonančné, heterodynové, elektronické počítanie).
• Podľa fyzikálneho významu meranej veličiny - na meranie frekvencie sínusových kmitov (analógové), meranie frekvencií harmonických zložiek (heterodyn, rezonancia, vibrácie) a meranie frekvencie diskrétnych dejov (elektronické počítanie, kondenzátor).
• Podľa dizajnu (dizajnu) - panelové, prenosné a stacionárne.
• Podľa oblasti použitia sú merače frekvencie zaradené do dvoch veľkých tried meracích prístrojov - elektrické meracie prístroje a rádiové meracie prístroje. Treba poznamenať, že hranica medzi týmito skupinami zariadení je veľmi transparentná.
  • Do skupiny elektrických meracích prístrojov patria analógové číselníkové merače frekvencie rôznych systémov, merače vibrácií a čiastočne aj kondenzátorové a elektronické počítacie frekvenčné merače.
  • Do skupiny rádiových meracích prístrojov patria rezonančné, heterodynové, kondenzátorové a elektronické frekvenčné čítače.

Elektronické frekvenčné počítadlá

• Princíp činnosti elektronických frekvenčných čítačov (ECF) je založený na počítaní počtu impulzov generovaných vstupnými obvodmi z periodického signálu ľubovoľného tvaru za určitý časový interval. Časový interval merania sa nastavuje aj počítaním impulzov odoberaných z interného kremenného oscilátora ESC alebo z externého zdroja (napríklad frekvenčného etalónu). ESC je teda porovnávacie zariadenie, ktorého presnosť merania závisí od presnosti referenčnej frekvencie.
• ESC je najbežnejším typom meračov frekvencie vďaka svojej všestrannosti, širokému frekvenčnému rozsahu (od zlomkov hertzov až po desiatky megahertzov) a vysokej presnosti. Na zvýšenie dosahu na stovky megahertzov - desiatky gigahertzov sa používajú ďalšie bloky - frekvenčné deličy a frekvenčné nosiče.
• Väčšina ESC umožňuje okrem frekvencie merať aj periódu opakovania impulzov, časové intervaly medzi impulzmi, pomer dvoch frekvencií a možno ich použiť aj ako počítadlá počtu impulzov.
• Niektoré ESC (napríklad Ch3-64) kombinujú metódy elektronického počítania a heterodynového merania. To nielen zväčšuje rozsah merania, ale tiež umožňuje určiť nosnú frekvenciu impulzne modulovaných signálov, čo nie je možné jednoduchou metódou počítania.
• ÚČEL:údržba, nastavovanie a diagnostika rádioelektronických zariadení na rôzne účely, monitorovanie prevádzky rádiových systémov a technologických procesov
• PRÍKLADY: Ch3-33, Ch3-54, Ch3-57, F5137, Ch3-84

Merače rezonančnej frekvencie

Princíp činnosti meračov rezonančnej frekvencie je založený na porovnávaní frekvencie vstupného signálu s vlastnou rezonančnou frekvenciou laditeľného rezonátora. Ako rezonátor možno použiť oscilačný obvod, úsek vlnovodu (dutinový rezonátor) alebo štvrťvlnový úsek vedenia. Riadený signál je privádzaný do rezonátora cez vstupné obvody, z rezonátora je signál privádzaný cez detektor do indikačného zariadenia (galvanometer). Na zvýšenie citlivosti používajú niektoré frekvenčné počítadlá zosilňovače. Operátor nastaví rezonátor podľa maximálnej hodnoty indikátora a počíta frekvenciu pomocou ladiaceho kolieska.

• ÚČEL: konfigurácia, údržba, riadenie činnosti transceiverov, meranie nosnej frekvencie modulovaných signálov
• PRÍKLADY: Ch2-33, Ch2-34, Ch2-45, Ch2-55

Heterodynné merače frekvencie

Princíp činnosti heterodynových frekvenčných meračov je založený na porovnávaní frekvencie vstupného signálu s frekvenciou laditeľného pomocného oscilátora (heterodyn) pomocou tzv. metóda zero beat, postup obsluhy je podobný práci s meračmi rezonančnej frekvencie.

• ÚČEL: podobne ako čítače rezonančnej frekvencie
• PRÍKLADY: Ch4-1, Ch4-22, Ch4-23, Ch4-24, Ch4-25

Kondenzátorové merače frekvencie

Elektronické kondenzátorové frekvenčné merače sa používajú na meranie frekvencií v rozsahu od 10Hz do 1MHz. Princíp takýchto meračov frekvencie je založený na striedavom nabíjaní kondenzátorov z batérie s jej následným vybíjaním pomocou magnetoelektrického mechanizmu. Tento proces sa vykonáva s frekvenciou rovnajúcou sa nameranej frekvencii, pretože prepínanie sa vykonáva pod vplyvom samotného testovaného napätia. Počas jedného cyklu pretečie magnetoelektrickým mechanizmom náboj Q =CU, preto sa priemerný prúd pretekajúci indikátorom bude rovnať I_avg=Qf_x=CUf_x. Údaje magnetoelektrického ampérmetra sa teda ukážu ako úmerné nameranej frekvencii. Hlavná znížená chyba takýchto meračov frekvencie leží v rozmedzí 2-3%.

• ÚČEL: nastavenie a údržba nízkofrekvenčných zariadení
• PRÍKLADY: F5043

Vibračné (jazýčkové) frekvenčné merače

Ide o zariadenie s pohyblivou časťou v podobe sústavy pružných prvkov (doštičiek, jazýčkov) nastavených do rezonančných vibrácií pri pôsobení striedavého magnetického alebo elektrického poľa.

• ÚČEL: monitorovanie napájania
• PRÍKLADY: B80, B87

Analógové merače frekvencie

Analógové merače frekvencie sú podľa použitého meracieho mechanizmu elektromagnetických, elektrodynamických a magnetoelektrických systémov. Ich činnosť je založená na použití frekvenčne závislého obvodu, ktorého impedančný modul závisí od frekvencie. Meracím mechanizmom je spravidla pomeromer, na jedno rameno ktorého je meraný signál privádzaný frekvenčne nezávislým obvodom a do druhého frekvenčne závislým obvodom, rotor pomerového merača s ukazovateľom, napr. výsledkom interakcie magnetických tokov, je nastavený do polohy v závislosti od pomeru prúdov vo vinutiach. Existujú analógové merače frekvencie, ktoré fungujú na rôznych princípoch.

• ÚČEL: monitorovanie napájania
• PRÍKLADY: D416, E353, Ts1736, M800, S 300 M1-1

Mená a označenia

• Zastarané mená
  • Merač vĺn- pre rezonančné a heterodynové merače frekvencie
  • Hertzmeter- pre panelové analógové a jazýčkové frekvenčné merače
• Na označenie typov elektrických (nízkofrekvenčných) meračov frekvencie sa tradične používa priemyselný systém označovania, v ktorom sú zariadenia označené v závislosti od systému (základný princíp činnosti)
  • IN xx - merače frekvencie vibrácií
  • D xx - zariadenia elektrodynamického systému
  • E xx - zariadenia elektromagnetického systému
  • M xx - zariadenia magnetoelektrického systému
  • C xx - zariadenia usmerňovacieho systému
  • F xx, SCH xx - elektronické systémové zariadenia
  • N xx - záznamové zariadenia
• Rádiofrekvenčné počítadlá sú označené podľa GOST 15094
  • Ch2- xx - merače rezonančnej frekvencie
  • Ch3- xx, RF3- xx - Elektronické počítadlá frekvencie
  • Ch4- xx - merače frekvencie heterodynu, kondenzátora a mostíka

Základné normalizované charakteristiky meračov frekvencie

• Meraný frekvenčný rozsah
• Prípustná chyba merania (pre elektrické merania - trieda presnosti)
• Pre ESC - frekvenčná nestabilita kremenného oscilátora

Literatúra

• Príručka elektrických meracích prístrojov; Ed. K.K. Ilyunina - L.: Energoatomizdat,
• Príručka rádiových meracích prístrojov: V 3 zväzkoch; Ed. V. S. Násonová - M.: Sov. rádio,

Regulačná a technická dokumentácia

• GOST 8.567-99 GSI. Meranie času a frekvencie. Pojmy a definície
• GOST 7590-93 Analógové indikačné elektrické meracie prístroje priameho pôsobenia a ich pomocné časti. Časť 4. Špeciálne požiadavky na merače frekvencie
• GOST 7590-78 Analógové indikačné elektrické meracie prístroje na meranie frekvencie. Všeobecné technické podmienky
• GOST 22335-85 Elektronické počítadlá frekvencie. Technické požiadavky, skúšobné metódy
• GOST 22261-94 Prístroje na meranie elektrických a magnetických veličín. Všeobecné technické podmienky
• GOST 8.422-81 GSI. Frekvenčné počítadlá. Metódy a prostriedky overovania
• GOST 12692-67 Rezonančné merače frekvencie. Metódy a prostriedky overovania
• OST 11-272.000-80 Merač rezonančnej frekvencie. Hlavné nastavenia
• MI 1835-88 Elektronické počítadlá frekvencie. Metóda overovania

Najdôležitejšou charakteristikou periodických procesov je frekvencia, ktorá je určená počtom úplných cyklov (periód) kmitov za jednotku časového intervalu. Potreba meranie frekvencie vzniká v mnohých oblastiach vedy a techniky a najmä často v rádiovej elektronike, ktorá pokrýva rozsiahlu oblasť elektrických oscilácií od infra-nízkych po ultravysoké frekvencie vrátane.

Na meranie frekvencie napájacích zdrojov elektrických rádiových zariadení sa používajú elektromagnetické, elektro- a ferodynamické merače frekvencie s priamym hodnotením na stupnici pomerového merača, ako aj ladiace frekvenčné merače. Tieto prístroje majú úzke meracie limity, typicky v rozmedzí +-10 % jednej z nominálnych frekvencií 25, 50, 60, 100, 150, 200, 300, 400, 430, 500, 800, 1000, 1500 a 2400 Hz a pracovať pri menovitom napätí 36, 110, 115, 127, 220 alebo 380 V.

Veľmi nízke frekvencie (menej ako 5 Hz) možno približne určiť spočítaním počtu úplných periód oscilácií počas pevne stanoveného časového obdobia, napríklad pomocou magnetoelektrického zariadenia pripojeného k skúmanému obvodu a stopiek; požadovaná frekvencia sa rovná priemernému počtu periód kmitania ihly nástroja za 1 s. Nízke frekvencie možno merať voltmetrovou metódou, mostíkovou metódou a tiež porovnaním s referenčnou frekvenciou pomocou akustických úderov alebo osciloskopu s elektrónovým lúčom. Merače frekvencie založené na metódach nabíjania a vybíjania kondenzátora a diskrétnych metód počítania pracujú v širokom rozsahu nízkych a vysokých frekvencií. Na meranie vysokých a ultravysokých frekvencií (od 50 kHz a viac) sa používajú merače frekvencie založené na rezonančných a heterodynových metódach. Pri mikrovlnných frekvenciách (od 100 MHz a vyššie) je široko používaná metóda priameho odhadu vlnovej dĺžky elektromagnetických kmitov pomocou meracích čiar.

Ak majú skúmané kmity iný tvar ako sínusový, potom sa spravidla meria frekvencia základnej harmonickej týchto kmitov. Ak je potrebné analyzovať frekvenčné zloženie komplexnej vibrácie, potom sa používajú špeciálne zariadenia - analyzátory frekvenčného spektra.

Moderná meracia technika umožňuje merať vysoké frekvencie s relatívnou chybou až 10 -11; to znamená, že frekvenciu približne 10 MHz možno určiť s chybou nie väčšou ako 0,0001 Hz. Kremenné, molekulárne a atómové oscilátory sa používajú ako zdroje vysoko stabilných referenčných frekvencií a oscilátory s ladičkou sa používajú v oblasti nízkych frekvencií. Metódy stabilizácie frekvencie používané vo vysielacích staniciach umožňujú udržiavať frekvenciu s relatívnou chybou najviac 10 -6, takže ich nosné frekvencie možno úspešne použiť ako referenčné frekvencie pri meraní frekvencií. Okrem toho sa prostredníctvom rozhlasových staníc Štátnej časovej a frekvenčnej služby ZSSR periodicky prerušujú oscilácie množstva štandardných frekvencií (100 a 200 kHz, 2,5; 5; 10 a 15 MHz), ktoré predstavujú nemodulovanú nosnú frekvenciu. zásoba volacích značiek a presných časových signálov sa pravidelne prenáša.

V mnohých prípadoch rádiotechnickej praxe môže byť pri meraní nízkych frekvencií povolená chyba až 5-10% a pri meraní vysokých frekvencií až 0,1-1%, čo zjednodušuje požiadavky na obvod a konštrukciu. používané frekvenčné merače.

Meranie frekvencie voltmetrom

Najjednoduchšia je nepriama metóda merania frekvencie, založená na závislosti odporu reaktívnych prvkov na frekvencii prúdu, ktorý nimi preteká. Možná schéma merania je znázornená na obr. 1.

Ryža. 1. Obvod na meranie frekvencie pomocou voltmetra

Na zdroj frekvenčných kmitov F x je pripojený reťazec nereaktívneho odporu R a kondenzátora C s malými stratami, ktorých parametre sú presne známe. Vysokoodporový striedavý voltmeter V s hranicou merania blízkou hodnote vstupného napätia striedavo meria napätia U R a U C na prvkoch reťaze. Pretože U*R = I*R a U C = I/(2πF x C) (kde I je prúd v obvode), potom pomer U R /U C = 2πF x RC, ktorý nasleduje:

F x = 1/(2πRC) * U R /RC

Vstupný odpor V voltmetra musí byť aspoň 10-násobok odporu každého prvku v reťazci. Vplyv voltmetra sa však dá eliminovať, ak sa použije len ako indikátor rovnosti napätí U R a U C, dosiahnutého napríklad plynulou zmenou odporu R. Nameraná frekvencia je v tomto prípade určená jednoduchý vzorec:

F x = 1/(2πRC) ≈ 0,16/(RC),

a pri konštantnej kapacite kondenzátora C môže byť premenlivý odpor R vybavený stupnicou s hlásením v hodnotách F x.

Odhadnime možné poradie nameraných frekvencií. Ak má odpor R maximálny odpor RM = 100 kOhm, potom pri C = 0,01 μF, 1000 a 100 pF bude horná hranica merania 160, 1600 a 16000 Hz. Pri výbere RM = 10 kOhm a rovnakých hodnôt kapacity sa tieto limity budú rovnať 1600 Hz, 16 a 160 kHz. Účinnosť metódy závisí od presnosti výberu nominálnych hodnôt a kvality prvkov reťazca RC.

Kapacitné merače frekvencie

Pre praktické účely sú najvhodnejšie merače frekvencie s priamou indikáciou, ktoré umožňujú nepretržité pozorovanie frekvencie skúmaných vibrácií na stupnici číselníka. Patria sem predovšetkým kapacitné merače frekvencie, ktorých činnosť je založená na meraní priemernej hodnoty nabíjacieho alebo vybíjacieho prúdu referenčného kondenzátora periodicky dobíjaného napätím meranej frekvencie f x. Tieto prístroje sa používajú na meranie frekvencií od 5-10 Hz do 200-500 kHz. S prijateľnou chybou merania približne 3-5% je možné ich vykonávať pomocou jednoduchých schém, ktorých jedna z možností je znázornená na obr. 2. Tranzistor T1 pracujúci v spínacom režime je tu riadený frekvenčným napätím f x, ktoré je na jeho bázu privádzané zo vstupného potenciometra R1. Pri absencii vstupného signálu je tranzistor T1 otvorený, pretože jeho základňa je pripojená cez odpory R3 a R2 k zápornému pólu zdroja energie. V tomto prípade sa vytvorí pokles napätia U na rezistore R5 deliča R5, R2; ten je v dôsledku prítomnosti veľkého kapacitného kondenzátora C2 pevný ako napájacie napätie tranzistorovej kaskády a pri rýchlych periodických zmenách v režime tranzistora sa takmer nemení. Pri inštalácii prepínača IN v polohe „U-“ tvorí And meter zapojený do série s prídavným rezistorom R6 voltmeter, ktorý meria konštantné napätie U na kondenzátore C2, ktoré sa udržiava na určitej úrovni, napríklad 15 V, pomocou orezávacieho rezistora R2. Namiesto diskutovaného štandardného obvodu možno úspešne použiť parametrickú stabilizáciu napätia na zenerovej dióde, ktorá nevyžaduje systematické monitorovanie.

Ryža. 2. Obvod kapacitného frekvenčného merača

Pri kladnom polperióde vstupného napätia frekvencie f x sa tranzistor T1 uzavrie a napätie na jeho kolektore prudko vzrastie na hodnotu U; v tomto prípade sa jeden z kondenzátorov C rýchlo nabije na napätie blízke U, ktorého nabíjací prúd preteká meračom A a dióda D2. Počas záporného polcyklu sa tranzistor T1 otvorí, jeho odpor sa veľmi zníži, čo vedie k rýchlemu a takmer úplnému vybitiu kondenzátora C prúdom pretekajúcim cez diódu D1. Počas jednej periódy meranej frekvencie je množstvo elektriny odovzdané kondenzátoru počas nabíjania a ním uvoľnené počas vybíjania q ≈ CU. Pretože proces nabíjania a vybíjania sa opakuje s frekvenciou f x, potom je priemerná hodnota ja nabíjací prúd zaznamenaný meračom A, sa ukáže byť úmerné tejto frekvencii:

I = q*f x ≈ C*U*fx.

To umožňuje vybaviť merač lineárnou stupnicou, kalibrovanou priamo v hodnotách meraných frekvencií.

Ak je známy celkový vychyľovací prúd elektromera I a konštantné napätie U, potom pre danú hraničnú hodnotu meraných frekvencií f p musí mať kondenzátor kapacitu

C = I a /(U*fn).

Napríklad s hodnotami prvkov obvodu znázornených na obr. 2, Merač frekvencie je možné nastaviť tak, aby pracoval pri horných limitoch merania 100 Hz, 1, 10 a 100 kHz.

V tomto obvode prepínač na tranzistore T1 súčasne vykonáva funkcie zosilňovača-obmedzovača, vďaka čomu údaje merača frekvencie závisia len málo od tvaru vstupného napätia. Akékoľvek periodické vstupné napätie s amplitúdou približne 0,5 V a viac sa transformuje na impulzné napätie takmer obdĺžnikového tvaru s konštantnou amplitúdou U f, ktoré napája merací (počítací) obvod frekvenčného merača. Kondenzátor C3, skratový meter, vyhladzuje vlnenie jeho ihly pri meraní najnižších frekvencií všeobecného rozsahu.

Trimrový rezistor R7, zapojený paralelne k meraču, slúži na korekciu stupnice frekvenčného merača počas jeho činnosti. V tomto prípade sa na vstup frekvenčného merača privádza napätie referenčnej frekvencie z meracieho generátora alebo zo siete striedavého prúdu (50 Hz) a nastavením odporu R7 sa ručička merača vychýli na príslušný dielik frekvenčnej stupnice. Toto nastavenie sa niekoľkokrát opakuje, pričom sa strieda s vyššie uvedeným nastavením napájacieho napätia U, realizovaným pomocou odporu R2.

Vstupné napätie menšie ako 0,3-0,5 V nemusí byť dostatočné na vypnutie tranzistora T1 počas väčšiny kladného polcyklu; potom sa kondenzátor C nestihne nabiť na napätie U a hodnoty merača frekvencie budú podhodnotené. Na zvýšenie citlivosti vstupného napätia na 20-50 mV elektronický spínač niekedy predchádza zosilňovací stupeň, vykonávaný podľa obvodu so spoločným emitorom.

Ak je vstupné napätie nadmerné, môže dôjsť k poškodeniu vstupného tranzistora; to vedie k potrebe zaradiť obmedzovacie alebo nastavovacie prvky na vstup, napríklad potenciometer R1 do obvodu na obr. 2. Vstupné napätie by sa malo zvyšovať postupne, pričom treba monitorovať údaje merača frekvencie, a keď sa tento po určitom intervale zvyšovania stabilizuje, možno odhadnúť frekvenciu f x. Vstupné napätie je užitočné sledovať, aby sa nastavilo na optimálnu úroveň pre daný merač frekvencie, napríklad 1,5 V. V tomto obvode to prebieha v polohe „U~“ prepínača B, keď merač s diódy D1, D2 a rezistor R4 tvoria striedavý voltmetrový prúd s limitom merania približne 3 V, ktorý riadi napätie odoberané z potenciometra R1.

Merače frekvencie vyrobené podľa obvodov podobných tomu, ktorý bol diskutovaný vyššie, poskytujú pomerne presné údaje iba pri vstupnom napätí, ktoré má tvar blízky napätiu (zvyčajne sínusovému) používanému počas ladenia a kalibrácie zariadenia. Univerzálne kapacitné merače frekvencie umožňujú merať frekvencie spojitých aj impulzných napätí ľubovoľného tvaru a polarity v širokom rozsahu frekvencií a vstupných napätí 1. V najvšeobecnejšom prípade ich funkčný obvod obsahuje nasledujúce komponenty zapojené do série: vstupný delič - prispôsobovací stupeň - zosilňovač - Schmittova spúšť - rozlišovací obvod s filtračnou diódou - pohotovostný multivibrátor - počítací obvod. Vstupný delič s vysokou impedanciou, zvyčajne stupňovitý, zvyšuje maximálne prípustné vstupné napätie na stovky voltov. Emitorový alebo zdrojový sledovač poskytuje zariadeniu vysokú vstupnú impedanciu, čím sa oslabuje jeho vplyv na testované obvody. Zosilňovač znižuje maximálne prípustné vstupné napätie na desiatky milivoltov. Ním zosilnené frekvenčné oscilácie f x periodicky spúšťajú Schmittov spúšťač, ktorý generuje pravouhlé impulzy s opakovacou frekvenciou f x .

Ryža. 3. Schéma univerzálneho kapacitného frekvenčného merača

Pretože trvanie týchto impulzov závisí od frekvencie a amplitúdy vstupného signálu, nie sú vhodné na presné meranie frekvencie. Preto sa pomocou diferenciačného RC obvodu každý pravouhlý spúšťací impulz premení na pár špicatých impulzov rôznych polarít. Jeden z týchto impulzov, vyskytujúci sa na zostupnej hrane pravouhlého impulzu, je filtrovaný diódou a druhý, zodpovedajúci stúpajúcej hrane pravouhlého impulzu klopného obvodu, sa používa na spustenie pohotovostného multivibrátora. Ten produkuje pravouhlé impulzy presne definovaného trvania a amplitúdy, ktorých frekvencia opakovania sa zjavne rovná f x. Výsledkom je, že počítací obvod s prepínateľnými kondenzátormi rôznych menovitých hodnôt, usmerňovacími prvkami a číselníkom zaisťuje meranie frekvencie f x s úplnou nezávislosťou odčítania od amplitúdy a tvaru vstupného napätia. Aby sa znížila chyba merania (nepresahujúca 1 % v najlepších vzorkách), optimálne trvanie impulzov multivibrátora je nastavené pri každom frekvenčnom limite, približne rovnajúcemu sa polovici periódy najvyššej frekvencie tohto limitu merania. Ak je univerzálny merač frekvencie napájaný zo siete striedavého prúdu, musí sa vykonať parametrická stabilizácia usmerneného napätia a ako referenčná hodnota pre stupnicu sa použije sieťová frekvencia 50 Hz alebo jej dvojnásobná hodnota 100 Hz (pulzačná frekvencia). korekcia.

V konkrétnych zariadeniach je uvažovaná funkčná schéma implementovaná v rôznych verziách. Na obr. Obrázok 3 ukazuje schému relatívne jednoduchého univerzálneho frekvenčného merača s hornými hranicami merania 200, 2000 a 20 000 Hz, v ktorom je možné merač použiť A s celkovým odchýlkovým prúdom 1-3 mA. Zariadenie obsahuje vstupný krokový delič R1-R3, zosilňovač na tranzistore T1, spúšť Schmitt na tranzistoroch T2 a T3, diferenciačný obvod C3, R13 s diódou D2, ktorá prepúšťa len impulzy kladnej polarity a záložný multivibrátor na tranzistoroch. T4, T5. Zvláštnosťou frekvenčného merača je absencia špeciálnych prvkov usmerňovača. AND meter je súčasťou jedného z ramien multivibrátora, ktorý sa otvára na pevný časový interval diferencovanými spúšťacími impulzmi a zaznamenáva priemernú hodnotu kolektorového prúdu úmernú frekvencii f x. Horné hranice meraní f p sú určené trvaním multivibračných impulzov, ktoré sa nastavujú výberom hodnôt kondenzátorov C4-C6 pomocou orezávacích odporov R18-R20. Pretože v tomto obvode sú všetky počítacie reťazce RC prepojené, mali by byť nastavené v nasledujúcom poradí: C4-R18, C5-R19 a C6-R20, po čom nasleduje opätovné nastavenie všetkých limitov pomocou rezistorov R18-R20.

Chyba merania frekvenčného merača je určená hlavne presnosťou nastavenia a stabilitou pohotovostného multivibrátora, preto je jeho napájacie napätie stabilizované odporom R12 a zenerovou diódou D1. Pomocou orezávacieho odporu R4 sa zvolí optimálne predpätie na základe tranzistora T1 (4-5 V). Ak existuje limit vysokofrekvenčného merania (napríklad do 200 kHz), na zvýšenie rýchlosti spúšte a multivibrátora je užitočné pripojiť malé kondenzátory (desiatky pikofaradov) paralelne s rezistormi R10 a R15.

Pretože zosilňovač na tranzistore T1 pracuje v režime obmedzenia amplitúdy, pri vstupnom napätí do 10-20 V sa zaobídete bez deliča vstupného napätia; V tomto prípade by mal byť na vstupe zapnutý obmedzovací odpor.

Elektronické počítacie (digitálne) merače frekvencie

Elektronické frekvenčné počítadlá sú vo svojich schopnostiach univerzálne zariadenia. Ich hlavným účelom je meranie frekvencie spojitých a impulzných kmitov, vykonávaných v širokom frekvenčnom rozsahu (od približne 10 Hz do 100 MHz) s chybou merania nie väčšou ako 0,0005%. Okrem toho umožňujú merať periódy nízkofrekvenčných kmitov, doby trvania impulzov, pomer dvoch frekvencií (periód) atď.

Prevádzka elektronických počítadiel frekvencie je založená na diskrétnom počítaní počtu impulzov prichádzajúcich za kalibrovaný časový interval do elektronického počítadla s digitálnym displejom. Na obr. Obrázok 4 zobrazuje zjednodušenú funkčnú schému zariadenia. Napätie meranej frekvencie f x v zariadení tvoriacom zosilňovač sa prevedie na sekvenciu unipolárnych impulzov opakovaných s rovnakou frekvenciou f x . Na tento účel sa často používa systém obmedzovacieho zosilňovača a Schmittovej spúšte, doplnený na výstupe o diferenciačný obvod a diódový obmedzovač (viď a obr. 3). Časový volič (elektronický spínač s dvoma vstupmi) odovzdáva tieto impulzy elektronickému počítadlu iba počas presne stanoveného časového intervalu Δt, určeného trvaním pravouhlého impulzu pôsobiaceho na jeho druhý vstup. Pri registrácii m impulzov počítadlom je nameraná frekvencia určená vzorcom

Napríklad, ak počas času Δt = 0,01 s je zaznamenaných 5765 impulzov, potom f x = 576,5 kHz.

Chyba merania frekvencie je určená najmä chybou kalibrácie zvoleného časového intervalu počítania. Hlavným komponentom v systéme na vytvorenie tohto intervalu je vysoko stabilný kremenný oscilátor, povedzme, s frekvenciou 100 kHz. Kmity, ktoré vytvára pomocou skupiny sériovo zapojených frekvenčných deličov, sa premieňajú na kmity s frekvenciami (f 0) 10 a 1 kHz, 100, 10, 1 a 0,1 Hz. ktoré zodpovedajú periódam (T 0) 0,0001; 0,001; 0,01; 0,1; 1 a 10 s (posledná jedna alebo dve z uvedených hodnôt f 0 a T 0 u niektorých meračov frekvencie chýbajú).

Kmity zvolenej (cez prepínač B2) frekvencie f 0 (číselná hodnota posledne menovanej je násobiteľom počtu čítačov) sa pomocou Schmittovej spúšte prevedú na pravouhlé oscilácie s opakovacou frekvenciou f 0. Pod ich pôsobením sa v riadiacom zariadení vytvorí intervalový impulz trvania Δt = T 0 = 1/f 0 striktne pravouhlého tvaru. Tento impulz spôsobí vynulovanie predchádzajúcich hodnôt počítadla a potom (s oneskorením niekoľkých mikrosekúnd) dorazí k voliču a otvorí ho na čas Δt, aby prešli impulzy s opakovacou frekvenciou f x. Po zatvorení voliča zaznamená indikátor počítadla počet ním prejdených impulzov m a nameranú frekvenciu určí podľa vzorca f x = m*f 0 .

Ryža. 4. Zjednodušená funkčná schéma elektronického počítacieho (digitálneho) frekvenčného merača

Ovládací obvod voliča je možné spustiť manuálne (stlačením tlačidla „Štart“); v tomto prípade riadiace zariadenie vyšle do voliča jeden impulz dĺžky Δt a počítadlo vygeneruje jednorazový výsledok merania s neobmedzeným časom indikácie. V režime automatického merania frekvencie sa impulzy časového relé periodicky opakujú a výsledky merania sa aktualizujú vo zvolených časových intervaloch.

Frekvenčný merač môže slúžiť ako zdroj kmitov množstva referenčných frekvencií f 0, získaných pomocou kremenného oscilátora, multiplikátora a frekvenčných deličov a odoberaných zo špeciálneho výstupu. Rovnaké kmity, aplikované na vstup frekvenčného merača, môžu slúžiť na kontrolu správnosti odčítania merača.

Počítadlo merača frekvencie je zostavené zo 4-7 prepočítavaných desaťročí na spúšťacích obvodoch a digitálnych indikátoroch. Počet desaťročí určuje maximálny počet platných číslic (číslic) vo výsledkoch merania. Možná chyba počítania, nazývaná chyba diskrétnosti, je jedna jednotka najmenšej významnej číslice. Preto je žiaduce zvoliť časový interval počítania Δt, ktorý využíva maximálny počet číslic počítadla. Takže v príklade diskutovanom vyššie, s Δt = 0,01 s (fo = 100 Hz), štyri číslice počítadla a výsledok merania f x = 576,5 kHz + -100 Hz boli dostatočné na počítanie. Predpokladajme, že merania sa opakujú pri Δt = 0,1 s (f 0 = 10 Hz) a získame počet m = 57653 impulzov. Potom f x = 576,53 kHz ± 10 Hz. Ešte menšia chyba diskrétnosti (+-1 Hz) sa získa pri Δt = 1 s (v tomto prípade musí mať počítadlo aspoň šesť desaťročí).

Pri rozširovaní meracieho rozsahu frekvenčného merača smerom k vysokým frekvenciám je limitujúcim faktorom rýchlosť prepočtov desaťročí. Pri realizácii spúšťacích obvodov na vysokofrekvenčných kremíkových tranzistoroch (napríklad typ KT316A), ktoré majú dobu resorpcie náboja v báze približne 10 ns, môže horná hranica merateľnej frekvencie dosahovať desiatky megahertzov. V niektorých prístrojoch sa pri meraní vysokých frekvencií presahujúcich napr. 10 MHz tieto najprv prevedú na frekvenciu nižšiu ako 10 MHz (napr. frekvencia 86,347 MHz na frekvenciu 6,347 MHz), a to heterodynovou metódou (viď. ).

Faktor limitujúci spodnú hranicu meranej frekvencie je čas merania. Ak napríklad nastavíme najväčší časový interval počítania pre veľa meračov frekvencie na Δt = 1 s, tak keď počítadlo zaregistruje 10 impulzov, výsledkom merania bude frekvencia f x = 10 = +-1 Hz, t.j. Chyba merania môže dosiahnuť 10%. Na zníženie chyby povedzme na 0,01 % by bolo potrebné počítať impulzy za časový úsek Δt = 1000 s. Presné meranie frekvencií rovných 1 Hz alebo menej si vyžaduje ešte viac času. Preto je v elektronických frekvenčných počítadlách meranie veľmi nízkych frekvencií f x nahradené meraním periódy ich kmitania T x = 1/f x. Obvod na meranie periódy oscilácií sa vytvorí pri inštalácii spínača V 1 do polohy „Tx“ (obr. 4). Študované napätie po konverzii v Schmittovej spúšti pôsobí na riadiace zariadenie, v ktorom sa vytvorí pravouhlý impulz s trvaním T x, ktorý udržuje volič času v otvorenom stave; počas tejto doby počítadlo registruje impulzy generované osciláciami jednej z referenčných frekvencií f o, určených nastavením spínača AT 2. Pre počet m označených impulzov je meraná perióda

Napríklad pri m = 15625 a f 0 = 1000 Hz je perióda T x = 15,625 s, čo zodpovedá frekvencii f x = 1/T x = 0,054 Hz. Aby sa znížila ich chyba, je vhodné vykonávať merania na najvyššej možnej frekvencii f o (samozrejme s výnimkou preťaženia merača). Ak obdobie T x< 1 с (f x >1 Hz), potom môže byť rozumné použiť frekvenčné oscilácie f 0 rovné 1 alebo 10 MHz, získané po frekvenčných multiplikátoroch. V tomto prípade môže byť dolná hranica meraných frekvencií rozšírená na 0,01 Hz.

Meranie pomeru dvoch frekvencií f 1 / f 2 (f 1 > f 2) zodpovedá nastaveniu prepínačov B2 do polohy „Off“ a B1 do polohy „f x“. Na svorky „f o“ sa privádza napätie nižšej frekvencie f 2 a jeho perióda určuje časový interval počítania Δt. Frekvenčné napätie f 1 privádzané na vstup sa premieňa na impulzy, ktorých počet (m) zaznamená počítadlo za čas Δt = 1/f 2. Požadovaný pomer frekvencie f 1 / f 2 = m (s chybou až do jednotky). Je zrejmé, že táto metóda má zmysel nájsť pomer iba výrazne odlišných frekvencií.

Nevýhody elektronických frekvenčných počítadiel zahŕňajú zložitosť ich obvodov, značné rozmery a hmotnosť a vysoké náklady.

Oscilografické metódy merania frekvencie

Nameranú frekvenciu možno určiť porovnaním so známou referenčnou frekvenciou f o. Toto porovnanie sa najčastejšie robí pomocou katódového osciloskopu alebo tepových metód.

Katódové osciloskopy sa používajú na meranie frekvencií oscilácií primárne sínusových priebehov vo frekvenčnom rozsahu približne 10 Hz po hodnotu určenú horným limitom šírky pásma vychyľovacieho kanála; chyba merania sa prakticky rovná chybe kalibrácie zdroja kmitov (generátora) referenčnej frekvencie f 0 . Najčastejšie sa merania vykonávajú s vypnutým skenovaním osciloskopu pomocou schémy zapojenia znázornenej na obr. 5. Napätia meraných a známych frekvencií sa privádzajú priamo alebo cez zosilňovače na rôzne dvojice vychyľovacích dosiek CRT (podľa toho, na aký vstup osciloskopu tieto napätia vplývajú, budeme ich frekvencie označovať f x a f y). Ak sú tieto frekvencie vo vzájomnom vzťahu ako celé čísla, napríklad 1:1, 1:2, 2:3 atď., potom sa pohyb elektrónového lúča stane periodickým a na obrazovke sa pozoruje stacionárny obraz nazývaný Lissajousova postava. . Tvar tohto obrazca závisí od pomeru amplitúd, frekvencií a počiatočných fáz porovnávaných kmitov.

Ryža. 5. Schéma merania frekvencie metódou Lissajousovho obrázku

Na obr. Obrázok 6 ukazuje vytvorenie Lissajousovho obrazca, keď sú vychyľovacie dosky trubice vystavené dvom sínusovým osciláciám rovnakej frekvencie a rovnakých amplitúd, ale s rôznymi počiatočnými fázami. Tento obrazec má vzhľad naklonenej elipsy, ktorá sa pri fázových posunoch medzi kmitmi 0 až 180° stlačí do rovnej naklonenej čiary a pri fázových posunoch 90° a 270° sa stáča do kruhu (konvenčne predpokladať, že citlivosť na vychýlenie oboch párov dosiek je rovnaká). Ak amplitúdy napätia frekvencií f x a f y nie sú rovnaké, potom v druhom prípade namiesto kruhu bude na obrazovke pozorovaná elipsa s osami rovnobežnými s rovinami vychyľovacích dosiek.

Ryža. 6. Konštrukcia oscilogramu s pomerom porovnávaných frekvencií f x /f y = 1

Ak sa frekvenčný pomer f x / f y (alebo f y / f x) rovná dvom, potom má údaj na obrazovke tvar osmičky, ktorá sa pri počiatočných fázových posunoch 90 a 270° stiahne do oblúka. (Počiatočný fázový posun sa vždy vyhodnocuje vzhľadom na periódu vyššieho frekvenčného napätia). Z tabuľky znázornenej na obr. 7 je zrejmé, že čím väčšie je číslo zlomku charakterizujúceho pomer porovnávaných frekvencií, tým zložitejší je Lissajousov obrazec pozorovaný na obrazovke.

Počas merania sa frekvencia referenčného oscilátora f 0 (rovná sa f x alebo f y) plynulo mení, až kým sa na obrazovke neobjaví jedna z Lissajousových číslic najjednoduchšieho možného tvaru. Tento obrazec mentálne prekrížia priamky xx a y, rovnobežné s rovinami vychyľovacích dosiek X1, X2 a Y1, Y2, a vypočíta sa počet priesečníkov každej priamky s obrazcom. Pomer získaných čísel sa presne rovná pomeru frekvencií f x:f y za predpokladu, že nakreslené čiary neprechádzajú uzlovými bodmi obrazca alebo dotyčnice k nemu a tvar porovnávaných kmitov je blízky sínusoide. .

Ryža. 7. Čísla pozorované na obrazovke pri rôznych frekvenčných pomeroch f x / f y

Po určení pomeru f x:f y a znalosti jednej z frekvencií, napríklad f y, je ľahké nájsť druhú frekvenciu.

Predpokladajme, že pri známej frekvencii f y = 1000 Hz sa na obrazovke získa údaj z obr. 5. Z konštrukcie znázornenej na výkrese je zrejmé, že tento údaj zodpovedá pomeru frekvencií f x:f y = 3:4, z čoho f x = 750 Hz.

V dôsledku určitej nestability porovnávaných frekvencií je medzi nimi vytvorený celočíselný alebo zlomkovo-racionálny vzťah neustále porušovaný, čo vedie k postupnej zmene tvaru pozorovaného útvaru, ktorý postupne prechádza všetkými možnými fázovými stavmi. Ak zafixujeme čas Δt, počas ktorého obrazec prechádza celým cyklom fázových zmien (od 0 do 360°), potom môžeme vypočítať rozdiel medzi porovnávanými frekvenciami |f x - f y | = 1/Δt, ktorého znamienko sa dá ľahko určiť experimentálne miernou zmenou frekvencie f 0 . Pri vysokých frekvenciách aj veľmi malá nestabilita jednej z frekvencií spôsobuje také rýchle zmeny Lissajousovho čísla, že je nemožné určiť pomer frekvencií. To obmedzuje hornú hranicu merateľných frekvencií na približne 10 MHz.

Ryža. 8. Obvod na meranie frekvencie metódou kruhového snímania s moduláciou jasu

Keď celočíselný pomer porovnávaných frekvencií presiahne 8-10 alebo ich zlomkový pomer s číslami v menovateli alebo čitateli väčším ako 4-5, v dôsledku komplikácie Lissajousovho čísla sa zvyšuje možnosť chyby pri stanovení skutočného pomeru frekvencií. . Presné určenie relatívne veľkých celočíselných frekvenčných pomerov (až 30-50) je možné vykonať pomocou metódy kruhového skenovania s moduláciou jasu obrazu (obr. 8). V tomto prípade sa napätie nižšej frekvencie f 1 pomocou dvoch rovnakých fázovo deliacich RC obvodov premení na dve napätia rovnakej frekvencie, navzájom fázovo posunuté o 90°. Keď sa tieto napätia privedú na vstupy Y a X osciloskopu a pomer ich amplitúd sa nastaví pomocou rezistorov R a ovládačov zosilnenia kanálov Y a X, svetelný bod na obrazovke sa bude pohybovať pozdĺž krivky. blízko kruhu; ten je nastavený jasne viditeľný pomocou ovládania jasu. Na vstup modulátora M (alebo kanála Z) je privedené napätie vyššej frekvencie f 2, ktoré bude periodicky zvyšovať a znižovať intenzitu elektrónového lúča a tým aj jas jednotlivých úsekov snímacej krivky na obrazovke. . Pri celočíselnom pomere frekvencií f 2: f 1 = m, dosiahnutom zmenou jedného z nich, sa krivka pozorovaného kruhu stáva prerušovanou, pozostáva z f nehybné svietiace segmenty rovnakej dĺžky, oddelené tmavými intervalmi. Pri porušení celočíselného vzťahu sa pozoruje rotácia prerušovaného kruhu, pri vysokej rýchlosti sa kruh javí ako plný.

Uvažovaný spôsob je možné použiť aj na meranie frekvencie opakovania f p pulzných kmitov. V tomto prípade sa vykoná kruhové rozmietanie pomocou referenčného frekvenčného napätia f 0 a pomocou ovládania jasu sa nastaví viditeľné alebo neviditeľné v závislosti od polarity (zápornej alebo pozitívnej) impulzných oscilácií dodávaných do modulátora. Ten vytvorí v prvom prípade tmavé zlomy na skenovacej línii a v druhom prípade svetelné body. Plynulou zmenou frekvencie fo (z jej minimálnej možnej hodnoty) sa dosiahne jedna stacionárna alebo pomaly sa pohybujúca stopa impulzu na skenovacej linke s f p = f 0.

Frekvencia fp pulzných kmitov sa dá merať pomocou diagramu na obr. 5 pri privedení sínusového napätia referenčnej frekvencie f 0 na vstup X a impulzného napätia na vstup Y osciloskopu. Skenovacia frekvencia f 0 = f x sa postupne zvyšuje, počnúc od najnižšej hodnoty, až kým sa na obrazovke neobjaví celkom stabilný obraz jediného impulzu, ktorý nastane, keď f p = f 0 . Táto meracia technika eliminuje možnosť chyby, pretože na obrazovke bude pozorovaný jeden impulz pre iné, väčšie ako jednotkové, celočíselné frekvenčné pomery f 0:f n.

Meranie frekvencie pomocou tepových metód

Zdrojom kmitov referenčných frekvencií býva merací generátor s plynulým alebo plynulým nastavením, ktorého frekvenciu f 0 je možné nastaviť rovnú meranej frekvencii f x. Ak sú frekvencie f 0 a f x zvukové, potom ich rovnosť možno približne posúdiť postupným počúvaním tónov vibrácií, ktoré vytvárajú pomocou telefónov alebo reproduktorov.

Chyba merania sa zníži takmer na chybu kalibrácie meracieho generátora, ak sa na telefóny súčasne aplikujú elektrické oscilácie oboch porovnávaných frekvencií podľa schémy na obr. 9, a. Ak sú frekvencie f 0 a f x blízko seba, tak pri sčítaní zodpovedajúcich kmitov vznikajú akustické údery, ktoré sa prejavujú periodickým zvyšovaním a znižovaním intenzity tónu T f počutého v telefónoch. Frekvencia úderov

možno určiť počúvaním počtu zvýšení alebo zníženia intenzity tónu počas pevne stanoveného časového obdobia. Aby sa údery objavili dosť ostro, musia byť amplitúdy kmitov frekvencií f 0 a f x nastavené približne rovnako; to vyplýva z úvahy na obr. 9, b, kde priemerná krivka kmitov pulzujúcich s frekvenciou F je výsledkom sčítania horných a dolných kriviek kmitov zodpovedajúcich frekvenciám f 0 a f x.

Ryža. 9. K princípu merania nízkych frekvencií metódou akustického rytmu

Zmenou nastavení generátora sa frekvencia f 0 priblíži k frekvencii f x, čo sa zistí zvýšením periódy úderov. Keď sa porovnávané frekvencie zhodujú, údery zmiznú a v telefónoch sa ozve monotónny tón. Namiesto telefónov možno ako indikátor tepu použiť striedavý voltmeter; To je užitočné najmä pri meraní frekvencií nad 5 kHz, ktorých tón nie je na telefónoch jasne počuteľný.

Pri vysokých frekvenciách sa porovnávanie frekvencií f 0 a f x najčastejšie vykonáva metódou zero beat. Na obr. 10 znázorňuje najjednoduchšiu schému merania. Cez väzbové cievky L1, L2 a L sa súčasne do obvodu diód D privádzajú frekvenčné oscilácie fo a fx. V dôsledku detekcie celkového kmitania sa v diódovom obvode objaví pulzujúci prúd, obsahujúci zložky základných frekvencií f 0 a f x, ako aj zložky vyšších harmonických a kombinovaných frekvencií f 0 + f x a |f 0 - f x | . Ak sú frekvencie f 0 a f x blízko seba, potom rozdielová frekvencia úderov F = |f 0 - f x | môže byť v rozsahu zvukových frekvencií a tón tejto frekvencie bude počuť v Tf telefónoch, odklonených od vysokofrekvenčných prúdov kondenzátorom C.

Ryža. 10. K princípu merania vysokých frekvencií metódou zero beat

Ak zmeníte jednu z frekvencií, napríklad f o , priblížite ju k inej frekvencii f x , tón v telefónoch sa zníži a ak sú tieto frekvencie rovnaké, zaznamená sa nula úderov, zistená stratou zvuku v telefónoch. Meranie frekvencie sa teda redukuje na určenie frekvencie referenčného oscilátora, pri ktorej dochádza k nulovým úderom. Ako je možné vidieť z grafu na obr. 11, a, pri pohybe od bodu nula úderov sa rozdielna frekvencia F zväčšuje so zvyšovaním aj znižovaním frekvencie generátora f 0.

Ryža. 11. Grafy závislosti tepovej frekvencie od nastavenia generátora referenčnej frekvencie

Chyba merania frekvencie je určená najmä chybou frekvenčnej kalibrácie f 0 referenčného oscilátora. Pri presných meraniach je však potrebné počítať s možnou chybou niekoľkých desiatok hertzov, vzhľadom na to, že ľudský sluch nevníma tóny s frekvenciou pod určitou frekvenciou F n; hodnoty druhého pre rôznych ľudí sa pohybujú od 10 do 30 Hz. Na odstránenie tejto chyby môžete do série s telefónmi T f zapojiť magnetoelektrický merač prúdu, ktorého ručička pri veľmi nízkej rozdielovej frekvencii F bude pulzovať s touto frekvenciou. Keď sa blíži nula úderov, oscilácie ihly sa spomaľujú a dajú sa ľahko počítať v pevnom časovom úseku.

Spojenie medzi referenčným oscilátorom a zdrojom meranej frekvencie by nemalo byť silné, aby sa zabránilo výskytu javu „uzamknutia“, ktorý vedie k zvýšeniu chyby merania. Ak existuje silné spojenie medzi dvoma generátormi, ktorých rozdiel v nastavení frekvencie je malý, jeden z generátorov môže vnútiť svoju frekvenciu druhému a oba generátory vytvoria oscilácie rovnakej frekvencie. V tomto prípade sa frekvencia úderov F mení v súlade s grafom na obr. 11, b, t. j. v celej oblasti „snímania“ sa ukazuje ako nula a v telefónoch nie je žiadny zvuk.

Ako citlivý indikátor nulových úderov môžete použiť katódový osciloskop, najlepšie s otvoreným vstupom na kanáli Y. V tomto prípade je namiesto telefónov pripojený odpor s odporom 50-200 kOhm ako záťaž obvod detektora (obr. 10), z ktorého je napätie privádzané na vstup U osciloskopu. Keď je skenovanie zapnuté, na obrazovke je viditeľná krivka napätia frekvencie úderov F. Keď sa blíži k nule, perióda tohto napätia sa bude zvyšovať a pri f 0 = f x je na obrazovke viditeľná iba horizontálna čiara snímania. Ak sa merania vykonávajú s vypnutým skenovaním, potom sa zvislá čiara pozorovaná na obrazovke pri f 0 = f x zmení na bod.

Činnosť kremenných kalibrátorov a heterodynových frekvenčných meračov je založená na princípe merania vysokých frekvencií metódou zero beat.

Quartzové kalibrátory

Z vysoko presných prístrojov používaných na meranie vysokých frekvencií sú najjednoduchšie kremenné kalibrátory. Umožňujú vám kontrolovať stupnice rádiových prijímacích a rádiových vysielacích (generujúcich) zariadení v počte bodov zodpovedajúcich presne definovaným (referenčným) frekvenciám.

Ryža. 12. Funkčná schéma kremenného kalibrátora

Funkčná schéma kremenného kalibrátora je v najkompletnejšej verzii znázornená na obr. 12. Hlavnou súčasťou prístroja je kremenný oscilátor pracujúci v takom režime, že ním vybudené kmity majú tvar ostro odlišný od sínusového, a preto obsahujú okrem zložky základnej frekvencie f 0 aj veľké množstvo harmonických, ktorých frekvencie sú 2f 0, 3f 0, 4f 0 atď., pričom amplitúdy postupne klesajú so zvyšujúcou sa frekvenciou. Zvyčajne je možné použiť na merania od desiatok do niekoľkých stoviek harmonických, ktoré majú rovnako vysokú stabilitu (zvyčajne v rozmedzí 0,01 - 0,001 %) ako frekvencia f 0 stabilizovanú kremenným rezonátorom (quartz) pri absencii špeciálnych zariadení ( napríklad termostaty) zvyšujúci stabilizačný účinok.

Oscilácie vybudené kremenným oscilátorom sú privádzané do komunikačnej zásuvky (alebo svorky) An, ktorá spolu s malým vodičom alebo kolíkom na nej pripevneným plní úlohu prijímacej alebo vysielacej antény v závislosti od charakteru použitia zariadenia. . Pre účely tienenia je zariadenie zvyčajne umiestnené v kovovom obale.

Pri kontrole stupnice rádiových prijímačov slúži kalibrátor ako zdroj kmitov množstva referenčných frekvencií vysielaných cez komunikačný vodič. Prijímač sa postupne naladí na rôzne harmonické kmitanie kremenného oscilátora a určia sa zodpovedajúce body stupnice. Ak prijímač pracuje v telegrafnom režime, jeho naladenie na harmonickú generátora je zaznamenané nulovými údermi s frekvenciou druhého lokálneho oscilátora, počuteľného v telefónoch alebo v reproduktore pripojenom na výstup prijímača. Stupnice prijímačov s priamym zosilnením sú kontrolované so spätnou väzbou prinesenou do generácie. Na kontrolu kalibrácie prijímačov pracujúcich iba v telefónnom režime, napríklad vysielacích, musia byť oscilácie kremenného oscilátora modulované zvukovou frekvenciou, čo si vyžaduje zavedenie generátora oscilácií s frekvenciou 400 alebo 1000 Hz do kalibrátor (v zariadeniach so sieťovým napájaním sa niekedy na moduláciu Hz používa napätie s frekvenciou 50 alebo 100 Hz). V tomto prípade je prijímač naladený na harmonické kmitanie kremenného oscilátora na základe najvyššej hlasitosti tónu reprodukovaného reproduktorom, alebo presnejšie na základe maximálnych hodnôt voltmetra pripojeného k výstupu prijímača.

Ak je kremenný kalibrátor určený aj na kontrolu stupnice vysokofrekvenčných oscilátorov, napríklad rádiových vysielačov, tak je doplnený o detektor (zmiešavač), ktorého vstup je zapojený do komunikačnej zásuvky An a výstup kremeňa oscilátor. Oscilácie testovaného vysielača, indukované v komunikačnom vodiči, vytvárajú údery s harmonickou frekvenciou, ktorá je im najbližšia z kremenného oscilátora; V dôsledku detekcie sa uvoľnia oscilácie rozdielovej frekvencie úderov, ktoré sa po zosilnení ozývajú v telefónoch. Vysielač je sekvenčne naladený na frekvencie určitého počtu harmonických z generátora pomocou nulových úderov a tým sa určujú zodpovedajúce body na frekvenčnej škále vysielača.

Hlavnou nevýhodou kremenných kalibrátorov je nejednoznačnosť výsledkov merania, pretože nula úderov umožňuje zistiť iba skutočnosť, že nameraná frekvencia sa rovná jednej z harmonických zložiek kremenného oscilátora bez toho, aby bolo potrebné zafixovať číslo tejto harmonickej. Aby sa predišlo chybám pri určovaní frekvencie harmonickej, ktorá vytvára nulové údery, je žiaduce, aby skúmané zariadenie malo frekvenčnú škálu približne kalibrovanú pomocou nejakého zariadenia s jednoznačným odhadom frekvencie (merač rezonančnej frekvencie, merací generátor atď.), presnosť merania môže byť malá.

Frekvenčný rozdiel medzi susednými referenčnými bodmi kalibrátora sa rovná základnej frekvencii kremenného oscilátora f 0 . Na pokrytie hlavných vysielacích pásiem sa často používa frekvencia f 0 rovná 100 kHz, čo zaisťuje, že stupnice rádiových zariadení možno kontrolovať až do frekvencií rádovo 10 MHz (λ = 30 m). Pre rozšírenie rozsahu meraných frekvencií smerom ku kratším vlnám a elimináciu chýb pri určovaní frekvencie použitých harmonických je možné prevádzkovať kremenný oscilátor na dvoch stabilizovaných a 10-násobných základných frekvenciách, zvyčajne rovných 100 a 1000 kHz. Každá z týchto frekvencií má svoju vlastnú sieť referenčných bodov. Princíp zdieľania oboch základných frekvencií možno pochopiť z nasledujúceho príkladu. Predpokladajme, že sa kontroluje naladenie vysielača na frekvencii 7300 kHz. Potom sa kalibrátor najprv zapne na základnej frekvencii 1000 kHz. Vysielač sa naladí podľa nulových úderov na frekvenciu najbližšiu k požadovanej frekvencii, násobok 1000 kHz, t.j. na frekvenciu 7000 kHz. Pri tejto frekvencii je možnosť chyby prakticky vylúčená, pretože referenčné body sa nachádzajú zriedkavo, každých 1000 kHz. Kalibrátor sa potom prepne na základnú frekvenciu 100 kHz; pri precíznom nastavení quartz by mala byť zachovaná nula úderov. Ladenie vysielača sa plynule mení smerom k požadovanej frekvencii a postupne sa označujú body stupnice zodpovedajúce nulovým úderom na frekvenciách 7100, 7200 a 7300 kHz.

Ak je potrebné znížiť interval medzi susednými referenčnými frekvenciami, potom sa používajú frekvenčné deličy, ktoré sa zvyčajne realizujú pomocou multivibračného obvodu synchronizovaného na subharmonike vstupného signálu. Použitím dvoch deliacich stupňov s deliacimi faktormi rovnými 10 so základnou frekvenciou kremenného oscilátora 1 MHz je teda možné získať oscilácie so základnými frekvenciami 100 a 10 kHz a veľkým počtom harmonických. Potom bude bod stupnice zodpovedajúci napríklad frekvencii 7320 kHz identifikovaný postupným prechodom referenčných bodov pri frekvenciách 7000, 7100, 7200, 7300, 7310 a 7320 kHz. Pri základnej kremennej frekvencii 100 kHz môžu dva deličy produkovať oscilácie so základnými frekvenciami 10 a 1 (alebo 2) kHz, ale ich harmonické pri vysokých frekvenciách budú veľmi slabé. Oscilácie kombinovaných frekvencií s malými intervalmi medzi referenčnými bodmi, ktoré však majú značnú intenzitu, možno získať zmiešaním oscilácií niekoľkých základných frekvencií.

Ryža. 13. Schéma univerzálneho kremenného kalibrátora

Na obr. Obrázok 13 znázorňuje schému jednoduchého kremenného kalibrátora vhodného na meranie frekvencie generátora a rádiových prijímacích zariadení. Kremenný oscilátor na tranzistore T2 budí oscilácie základnej frekvencie 100 alebo 1000 kHz v závislosti od nastavenia spínača AT 2. Presné nastavenie základných frekvencií na nominálne hodnoty sa vykonáva pomocou ladiacich jadier cievok L1 a L2. Skreslenie tvaru kmitania, potrebné na získanie veľkého počtu harmonických zložiek, sa dosiahne zapojením diódy D1 medzi emitor a bázu tranzistora T2. Ak je potrebné tieto kmity modulovať, spínač B1 spustí nízkofrekvenčný generátor na tranzistore T1. Detekcia úderov je realizovaná diódou D2, vysokofrekvenčné zložky usmerneného prúdu sú filtrované kondenzátorom C9.

Napätie frekvencie úderov, zosilnené tranzistorom T3, vytvára zvukové vibrácie v telefónoch Tf.

Ryža. 14. Schéma kremenného kalibrátora s frekvenčným deličom

Na obr. Obrázok 14 znázorňuje schému kremenného kalibrátora určeného na kalibráciu frekvenčných stupníc rádiových prijímačov. Kremenný oscilátor na tranzistoroch T1 a T2 vybudí frekvenčné oscilácie 100 kHz. Presné nastavenie frekvencie na menovitú hodnotu je možné vykonať voľbou kapacity kondenzátora C2 alebo použitím nízkokapacitného ladiaceho kondenzátora zapojeného paralelne s kontaktmi kremenného držiaka. Parametre multivibrátora na tranzistoroch T3, T4, ktorý slúži na delenie frekvencie 10-krát, sú zvolené tak, aby v režime voľnej vlastnej oscilácie generoval oscilácie s frekvenciou o niečo menšou ako 10 kHz. Potom, keď je vystavený osciláciám kremenného oscilátora, bude synchronizovaný s frekvenciou 10 kHz; toto je potrebné dôkladne skontrolovať pri nastavovaní zariadenia: medzi kmitmi susedných harmonických s frekvenciou 100 kHz v 9 bodoch na stupnici testovaného zariadenia by sa mali objaviť harmonické s frekvenciou 10 kHz. Množstvo harmonických je uľahčené skrátením trvania impulzov pomocou diferenciačných reťazcov C3, R6 a C6, R12, ako aj zosilnením impulzov impulzným zosilňovačom na tranzistore T5 zapnutom na výstupe.

Pri prevádzke kremenných kalibrátorov treba brať do úvahy, že starnutím sa prirodzená frekvencia kremenných rezonátorov časom mierne mení.

Heterodynné merače frekvencie

Heterodynné frekvenčné merače sa používajú na presné meranie frekvencie v plynulom vysokofrekvenčnom rozsahu. V princípe sa heterodynový frekvenčný merač líši od kremenného kalibrátora, vyrobeného podľa funkčnej schémy na obr. 12, len v tom, že namiesto kremenného oscilátora používa lokálny oscilátor, to znamená generátor s nízkym výkonom s plynule meniteľnou frekvenciou ladenia. Prítomnosť zmiešavača umožňuje použiť zariadenie nielen na kalibráciu frekvenčných stupníc rádiových prijímačov, ale aj na meranie frekvencie generátorov metódou zero-beat. Indikácia nulových úderov sa vykonáva pomocou telefónov, osciloskopu a elektronických svetelných indikátorov, ako aj číselníkov.

Chyba merania heterodynového frekvenčného merača je určená najmä stabilitou frekvencie lokálneho oscilátora a chybou jej nastavenia. Preto často uprednostňujú vykonávanie lokálnych oscilátorov pomocou vákuových trubíc. K zvýšenej frekvenčnej stabilite prispieva správna voľba obvodu a konštrukcia lokálneho oscilátora, použitie dielov s nízkym teplotným koeficientom, zaradenie vyrovnávacieho stupňa medzi lokálny oscilátor a výstupné obvody, stabilizácia napájacích napätí a dlhá termín zahriatie zariadenia pod prúdom pred meraním. Pre zvýšenie plynulosti nastavenia a presnosti nastavenia frekvencie je ladiaci kondenzátor lokálneho oscilátora zvyčajne ovládaný cez nóniový mechanizmus s veľkým oneskorením (až 100-300 krát). Priame čítanie frekvencie na stupnici variabilného kondenzátora sa vykonáva iba v najjednoduchších prevedeniach; vo väčšine prístrojov je stupnica jednotná s veľmi veľkým počtom dielikov (až niekoľko tisíc) a údaj na nej sa prevádza na frekvenciu pomocou tabuliek alebo grafov.

Aby sa znížil počet frekvenčných podrozsahov a zvýšila sa frekvenčná stabilita, lokálne oscilátory zvyčajne pracujú v úzkom rozsahu relatívne nízkych frekvencií (s koeficientom prekrytia dva) a na meranie základných frekvencií generovaných kmitov a množstva používajú sa ich harmonické; výskyt posledného je zabezpečený výberom prevádzkového režimu lokálneho oscilátora alebo vyrovnávacieho zosilňovača. Napríklad v široko používanom merači frekvencie typu Ch4-1 so všeobecným rozsahom meraných frekvencií od 125 kHz do 20 MHz má lokálny oscilátor dva hladké podrozsahy hlavných frekvencií: 125-250 kHz a 2-4 MHz. . V prvom podpásme pri použití prvej, druhej, štvrtej a ôsmej harmonickej je možné plynulo pokryť frekvenčné pásmo 125-2000 kHz; v druhom subpásme sa pri použití prvej, druhej, štvrtej a čiastočne piatej harmonickej prekrýva frekvenčné pásmo 2-20 MHz. Každá poloha ladiaceho gombíka lokálneho oscilátora teda zodpovedá trom alebo štyrom pracovným frekvenciám, ktorých hodnoty je možné určiť z kalibračnej tabuľky. Napríklad frekvencie 175, 350, 700 a 1400 kHz sa merajú pri rovnakom nastavení lokálneho oscilátora pri základnej frekvencii f g = 175 kHz.

Nejednoznačnosť frekvencií ladenia lokálnych oscilátorov vytvára možnosť chyby pri stanovení harmonickej, s ktorou oscilácie meranej frekvencie f x vytvárajú údery. Preto pri spustení meraní je potrebné poznať približnú hodnotu frekvencie f x. Ten však možno určiť aj výpočtom pomocou samotného heterodynového frekvenčného merača.

Predpokladajme, že pri zmene nastavenia lokálneho oscilátora sa získajú nulové údery s frekvenciou f x pri dvoch susedných hodnotách základných frekvencií f g1 a f g2 toho istého podrozsahu lokálneho oscilátora. Je zrejmé, že frekvencia f x je súčasne harmonickou oboch týchto frekvencií, t.j.

f x = n*fg1 = (n+1)*fg2.

kde n a (n + 1) sú počty harmonických pre základné frekvencie f g1 a f g2 (s f g2< f г1).

Vyriešením výslednej rovnosti pre n nájdeme

n = fg2/(fg1-fg2).

Preto meraná frekvencia

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

Napríklad, ak sa pri základných frekvenciách fg1 ≈ 1650 kHz a fg2 ≈ 1500 kHz získajú nula úderov, potom približne f x ≈ 1650*1500/(1650 - 1500) = 16500 kHz.

Pri meraní frekvencie by ste si mali dávať pozor na chyby spôsobené možnosťou výskytu úderov medzi osciláciami lokálneho oscilátora a harmonickou meranej frekvencie; Preto by sa merania mali vykonávať so slabým spojením medzi meračom frekvencie a skúmaným generátorom. Chyba merania sa tiež zvyšuje, keď je zariadenie vystavené modulovaným vibráciám; v tomto prípade budú údery s hlavnou (nosnou) frekvenciou počuť na pozadí hluku úderov s vedľajšími frekvenciami.

Heterodynné frekvenčné merače uvažovaného typu poskytujú meranie vysokých frekvencií s chybou približne 1 %. Zníženie chyby merania na 0,01 % alebo menej sa dosiahne pridaním kremenného oscilátora k meraču frekvencie, čo umožňuje skontrolovať a opraviť stupnicu lokálneho oscilátora v niekoľkých referenčných bodoch pred začatím meraní.

Rozšírený funkčný diagram vysoko presného heterodynového frekvenčného merača je znázornený na obr. 15. Lokálny oscilátor má dva podrozsahy, ktorých nastavenie sa vykonáva orezávacími kondenzátormi C3 a C4. Frekvencia základných kmitov je nastavená priamofrekvenčným premenným kondenzátorom C1. Úroveň vstupného (výstupného) signálu je riadená potenciometrom R. Kryštálový oscilátor vytvára harmonicky bohaté kmity, ktorých základná frekvencia sa často považuje za 1 MHz. Typ prevádzky zariadenia sa volí bez narušenia medzistupňových spojení zapínaním alebo vypínaním napájania jednotlivých komponentov. Keď je prepínač B2 nastavený do polohy 3 („Quartz“), lokálny oscilátor sa vypne a kryštálový oscilátor sa zapne; v tomto prípade môže byť merač frekvencie použitý ako kremenný kalibrátor na meranie frekvencie harmonických generátorov. V polohe prepínača 1 („Loterodyn“) je naopak kryštálový oscilátor vypnutý a lokálny oscilátor je zapnutý. Toto je normálny prevádzkový režim frekvenčného merača.

Ryža. 15. Funkčná schéma vysoko presného heterodynového frekvenčného merača

Frekvenčná stupnica lokálneho oscilátora sa kontroluje nastavením prepínača B2 do polohy 2 („Kontrola“), keď sú súčasne zapnutý lokálny oscilátor aj generátor, ktorého oscilácie sú privádzané do detektora. Pri určitom pomere frekvencií alebo harmonických týchto vibrácií vznikajú zvukové údery, ktorých frekvencia je určená vzorcom

F = |m*f g - n*f k |,

kde fg a fk sú základné frekvencie lokálneho oscilátora a kremenného oscilátora a m a n sú celé čísla zodpovedajúce počtu interagujúcich harmonických.

Frekvencia úderov sa ukáže ako nulová (F = 0) pre množstvo frekvencií v rozsahu lokálneho oscilátora, ktoré spĺňajú podmienku

fg = (n/m)*f c.

Tieto frekvencie sa nazývajú referenčné frekvencie a sú špeciálne zvýraznené v kalibračných tabuľkách. Nájdite napríklad referenčné frekvencie (f 0) rozsahu lokálneho oscilátora 2000-4000 kHz, ak základná frekvencia kremenného oscilátora f k = 1000 kHz:

pri m = 1 a n = 2, 3 a 4 f° = 2000, 3000 a 4000 kHz; pri m = 2 an = 5 a 7 f° = 2500 a 3500 kHz;

pri m = 3 an = 7, 8, 10 a 11 f0 = 2333, 2667, 3333 a 3667 kHz atď.

Malo by sa vziať do úvahy, že so zvyšujúcim sa počtom interagujúcich harmonických sa amplitúda úderov znižuje.

Ak dôjde k porušeniu kalibrácie stupnice lokálneho oscilátora, potom keď je jeho ladiaci gombík nastavený na jednu z referenčných frekvencií a je zapnutý kremenný oscilátor, namiesto nulových úderov sa vytvoria oscilácie audio frekvencie, ktoré sa po zosilnení počujú v telefónoch. Na korekciu (kalibráciu) sa používa malokapacitný kondenzátor C2, zapojený paralelne s hlavným nastavovacím kondenzátorom C1: s jeho pomocou sa pred začatím meraní dosiahne nula úderov v referenčnom bode najbližšie k meranej frekvencii.

Pozrime sa na postup nastavenia heterodynového frekvenčného merača pomocou nasledujúceho príkladu. Predpokladajme, že chcete skontrolovať správnosť stupnice vysielača na frekvencii 10700 kHz. Podľa kalibračnej tabuľky frekvenčného merača zistíme, že táto frekvencia zodpovedá základnej frekvencii 10700/4 = 2675 kHz. Pomocou tabuľky alebo stupnice hlavných bodov určíme, že najbližšia referenčná frekvencia je 2667 kHz. Potom na stupnici kondenzátora C1 nastavíme frekvenciu na 2667 kHz a prepnutím prepínača B2 do polohy „Kontrola“ (2) použijeme korektor C2 na dosiahnutie nulových úderov. Potom nastavíme prepínač B2 do polohy „Loterodyn“ (1) a po nastavení frekvencie lokálneho oscilátora na 2675 kHz skontrolujeme stupnicu vysielača na tejto frekvencii.

Pri meraní neznámej frekvencie f x sa stupnica lokálneho oscilátora kalibruje v referenčnom bode najbližšie k očakávanej hodnote tejto frekvencie a následne sa v režime merania nastavia nulové údery úpravou frekvencie lokálneho oscilátora.

Pri kalibrácii stupnice lokálneho oscilátora, ako aj pri meraní frekvencie generátorov musí byť modulátor vypnutý; Pri meraní ladiacej frekvencie prijímačov nie je potrebná nízkofrekvenčná jednotka prístroja. Pomocou vypínača vypnite nepoužívané komponenty počítadla frekvencie. AT 3.

Heterodynné frekvenčné merače rôznych typov priemyselnej výroby súhrnne pokrývajú rozsah meraných frekvencií od 100 kHz do 80 GHz s chybou merania v rozmedzí +-(5*10 -4 ...5*10 -6). Pri veľmi vysokých frekvenciách je ťažké dosiahnuť nula úderov. Preto sa v mikrovlnných frekvenčných meračoch niekedy ako indikátor používa nízkofrekvenčný merač frekvencie (napríklad kapacitný); slúži na určenie rozdielovej tepovej frekvencie F, ktorej veľkosť je korigovaná vo výsledkoch merania.

Veľmi malá chyba merania vo veľmi širokom frekvenčnom rozsahu (od nízkej po ultravysokú) sa dosiahne kombináciou dvoch frekvenčných meračov: heterodynu a elektronického počítadla. Posledne menovaný, okrem jeho nezávislého použitia v jeho vlastnom frekvenčnom rozsahu, môže byť použitý na presné meranie frekvencie ladenia lokálneho oscilátora, keď sa dosiahne nula úderov; v tomto prípade sa ukazuje, že kremenný oscilátor, kalibračné tabuľky a grafy nie sú potrebné.

Merače rezonančnej frekvencie

Vlastnosti rezonančných meračov frekvencie používaných na meranie vysokých a ultravysokých frekvencií sú jednoduchosť konštrukcie, rýchlosť prevádzky a jednoznačnosť výsledkov merania; Chyba merania je 0,1-3%.

Merač rezonančnej frekvencie je oscilačný systém, ktorý je naladený do rezonancie s nameranou frekvenciou f x kmitov, ktoré ho vybudia a ktoré prichádzajú zo skúmaného zdroja cez väzbový prvok. Rezonančná frekvencia je určená údajmi z kalibrovaného ladiaceho zariadenia. Stav rezonancie sa zaznamenáva pomocou vstavaného alebo externého indikátora.

Frekvenčné merače, ktoré merajú frekvencie od 50 kHz do 100-200 MHz, sú vyrobené vo forme oscilačného obvodu z prvkov so sústredenými konštantami: tlmivka L 0 a variabilný kondenzátor C 0 (obr. 16). E.M.F. sa indukuje v obvode merača frekvencie. nameraná frekvencia f x , napríklad v dôsledku indukčnej väzby so zdrojom kmitov cez cievku L 0 alebo malú bičovú anténu pripojenú k zásuvke An. Pri nízkovýkonovom zdroji môže byť spojenie s druhým kapacitné cez väzbový kondenzátor C St (s kapacitou niekoľkých pikofaradov) a väzbový vodič. Zmenou kapacity kondenzátora C 0 sa obvod naladí na rezonanciu s frekvenciou fx podľa maximálnych hodnôt rezonančného indikátora. V tomto prípade sa nameraná frekvencia f x rovná vlastnej frekvencii obvodu:

f0 = 1/(2π*(L0C0) 0,5),

určená stupnicou kondenzátora C 0.

Pri pevnej indukčnosti L 0 je rozsah meraných frekvencií obmedzený koeficientom prekrytia, ktorý sa chápe ako pomer maximálnej frekvencie ladenia frekvenčného merača f m k najnižšej frekvencii f n pri zmene kapacity obvodu z počiatočnej hodnoty C. n do maxima C m Počiatočná kapacita obvodu C n je zložená z počiatočnej kapacity kondenzátora C 0, inštalačných kapacít a kapacít permanentných alebo ladiacich kondenzátorov zaradených do obvodu za účelom získania požadovaného koeficientu prekrytia resp. iné účely (obr. 17). V prípade potreby rozšírenia rozsahu meraných frekvencií je merač frekvencie vybavený niekoľkými cievkami rôznej indukčnosti, vymeniteľnými (obr. 16) alebo prepínateľnými (obr. 17). V druhom prípade je vhodné nevyužité cievky (ak nie sú tienené) skratovať, aby sa zabránilo vysávaniu energie z obvodu merača frekvencie pri ladiacich frekvenciách blízkych vlastným frekvenciám týchto cievok; v tomto prípade sa komunikácia so zdrojom kmitov uskutočňuje cez komunikačnú zásuvku An alebo cez externú komunikačnú cievku L St s jedným alebo niekoľkými závitmi, pripojenú k obvodu flexibilným vysokofrekvenčným káblom (obr. 17).

Indikátory rezonancie umožňujú zaznamenať stav rezonancie podľa maximálneho prúdu v obvode alebo maximálneho napätia na prvkoch obvodu. Prúdové indikátory by mali mať nízky odpor a indikátory napätia by mali mať vysoký odpor; potom straty, ktoré vnášajú do obvodu, nespôsobia citeľné otupenie rezonančných charakteristík obvodu.

Ryža. 16. Schéma rezonančného frekvenčného merača s indikátorom prúdu a vymeniteľnými slučkovými cievkami

Ako indikátory prúdu sa niekedy používajú termoelektrické miliampérmetre s celkovým vychyľovacím prúdom do 10 mA, zapojené sériovo do obvodu merača frekvencie (obr. 16); Pri prevádzke takéhoto frekvenčného merača by ste mali veľmi opatrne nadviazať spojenie s meraným objektom a vyhnúť sa preťaženiu tepelného zariadenia pri priblížení sa k rezonancii. Najjednoduchším indikátorom prúdu môže byť miniatúrna žiarovka L; V tomto prípade sa chyba merania prirodzene zvyšuje.

V moderných frekvenčných meračoch sa najčastejšie používajú indikátory napätia - vysokofrekvenčné voltmetre s číselníkom; Poskytujú vysokú presnosť indikácie s dobrou odolnosťou proti preťaženiu. Najjednoduchší takýto indikátor (obr. 17, a) pozostáva z bodovej diódy D a citlivého magnetoelektrického merača A, odsunuté od vysokofrekvenčných zložiek usmerneného prúdu kondenzátorom C2. Frekvenčný merač s číselníkom možno použiť ako indikátor intenzity poľa pri snímaní vyžarovacích diagramov vysielacích antén.

Ryža. 17. Obvody rezonančných meračov frekvencie s indikátormi napätia a prepínateľnými slučkovými cievkami

Ak sú sledované oscilácie modulované, potom ako indikátor môže slúžiť vysokoimpedančný telefón T f (obr. 17, a). V tomto prípade je rezonancia zaznamenaná najvyššou hlasitosťou tónu modulačnej frekvencie. Tento frekvenčný merač je vhodný na sluchovú kontrolu kvality rádiotelefónnych vysielačov.

Merače rezonančnej frekvencie sa vyznačujú citlivosťou, t.j. minimálnou hodnotou do nich dodávanej vysokofrekvenčnej energie, ktorá poskytuje jasnú indikáciu rezonancie; zvyčajne je v rozsahu 0,1-5 mW a pri použití klasickej žiarovky sa zvýši na 0,1 W. Na zvýšenie citlivosti sa niekedy do indikátora rezonancie (za detektorom) zavedie tranzistorový jednosmerný zosilňovač s vysokým vstupným odporom; Najjednoduchší obvod takéhoto zosilňovača je znázornený na obr. 17, b.

Pri ultravysokých frekvenciách sa obvody vyrobené z prvkov so sústredenými konštantami stávajú neúčinnými v dôsledku prudkého poklesu ich kvalitatívneho faktora. Vo frekvenčnom rozsahu od 100 do 1000 MHz sa dosahujú pomerne dobré výsledky vo frekvenčných meračoch so zmiešaným typom obvodov so sústredenou kapacitou a rozloženou indukčnosťou (obr. 18). Ako indukčný prvok L0 je použitý zakrivený úsek (závit) postriebreného medeného drôtu alebo rúrky s priemerom 2-5 mm. Prepínač B určuje podrozsah merania. Frekvenčný merač sa nastavuje zmenou pracovnej dĺžky indukčnej cievky L0 pomocou otočného kontaktného posúvača. Horná hranica meraných frekvencií je obmedzená hodnotou inštalačnej kapacity C m. Komunikácia so zdrojom skúmaných kmitov sa uskutočňuje cez komunikačnú slučku L1.

Ryža. 18. Schéma rezonančného frekvenčného merača so zmiešaným obvodom

Na obr. Obrázok 19 znázorňuje schému širokorozsahového jednolimitného frekvenčného merača s koeficientom prekrytia v rozsahu 5-10; tu je indukčným prvkom obvodu kovová platňa Pl, ohnutá do oblúka a spojená so statorom St kondenzátora s premenlivou kapacitou. Po doske sa posúva posúvač, ktorý je mechanicky a elektricky spojený s rotorom Rot kondenzátora. Pri otáčaní rotora sa súčasne zvyšuje (alebo znižuje) kapacita obvodu a jeho indukčnosť. Takéto merače frekvencie spolu so širokým rozsahom merania majú pomerne vysoký faktor kvality s malými rozmermi. V rozsahoch metrových, decimetrových a centimetrových vĺn sa na meranie parametrov elektromagnetických kmitov používajú prístroje, ktoré využívajú oscilačné systémy s rozloženými konštantami - úseky prenosových vedení a objemové rezonátory.

Ryža. 19. Schéma širokorozsahového jednolimitného rezonančného merača mikrovlnnej frekvencie

Na zvýšenie stability kalibračnej charakteristiky musia mať prvky obvodu merača frekvencie pevnú a tuhú štruktúru a musia byť vyrobené z materiálov s nízkym teplotným koeficientom. Najväčšia chyba vplyvom vonkajších faktorov vzniká pri meraní najvyšších frekvencií každého subpásma, kedy je kapacita kondenzátora C 0 malá. Na zníženie tejto chyby sa niekedy počiatočná kapacita obvodu zvýši pripojením trvalého alebo ladiaceho kondenzátora paralelne s kondenzátorom C0 (C1 na obr. 17, a). Zároveň sa znižuje koeficient prekrytia frekvencie, čo pomáha znižovať chybu merania frekvencie, no zároveň zvyšuje počet požadovaných subpásiem. Chyba merania sa zníži aj vtedy, ak sa ladiaci prvok ovláda cez nónius so spomalením niekoľko desiatok krát. V priemyselne vyrábaných zariadeniach je nóniová rukoväť často vybavená stupnicou delenou na 100 dielikov a na hlavnej stupnici nastavovacieho orgánu frekvenčného merača sú aplikované dieliky označujúce počet úplných otočení nóniovej rukoväte. Keď sa použijú obe stupnice spolu, je možné získať niekoľko tisíc referenčných bodov; ich zodpovedajúce frekvencie sa určujú pomocou tabuliek alebo grafov.

Nastavenie frekvenčného merača, vybudeného zdrojom frekvenčných kmitov f x, spôsobí zmenu prúdu v jeho obvode v súlade s rezonančnou krivkou tohto (obr. 20). Čím vyšší je faktor kvality obvodu, tým ostrejšia je jeho rezonančná krivka a tým menšia je možná chyba pri zaznamenávaní rezonancie. Na dosiahnutie vysokého faktora kvality musia mať prvky obvodu nízke straty a spojenie obvodu s indikátorom rezonancie a skúmaným zdrojom by malo byť čo najslabšie.

Spojenie s indikátorom je možné redukovať použitím napríklad kapacitného deliča napätia (obr. 17, b) s kapacitným pomerom C2/C1 >> 1. Treba však počítať s tým, že oslabenie spojenia s tzv. obvod vedie k potrebe zvýšiť citlivosť indikátora alebo posilniť spojenie so skúmaným zdrojom.

Pri použití priamofrekvenčného kondenzátora vo frekvenčnom merači možno získať takmer jednotnú frekvenčnú škálu. Merače rezonančnej frekvencie sa kalibrujú pomocou štandardných heterodynových frekvenčných meračov a v mikrovlnnej oblasti sa na to používajú meracie vedenia. Približnú kalibráciu je možné vykonať pomocou meracieho generátora alebo vysielača s plynulým frekvenčným rozsahom.

Ryža. 20. Rezonančná charakteristika merača rezonančnej frekvencie

Počas meraní sa merač frekvencie alebo jeho väzbový prvok privedie do zóny žiarenia skúmaného zdroja. Voľbou ich vzájomnej polohy sa vytvorí spojenie tak, že pri rezonancii je ručička indikátora približne v strede svojej stupnice.

Ak je citlivosť frekvenčného merača nízka, je potrebné posilniť spojenie so zdrojom kmitov; to vedie k splošteniu rezonančnej charakteristiky frekvenčného merača, čo sťažuje presné zaznamenanie rezonančného stavu. Na zníženie možných chýb sa používa metóda dvoch čísel. Po približnom nastavení frekvenčného merača na rezonanciu s nameranou frekvenciou f x zmena kapacity C 0 sa obvod rozlaďuje najprv v jednom smere a potom v druhom smere od rezonančnej frekvencie, kým sa nedosiahne rovnaký údaj indikátora (I 1-2). v rozmedzí približne 50-70 % rezonančnej hodnoty I m (obr. 20). Pretože sa používajú strmé sklony rezonančnej krivky, je možné s veľkou presnosťou určiť frekvencie ladenia obvodu f 1 a f 2 zodpovedajúce prúdu. Nameraná frekvencia f x = (f 1 + f 2)/2.

Ak sú skúmané vibrácie nesínusové, potom je možné nastaviť merač frekvencie na jednu z harmonických. V tomto prípade merač frekvencie zistí naladenie na množstvo iných frekvencií, ktoré sú násobkami hlavnej frekvencie kmitov. Ten bude určený ako najnižšia zo série nájdených rezonančných frekvencií.

Ak E.M.F. indukovaný v obvode frekvenčného merača nestačí na normálnu činnosť indikátora rezonancie, potom je možné meranie vykonať pomocou reakčnej metódy (absorpcia, absorpcia): ladenie na rezonanciu je určené účinkom frekvenčného merača na generátor režim, z ktorého merací obvod odoberá určitú energiu . Medzi obvodmi generátora a frekvenčného merača je vytvorené pomerne silné spojenie a jeho nastavenie sa plynulo mení. Pri rezonancii dosiahne jednosmerná zložka anódového (alebo kolektorového) prúdu generátora maximum a jednosmerná zložka prúdu riadiacej siete (alebo bázy) prudko klesne, čo sa dá zistiť pripojením citlivého jednosmerného merača k jednému tieto obvody. Merač frekvencie neovplyvňuje frekvenciu generovaných kmitov, pretože pri rezonancii vnáša do obvodu generátora iba aktívny odpor.

Merač rezonančnej frekvencie je pasívne zariadenie, pretože jeho činnosť je založená na absorpcii energie zo zdroja meranej frekvencie. Preto je nevhodný na priame meranie ladiacej frekvencie rádiových prijímačov a izolovaných oscilačných obvodov. Nosná frekvencia rádiovej stanice, na ktorú je prijímač naladený, sa však dá pomerne presne zmerať reakčnou metódou. Za týmto účelom je obvod merača frekvencie pripojený k anténnemu obvodu prijímača pomocou spojovacej cievky zahrnutej v tomto obvode alebo priblížením k magnetickej anténe. Nastavenie merača frekvencie sa mení, kým sa nedosiahne rezonancia, ktorá sa zistí prudkým poklesom hlasitosti zvukových signálov reprodukovaných prijímačom.