Резонансный метод измерения частоты

Резонансный метод измерения частоты заключается в сравнении измеряемой частоты с собственной резонансной частотой градуированного измерительного колебательного контура.

 

 

Входное устройство служит для согласования источника измеряемой частоты с измерительной колебательной системой, которая настраивается в резонанс с измеряемой частотой. Момент резонанса фиксируется по максимальному показанию индикатора, присоединенного к контуру. Измеряемая частота определяется по градуированной шкале микрометрического механизма настройки с большим числом отсчетных точек. Контур и индикатор конструктивно объединены в устройство, называемое резонансным частотомером. Если шкала механизма настройки градуирована в длинах волн, то такое устройство называют резонансным волномером.

Измерительный контур резонансного частотомера в зависимости от диапазона частот, для которого он предназначен, выполняется с сосредоточенными или распределенными параметрами. Резонансные частотомеры с сосредоточенными элементами применяется на частотах до 200 МГц, а с распределенными параметрами широко применяются в диапазоне СВЧ.

 

Схема резонансного частотомера на сосредоточенных элементах

 

 

Четвертьволновый резонансный частотомер

 

Резонансный частотомер с объемным резонатором

 

Погрешность измерения частоты резонансным частотомером с распределенными параметрами составляет 0,1%

 

 

 

При измерении частоты этим методом используется явление парал­лельного или последовательного резонанса. На графике показана зависимость напряжения на конденсаторе последовательного контура от частоты. При резонансе это напряжение принимает максимальное значение.

 

Условием резонанса является равенство , откуда .

Обычно в таком приборе конденсатор де­лается переменным для плавной настройки в резонанс. Ряд катушек с колиброванной индуктивностью может быть использован для изменения пределов измерения. Шкала конденсатора может быть отградуирована непосредственно в единицах частоты.

 

Измерение частоты электронно-счётными частотомерами

Электронно-счётный частотомер (ЭСЧ) представляет собой прибор, содержащий источник образцовой частоты в виде кварцевого генера­тора, декадные делители и электронный счётчик импульсов. Непос­редственно к электронному счётчику подключается индикатор.

 

 

ВЦ - входная цепь;

ФУ - формирующее устройство;

ДД - декадные делители;

С - селектор;

СЧ - счетчик импульсов;

И - индикатор;

ГОЧ - генератор образцовых частот;

УФВИ - устройство формирования временных импульсов;

 

Напряжение измеряемой частоты поступает на входную цепь, затем в формирующее устройство, включающее дифференцирую­щие цепи, ограничители и усилители. Исходный сигнал преобразуется в последовательность коротких импульсов с тем же периодом. Затем эти импульсы поступают на селектор через декадные делители. Селек­тор управляется устройством времени счёта, которое открывает его на калиброванный промежуток времени. Этот калиброванный промежу­ток времени задаётся генератором образцовых счётных импульсов с высокой стабильностью, а декадные делители устанавливают тре­буемую длительность. Счётчик пересчитывает импульсы, прошедшие через селектор и таким образом определяется частота.

 

;

 

Где N - количество импульсов;

- время счёта;

- коэффициент деления декадных делителей и

 

Работа ЭСЧ в режиме измерения периода.

 

 

 

- по равномерному закону

 

 

 

 

 

 

В режиме измерения периода во входном канале формируется импульс кратный периоду измеряемого сигнала. Этот импульс служит для управления селектором и открывания его на время действия им­пульса. На селектор непрерывно подаются импульсы с калиброванным периодом. Счётчик импульсов считает импульсы, прошедшие через селектор, число которых пропорционально .

 

 

При измерении периода становится существенной погрешность, связанная с наличием шумов на входе частотомера.