Частотомер назначение устройство принцип устройства. Электродинамические и ферродинамические приборы
Цифровые частотомеры - довольно распространенные измерительные приборы, используемые в самых различных отраслях науки, техники, промышленности для оценки частотно-временных параметров электрических сигналов. Они работают в очень широком диапазоне значений измеряемых частот периодических сигналов (или их периода).
Современные цифровые частотомеры обеспечивают самые высокие метрологические характеристики (точность и разрешающую способность) среди всех прочих ЦИП, отличаются достаточно высоким быстродействием, широкими функциональными возможностями, простотой эксплуатации, высокой надежностью.
Помимо измерения частотно-временных параметров периодических сигналов, современные цифровые частотомеры применяются и для измерения различных физических величин. Для этого необходимо подключать к ним вспомогательные первичные измерительные преобразователи (датчики), имеющие выходные сигналы, частота или период (длительность) которых пропорциональны измеряемой величине. Например, цифровые частотомеры можно использовать для измерения скорости вращения вала двигателя , расхода жидкости в трубопроводе, скорости потока воздуха . Они также находят применение в качестве генераторов стабильных частот и таймеров , постоянных или программируемых интервалов времени . Кроме того, с помощью цифровых частотомеров можно легко организовать подсчет числа импульсов (числа событий).
Практически все цифровые частотомеры обеспечивают два основных режима работы: измерения частоты и измерения периода (длительности интервала времени).
Режим измерения частоты . Упрощенная структура цифрового частотомера, реализующая режим измерения частоты , показана на (рис. 8.22 а ), а временные диаграммы работы в этом режиме приведены на (рис. 8.22 б ). Исследуемый периодический сигнал 1 (соответственно диаграмма 1) подается на вход усилителя -ограничителя УО , где преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов 2 (диаграмма 2) фиксированной амплитуды , частота которых равна частоте f x входного сигнала . Далее этот сигнал поступает на вход электронного ключа , которым управляет таймер, периодически замыкающий его на постоянный стабильный интервал времени 3 (диаграмма 3), например T 0 = 1c . Сформированная таким образом серия импульсов 4 (диаграмма 4) поступает на вход счетчика Сч , содержимое которого 5 в начале интервала T 0 равно нулю , а в конце интервала счета равно числу поступивших импульсовN x . Это число прямо пропорционально измеряемой частотеf x входного сигнала;
N x = Ent [T 0 /T x ] = Ent [T 0 f x ],
где Ent [...] - [...];T x - период входного сигнала (T x = 1/f x ); f x - частота входного сигнала .
Содержимое счетчика 5 запоминается в буферном запоминающем устройстве ЗУ и хранится там до окончания следующего цикла измерения и переписи нового результата . Одновременно результат поступает на цифровое отсчетное устройство (индикатор Ин ). Если, например, в течение интервала T 0 = 1c на вход счетчика поступило 254 импульса, то, следовательно, частота входного сигнала f x = 254Гц . Прибор работает циклически , т.е. в начале каждого нового цикла счетчик обнуляется . Таким образом, результат измерения периодически обновляется. Отметим, что форма периодического сигнала значения не имеет.
В реальных цифровых частотомерах имеется несколько диапазонов измерения частоты, т.е. формируется несколько различных по длительности стабильных интервалов T 0 (например, T 01 = 0,1c ; T 02 = 1.0c ; T 03 = 10c ). При работе с цифровым частотомером в режиме измерения частоты важным является правильный выбор диапазона, т.е. выбор интервала T 0 , в течение которого происходит подсчет импульсов. Чем больше импульсов N x поступит в счетчик (в пределах, конечно, максимально возможного) на интервале T 0 , тем больше будет значащих цифр результата измерения на индикаторе, тем, следовательно, лучше. Общая погрешность ∆ F f x складывается из двух составляющих: погрешности дискретности ∆ F 1 и погрешности ∆ F 2 , вызванной неточностью (неидеальностью) задания интервала времениT 0 .
Погрешность дискретности ∆ F 1 неизбежно присутствует в любом аналого -цифровом преобразовании . Отношение T 0 /T x может быть любым, так как частота входного сигнала может иметь бесконечное множество различных значений. Понятно, что в общем случае отношение T 0 /T x - дробное число . А поскольку число импульсов N x , подсчитываемых счетчиком, может быть только целым , то в процессе такого автоматического округления возникает погрешность дискретности .
При одном и том же постоянном значении интервала T 0 , в зависимости от расположения (случайного) во времени входного сигнала и интервала T 0 , число импульсов, приходящихся на интервал T 0 , может отличаться в ту или другую сторону на единицу . Две разные ситуации при одинаковых исходных условиях показаны на (рис. 8.23, а ): в первом случае (диаграмма 1) число импульсов, поступивших в счетчик, равно пяти, а во втором (диаграмма 2) случае число импульсов равно шести.
Погрешность ∆ F 1 - случайная величина , поскольку входной сигнал и сигнал таймера не связаны между собой . Максимально возможное значение этой погрешности неизменно и составляет одну единицу младшего разряда - один квант:
∆ F 1 = ±1 импульс = ±1/T 0 .
Таким образом, ∆ F 1 - это аддитивная погрешность , т.е. не зависящая от значения измеряемой величины - частоты f x (рис. 8.23 б ).
Погрешность ∆ F 2 , вызванная неточностью (неидеальностью) задания интервалаT 0 , показана на (рис. 8.24 а ). Если бы длительность интервала T 0 имела строго номинальное значение , то число импульсов, поступивших в счетчик, было бы равно N 1 (см. рис. 8.24 а ). Если же интервал T 0 будет несколько больше номинального и составит T 0 + ∆T 0 , то при той же измеряемой частоте f x на счетчик поступит больше импульсов: N 2 > N 1 (см. рис. 8.24 б ).
Неточность ∆T 0 задания этого интервала приводит к появлению мультипликативной , т.е. линейно зависящейот значения измеряемой частотыf x , составляющей:
∆ F 2 = ±f x ∆T 0 /T 0 .
Суммарная абсолютная погрешность ∆ F результата измерения частоты f x и суммарная относительная погрешность δ F , %, соответственно;
∆ F = ∆ F 1 + ∆ F 2 = ±;
δ F = δ F 1 + δ F 2 = ±.
Графическая иллюстрация поведения составляющих и суммарных абсолютной и относительной погрешностей результата измерения частоты f x приведена на (рис. 8.25 а и 8.25 б ) соответственно.
Рассмотрим пример определения погрешностей результата измерения частоты. Предположим, известны значения интервала T 0 = 1c и возможная погрешность его задания ∆T 0 = ±2мс . Получен результат измерения частоты f x = 1кГц .
Значения абсолютных аддитивной ∆ F 1 и мультипликативной ∆ F 2 погрешностей соответственно, Гц :
∆ F 1 = ±1/T 0 = ±1; f x ∆T 0 /T 0 = ±1000∙ 2∙ 10 ‒3 / 1 = ±2.
Значения относительных аддитивной δ F 1 , и мультипликативной δ F 2 погрешностей, %, определим обычным образом:
δ F 1 = (∆ F 1 /f x )100 = ±(1/ 1000)100 = ±0,1;
δ F 2 = (∆ F 2 /f x )100 = ±(2/ 1000)100 = ±0,2.
Суммарные абсолютная ∆ F Гц , и относительная δ F %, погрешности результата измерения частоты f x соответственно:
∆ F = ∆ F 1 + ∆ F 2 = ±3;
δ F = δ F 1 + δ F 2 = ±3.
Режим измерения периода . Упрощенная структура цифрового частотомера в режиме измерения периода приведена на (рис. 8.26 а ), а временные диаграммы - на (рис. 8.26 б ). В этом режиме входной периодический сигнал 1 (соответственно диаграмма 1) любой формы подается на вход формирователя периода ФП , где преобразуется в прямоугольный сигнал 2 (диаграмма 2) фиксированной амплитуды , длительность которого T x равна периоду входного сигнала .
Далее этот сигнал поступает на управляющий вход электронного ключа и замыкает его на время T x . На входе электронного ключа - прямоугольные импульсы 3 (диаграмма 3) стабильной известной частоты F 0 , постоянно поступающие с выхода генератора тактовых импульсов ГТИ . Таким образом, на выходе ключа формируется серия прямоугольных импульсов 4 (диаграмма 4), в которой число импульсов N x пропорционально длительности T x :
N x = Ent [T x /T 0 ] = Ent [T x F 0 ],
где Ent [...] - оператор определения целой части выражения [...]; T 0 - период тактовых импульсов .
Эта серия подается в запоминающее устройство ЗУ, где и хранится до окончания следующего цикла и переписи нового результата.
Индикатор Ин позволяет считывать результат измерения. Если, например, частота импульсов генератора тактовых импульсов была установлена F 0 = 1кГц , а содержимое счетчика Сч в конце интервала счета оказалось равным N x = 1520, то период входного сигнала T x = 1,52c .
И в этом режиме цифровой частотомер работает циклически , т.е. в начале каждого нового цикла преобразования счетчик обнуляется . Таким образом, результат измерения периодически обновляется.
Обычный цифровой частотомер имеет высокочастотный стабильный генератор тактовых импульсов и цифровой делитель частоты, с помощью которого формируется несколько разных тактовых частот F 0 (например, F 01 = 1.0кГц ; F 02 = 10кГц ; F 03 = 100кГц ; F 04 = 1,0МГц ), что означает наличие нескольких возможных диапазонов измерения периода.
Погрешность ∆ T результата измерения периода (интервала времени) T x , как и в режиме измерения частоты, содержит две составляющие: погрешность дискретности ∆ T 1 и погрешность ∆ T 2 , вызванную неточностью (неидеальностью) значения F 0 частоты генератора тактовых импульсов.
Погрешность дискретности ∆ T 1 , по природе аналогична рассмотренной в первом режиме и представляет собой аддитивную погрешность (рис. 8.27 а ). Появление второй составляющей - погрешности ∆ T 2 , вызванной неточностью (неидеальностью) иллюстрирует (рис. 8.27 б ).
Если бы частота сигнала генератора тактовых импульсов была строго равна номинальной F 0 , то число импульсов, поступивших в счетчик в течение интервала T x , было бы равно N 1 . Если же частота сигнала генератора тактовых импульсов будет, например, несколько больше номинальной и составит F 0 + ∆F 0 , то на том же интервале T x в счетчик поступит больше импульсов: N 2 > N 1 . Эта составляющая погрешности мультипликативна, т.е. ее значение тем больше, чем больше длительность измеряемого периода (интервала) T (рис. 8.27 в).
Суммарная абсолютная погрешность ∆ T результата измерения периода T x и суммарная относительная погрешность δ T %, соответственно:
∆ T = ∆ T 1 + ∆ T 2 = ±;
δ T = δ T 1 + δ T 2 = ±(1/F 0 T x + ∆F 0 /F 0 ).
Отдельные составляющие и суммарные погрешности результата измерения периода T x в абсолютном и относительном видах соответственно графически представлены на (рис. 8.28). В этом режиме, чем меньше измеряемый период T x (чем больше значение частоты f x ), тем хуже, так как тем больше относительная погрешность. Для измерения сравнительно малых значений периода T x (или сравнительно высоких частот) следует использовать первый режим цифрового частотомера - режим измерения частоты.
1 Для измерения, каких физических величин помимо измерения частотно-временных параметров применяются цифровые частотомеры?
2 Каким образом работает цифровой частотомер в режимах измерения частоты?
3 Какие погрешности возникают при работе цифрового частотомера в режимах измерения частоты?
4 Каким образом работает цифровой частотомер в режимах измерения периода?
5 Какие погрешности возникают при работе цифрового частотомера в режимах измерения периода?
Похожая информация.
Частотомер – это электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения частот различных периодических колебаний, электрических или механических.
Для классификации частотомеров, в основном в основном используется принцип их работы (проведения измерения). Различают частотомеры непосредственной оценки, и частотомеры, работающие по различным сравнительным методам, например резонансные, гетеродинные и электронно-счетные частотомеры.
Для измерения механических колебаний используют в основном вибрационные механические (аналоговые) частотомеры , а также электрические приборы, которые используются вместе с преобразователями механических колебаний в электрические, или эти функции выполняет сам частотомер.
Принцип работы самого простого вибрационного механического частотомера основан на явлении резонанса. Частотомер такого типа представляет собой ряд укрепленных одним концом металлических пластин. Пластины подобраны так, что их собственные колебания ступенчато варьируются, образуя, таким образом, своеобразную колебательную шкалу. Колебания, которые воздействуют на частотомер , вызывают вибрацию платин. Измерение частоты вибрации происходит по той упругой пластине, частота собственных колебаний которой совпадает с измеряемой частотой, вызывая, таким образом, явление резонанса.
Для измерения частоты электрических колебаний применяют различные электронные частотомеры.
В качестве примера, можно описать принцип работы самого простого частотомера этого класса – электромеханического. Как и в описанном выше механическом частотомере, в этом приборе также содержится ряд упругих пластин. Однако этот прибор дополнен электромагнитом. Поступающие электрические колебания, которые необходимо измерить, вызывают колебания электромагнита, который передает их на ряд пластин. Определение частоты колебаний, далее идет, как и у аналогового частотомера .
Электродинамические частотомеры. Они содержат специальный элемент измерения – логометр. Он настроен на определенную частоту колебаний. В зависимости от того, насколько поступающие колебания отличаются от эталонной частоты, и происходит измерение.
К частотомерам, помимо перечисленных, применяемым для измерения электрических колебаний, можно дополнительно отнести электромагнитые и магнитоэлектрические приборы. Однако на описании принципа их работы, мы останавливаться не будем.
Электронно-счетный частотомер , в последнее время, приобрел наибольшее распространение. Принцип его работы основан на подсчете числа периодов колебаний, за установленный период времени.
Для измерения колебаний радиочастот используют частотомеры специального, волнового типа. Сюда относятся различные резонансные, цифровые и гетеродинные частотомеры. Все эти приборы также работают по сравнительному методу подсчета измеряемых колебаний.
Кроме того, все частотомеры можно условно разделить на аналоговые и цифровые приборы. В первом случае информация указывается классическим «шкально-стрелочным» способом, во втором – с помощью цифрового дисплея.
С целью определения частот периодических сигналов, а также для выявления гармонических компонентов спектров - применяют специальные радиоизмерительные (и электроизмерительные) приборы, называемые частотомерами.
На сегодняшний день частотомеры существуют двух типов по методу измерения: аналоговые (для непосредственной оценки частоты) и приборы сравнения (к коим относятся: электронно-счетные, гетеродинные, резонансные и т.д.).
Аналоговые подходят для исследования синусоидальных колебаний, гетеродинные, резонансные и вибрационные - для измерения гармонических составляющих сигнала, электронно-счетные и конденсаторные - для определения частот дискретных событий.
По типу конструкции частотомеры могут быть щитовыми, переносными или стационарными, - тип конструкции зависит от области применения конкретного прибора.
Стрелочный аналоговый частотомер относится к электромеханическим измерительным приборам, и работает по принципу магнитоэлектрической, электромагнитной или .
Работа такого прибора основывается на зависимости модуля полного сопротивления составной измерительной цепи от параметров проходящего через нее тока. Измерительная цепь прибора состоит из частотозависимого и частотонезависимого сопротивлений.
Итак, на плечи логометра подаются разные сигналы: на одно плечо измеряемый ток подается через частотонезависимую цепь, на другое - через частотозависимую цепь. В итоге стрелка прибора устанавливается в такое положение, в котором магнитные потоки токов через два плеча найдут равновесие.
Пример частотомера, работающего по такому принципу - советский М800, предназначенный в диапазоне от 900 до 1100 Гц в цепях передвижных и стационарных объектов. Потребляемая прибором мощность - 7 Вт.
Язычковый вибрационный частотомер имеет на своей шкале набор пластинок в форме упругих стальных язычков, причем каждый из язычков обладает собственной резонансной частотой механических колебаний. Резонансные колебания язычков возбуждаются посредством действия переменного магнитного поля электромагнита.
При прохождении анализируемого тока через цепь электромагнита, язычок с наиболее близкой резонансной частотой к частоте тока, начинает колебаться с наибольшей амплитудой. Частота резонансных колебаний каждого язычка отражена на шкале прибора. Так что визуальная индикация весьма отчетлива.
Пример вибрационного язычкового частотомера - прибор В80, который применяется для измерения частоты в цепях переменного тока. Диапазон частот - от 48 до 52 Гц, потребляемая мощность частотомера - 3,5 Вт.
Конденсаторный частотомер
Сегодня можно встретить конденсаторные частотомеры на диапазоны, входящие в интервал от 10 Гц до 10 МГц. Принцип работы этих приборов базируется на чередовании процессов заряда и разряда конденсатора. Конденсатор заряжается от батареи, затем разряжается на электромеханическую систему.
Частота повторений заряда-разряда совпадает с частотой исследуемого сигнала, ибо сам измеряемый сигнал задает импульс на переключение. Мы знаем, что заряд CU протекает за один рабочий цикл, следовательно протекающий через магнитоэлектрическую систему ток пропорционален частоте. Таким образом амперы пропорциональны герцам.
Пример конденсаторного частотомера с 21 диапазоном измерения - прибор Ф5043, применяемый для настройки низкочастотной аппаратуры. Минимальная измеряемая частота - 25 Гц, максимальная - 20 кГц. Потребление прибора в рабочем режиме - не более 13 Вт.
Для настройки и обслуживания приемопередающих устройств, для измерений несущих частот модулированных сигналов - полезны частотомеры гетеродинные. Частота исследуемого сигнала сравнивается с частотой сигнала гетеродина (вспомогательного перестраиваемого генератора) до достижения нулевых биений.
Нулевые биения свидетельствуют о совпадении частоты исследуемого сигнала с частотой гетеродина. Пример проверенного временем гетеродинного частотомера - ламповый «Волномер Ч4-1», используемый для градуировки передатчиков и приемников, работающих с незатухающими колебаниями. Рабочий диапазон прибора - от 125 кГц до 20 МГц.
Частота перестраиваемого резонатора сравнивается с частотой исследуемого сигнала. Резонатором служит колебательный контур, объемный резонатор или четвертьволновой отрезок линии. Исследуемый сигнал поступает к резонатору, с выхода резонатора сигнал идет на гальванометр.
Максимальные показания гальванометра свидетельствуют о наилучшем совпадении собственной частоты резонатора с частотой исследуемого сигнала. Оператор регулирует резонатор при помощи лимба. В некоторых моделях резонансных частотомеров применяются усилители для повышения чувствительности.
Пример резонансного частотомера - прибор Ч2-33, предназначенный для настройки приемников и передатчиков с частотами непрерывных и импульсно-модулированных сигналов от 7 до 9 ГГц. Потребление прибора не более 30 Вт.
Электронно-счетный частотомер просто считает количество импульсов. Считаемые импульсы формируются входными цепями из периодического сигнала произвольной формы. При этом интервал времени счета задается с опорой на кварцевый генератор прибора. Таким образом, электронно-счетный частотомер является прибором сравнения, точность которого зависит от качества эталона.
Электронно-счетные частотомеры являются приборами весьма универсальными, отличаются широкими диапазонами измерения частоты и высокой точностью. Например, диапазон измерений прибора Ч3-33- от 0,1 Гц до 1,5 ГГц, а точность составляет 0,0000001. Доступные измеряемые частоты повышаются до десятков гигагерц благодаря применению делителей в современных приборах.
В общем и целом, электронно-счетные частотомеры являются на сегодняшний день наиболее распространенными и востребованными профессиональными приборами данного назначения. Они позволяют не только измерять частоты, но позволяют также находить и длительности импульсов, и интервалы между ними, и даже вычислять отношения между частотами, не говоря о подсчете количества импульсов.
Все сложные манипуляции, касающиеся электричества и домашней проводки, многие оставляют для профессионалов. Иногда проверить силу сопротивления, постоянное или переменное напряжение, а также количество полных циклов изменения тока нужно, а вызывать электрика нет возможности. В таком случае на помощь придет полезное приспособление – мультиметр. Не смотря на то, что данная функция не является основной, многие интересуются тем, как измерить частоту мультиметром.
Зачастую мультиметр-частотомер необходим для измерений в отдельных приборах, таких как генератор импульсного блока питания. Измерение сетевого значения лишь подтвердит наличие показателя в 50 Гц. Мультиметр, частота которого в большинстве моделей имеет диапазон до 30 Гц, применяется лишь в быту, для производственных целей используются более сложные приспособления, такие как высокочастотный искровой тестер. Необходимо детально ознакомиться не только с конструкцией измерительного аппарат, но и с особенностями измеряемого прибора, для того чтобы понять, как измерить частоту тока мультиметром.
Конструкция мультиметра
Тестер со встроенным частотомером - отличное приспособление для измерений, но существует ряд альтернативных методов, изучить которые можно ознакомившись со строением прибора. Основной состав данного аппарата включает в себя функции амперметра, омметра и вольтметра. Используют такое приспособление при замерах постоянного и переменного напряжения, а также сопротивления.
Наиболее распространенной моделью данного прибора является цифровая, поскольку она, в отличии от аналоговой, позволяет произвести более точные замеры. Классическая конструкция включает в себя:
- Индикатор. Он расположен в верхней части аппарата и служит экраном, на котором отображаются данные проверки.
- Переключатель. Позволяет выбирать пределы показателей и величины. Вокруг переключателя нанесена шкала, которая в большинстве современных аппаратов имеет пять диапазонов. Первое значение указывает на 200 Ом. Если установить переключатель на эту шкалу, то измерить сопротивление больше данного показателя не будет возможности. Также шкала включает в себя показатели переключения между постоянным и переменным током, и значок прозвонки.
- Гнезда для щупов. Позволяют подключить к тестеру измеряемый прибор. В большинстве моделей в нижней части размещено три разъема.
Для тех же, кто интересуется тем, как замерить частоту мультиметром, необходимо обратить внимание на модели со специальными функциями. Помимо данного показателя, померить тестером можно индуктивность, температуру, электрическую емкость. Наличие дополнительных функций существенно влияет на стоимость, потому не каждый может позволить себе приобрести для применения в быту такое приспособление. Отличным решением может стать приставка к мультиметру. Она позволяет при помощи аппарата со стандартным набором функций измерить нужный показатель.
Измерение частоты
Стоит напомнить, что интересуясь тем, как померить частоту мультиметром, предварительно важно ознакомиться с особенностями аппарата, который предстоит проверить. Только так можно достичь желаемого результата с максимально точными показателями. Измерение частоты мультиметром со специальной функцией является наиболее удобным, поскольку в данном случае нет необходимости в использовании специальных приставок.
Происходят такие замеры в несколько этапов:
- В первую очередь необходимо проверить измеритель на точность. Известно, что в сети частота имеет значение 50 Гц. Чтобы определить погрешность в работе тестера, необходимо подсоединить его к розетке. Показатель, отличающийся от 50 Гц, и будет погрешностью измерительного аппарата.
- Далее, при помощи измерительных щупов необходимо подсоединить тестер к измеряемому прибору. Предварительно ознакомившись с инструкцией использования тестера, можно узнать необходимое для точности проверки напряжение. Установив показатель напряжения на нужное значение, можно приступать непосредственно к определению полных циклов изменения тока.
- После этого измерение частоты тестером будет зависеть только от того, как изменяется период переменного тока.
Многих также интересует, как проверить частоту мультиметром при помощи специальных приставок. Частотомер — приставка к мультиметру является отличной альтернативой дорогим измерителям с множеством функций. Многие тестеры с функцией определения циклов изменения тока имеют низкую чувствительность, потому дают неточные показатели. Приставка является дополняющим средством к измерителю. Она позволяет преобразовать полученные данные в напряжение.
Чтобы измерение частоты тока мультиметром имело минимальную погрешность, необходимо правильно подсоединить частотомер. Переключатель рода работ в измерительном приборе необходимо настроить так, чтобы переключатель указывал на постоянное напряжение. В таком случае нет необходимости перестраивать приставку при подключении к аппарату с входным сопротивлением, превышающим 1 мОм.
Измерение частоты тестером может давать разные результаты, зависящие в первую очередь от точности работы аппарата. Потому при выборе способа проверки необходимо решить, насколько серьезно влияет на показатели погрешность прибора и/или приставки.
Частотомер - прибор, предназначенный для измерения частоты периодического процесса спектра сигнала, а также для нахождения частот гармонических элементов спектра сигнала.
Частотомеры подразделяются относительно способа, по которому производятся измерения. К такому типу относят устройства прямой оценки, такие как аналоговые, и приборы сравнительной оценки, например резонансные, гетеродинные и электронно-счетные частотомеры.
Различаются по физическому значению определяемой величины: синусоидальные колебания рассматриваются при помощи аналоговых приборов; частоты гармонических элементов определяются гетеродинными, резонансными и вибрационными частотомерами; для исследования дискретных явлений применяются электронно-счетные и конденсаторные устройства.
Также существует деление относительно конструктивного решения частотомера. Приборы могут представлять собой щитовые, переносные, стационарные конструкции.
Частотомеры предназначены для произведения электроизмерительных и радиоизмерительных работ, поэтому они могут рассматриваться как электроизмерительные частотомеры и радиоизмерительные частотомеры. Электроизмерительные частотомеры включают в себя аналоговые стрелочные частотомеры всевозможных системных решений, вибрационные, конденсаторные, электронно-счетные частотомеры; радиоизмерительные частотомеры - резонансные, гетеродинные, конденсаторные, элект-ронносчетные частотомеры.
Аналоговые стрелочные частотомеры подразделяются относительно входящего в них измерительного приспособления: электродинамические, электромагнитные, магнитоэлектрические.
Разработаны частотомеры такого типа на основе применения частотозависимой цепи, характеризуемой взаимодействием модуля полного сопротивления относительно частоты. В аналоговом устройстве предусмотрен измерительный механизм, в роли которого в основном выступает логометр. Логометр представляет собой устройство с двумя плечами, на одно плечо поступает определяемый сигнал, проходя частотонезависимую цепь, на второе сигнал поступает сквозь частотозависимую цепь. Также логометр оснащается ротором со стрелкой, который в результате взаимодействия магнитных потоков фиксируется в положении, показываемом отношением токов в обмотках.
Вибрационные (или язычковые) частотомеры относятся к устройствам с наличием мобильного компонента, представленного в виде комплекта упругих деталей, например язычков или пластин. Подвижные части включаются в резонансное колебание в результате воздействия на них переменным магнитным или электрическим полем.
Гетеродинные частотомеры разработаны на принципе исследования сравнения между частотами входного сигнала и частотой перестраиваемого генератора - гетеродина, используя метод нулевых биений.
Рабочее состояние идентично работе резонансного частотомера, описанного ниже.
Резонансные частотомеры созданы на рассмотрении сравнительных характеристик частоты входного сигнала и собственной резонансной частоты перестраиваемого резонатора, в роли которого могут выступать колебательный контур^ отрезок волновода как объемный резонатор, четвертьволновой отрезок линии.
Цепочка действия следующая: контролируемый сигнал, проходя входные цепи, отправляется на резонатор, поступив на резонатор, сигнал, проходя детектор, отправляется на индикаторное приспособление, например гальванометр. Частотомер может оснащаться усилителями, которые усиливают чувствительную способность частотомера. Резонатор при помощи оператора настраивается относительно максимального значения индикатора, отсчет частоты производится относительно лимба настройки.
Электронно-счетные частотомеры очень широко примененяются, так как обладают широким диапазоном частот в пределах от долей герца до десятков мегагерц. Чтобы увеличить диапазон до сотен мегагерц и десятков гигагерц, частотомер оснащается вспомогательными блоками, которые характеризуются как делители частоты и переносчики частоты. Электронно-счетные частотомеры также отличаются универсальностью, достаточно высокой точностью. Частотомеры этого типа могут производить измерения периода движения импульсов, отслеживать промежутки бремени, возникающие между импульсами, исследовать взаимодействие двух" Частот. Отмечено их применение как счетчиков численности импульсов. Электронно-счетные частотомеры могут производить работу, сочетая несколько способов измерения, например гетеродинный и электронно-счетный способы, при этом существенно расширяя диапазон измерения, создавая нахождение несущей частоты импульсно-модулированных сигналов.
Наипростейший частотомер изготавливается при помощи логических элементов одной микросхемы, прибор такого типа используется для измерения частоты переменного напряжения в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. В этом приборе роль входного элемента играет триггер Шмита, который трансформирует на входе переменное напряжение синусоидальной формы в импульсы прямоугольной формы равной частоты. Для работы триггера требуется наличие определенной амплитуды входного сигнала, которая не должна превышать пороговую величину. Шкала частотомера задается как общая для всех диапазонов измерения, к тому же практически равномерная. Необходимо задать начальную границу и конечную границу шкалы относительно всех диапазонов, в основном это поддиапазон 20-200 Гц, под который ориентируются частотные границы остальных двух поддиапазонов. Для поддиапазона 200-2000 Гц результат измерения, полученный при помощи шкалы, увеличивается в 10 раз, а для поддиапазона 20 кГц увеличение производится в 100 раз.
Для повышения чувствительности частотомера используется введение вспомогательного усилителя входного сигнала, в роли которого могут выступить маломощный полупроводниковый транзистор или аналоговая микросхема в виде трехступенчатого усилителя для видеоканалов телевизионных приемников, характеризуемых наличием большого коэффициента усиления. Частота может иметь синусоидальные, прямоугольные, пилообразные колебания, а также колебания другого вида. Колебания, проходя первый конденсатор, поступают на вход микросхемы, затем производится усиление на выходе микросхемой через второй конденсатор, и колебания отправляются на вход триггера Шмита. Еще один конденсатор включен для ликвидации внутренней отрицательной обратной связи, которая уменьшает усилительные характеристики микросхемы.
Частотомер для измерения КСВ предназначен для нахождения величин мощности, при прямой отраженной волне отображается стрелочными приспособлениями с наличием подсвечиваемой шкалы. Частотомер такого типа работает в режиме калибровки и режиме определения в результате демпфониро-вания индикаторов, осуществляя измерения флуктуирующих сигналов. Прибор есть объединение двух частотомеров, его задняя панель оснащена двумя парами разъемов, при этом одна пара ориентирована на произведение замеров КСВ, мощности в частотном диапазоне 1,8-160 МГц, вторая пара рассчитана на диапазон 140-525 МГц.
Частотомер на базе звуковой карты разработан для произведения измерения частоты звукового сигнала, который непосредственно подается на линейный вход звуковой карты.
Вибрационные и аналоговые частотомеры используются в качестве контролеров сети электропитания. Гетеродинные частотомеры применяются для создания и отслеживания настройки, эксплуатации, для контролирования над приемопередающими устройствами, для измерения несущей частоты модулированных сигналов. Электронно-счетные частотомеры используются для обслуживания, регулировки, диагностики радиоэлектронных устройств разнообразного направления, также применяются для произведения контроля рабочих состояний радиосистем, технологических процессов. Резонансные частотомеры служат для настройки, обслуживания, а также для произведения контроля над действием приемопередающих приспособлений и определения несущей частоты модулированных сигналов.