Metode de măsurare a frecvenței

Ministerul Educației

Cheboksary Branch (Institutul) din Universitatea de Stat din Moscova Deschis

La disciplina „Metrologie și standardizare“

Intitulat „METODE DE MĂSURARE“ FRECVENTA

Frecvența de oscilație este numărul de oscilații complete pe unitatea de timp:

t- unde durata de viață a n oscilații.

frecvența f = 1 / T pentru oscilații armonice. în cazul în care T - perioada de oscilație.

Unitatea de hertzi frecvență este definită ca fiind una oscilație pe secundă. Frecvența și timpul sunt indisolubil legate, prin urmare, măsurarea unuia sau alta cantitate este dictat etsya comoditatea experimentului și precizia de măsurare necesară. Sistemul internațional de unități de timp SI este una dintre cele șapte mărimi fizice de bază. Frecvența undelor electromagnetice asociate cu perioada de oscilație T și o lungime uniformă undă plană în spațiul liber-l-dimensionale prin următoarele relații: fT = 1 și f l = s, unde c este viteza luminii egală cu 299 792,5 ± 0,3 km / s.

Spectrul undelor electromagnetice de frecvențe, utilizați fiind operate în radio-, se extinde de la o fracțiune de hertz la mii de gigahertzi. Acest spectru este mai întâi divizată în două intervale - frecvențele joase și înalte. Pentru frecvențele joase includ audio și nfra (sub 20 Hz), sunet (20- 20.000 Hz) si ultrasunete (20-200 kHz). Vysokochas-frequency-band, la rândul ei, divizată într-o frecvență ridicată (20 kHz - 30 MHz), ultravysokne (30 - 300 MHz) și ultraînaltă (peste 300 MHz). Limita superioară a frecvenței de ultra-înaltă este crescută în mod continuu și a atins în prezent 80 GHz (cu excepția benzii optice). Această separare se explică prin diferitele modalități de obținere a depunerilor de oscilații electrice, iar diferența în proprietățile lor fizice și caracteristicile de propagare la distanțe curse. Cu toate acestea, o delimitare clară între participarea individuală a kami a spectrului nu poate fi posibil, astfel încât această diviziune este în mare măsură arbitrară.

METODA PEREZARYADD CONDENSER

Învecina condensator, a cărui C capacitance la tensiune nick-SOURCE U. Condensatorul este încărcat, și Nako-pitsya cantitate electrică q = CU. În cazul în care comutatorul de condensator la magnetoelectric metru curent, apoi să curgă prin cantitatea de energie electrică q, provocând o deformare pointer. Dacă condensatorul se aprinde, conectarea la o sursă de tensiune pentru încărcare și un curent măsurabilă-Tieliu pentru descărcare de comutare a frecvenței f ori pe secundă, cantitatea de energie electrică care trece prin ampermetru în timpul descărcării, va fi f ori mai mult: FQ = FCU = I, în cazul în care I este valoarea medie a curentului de descărcare. Rezultă că, curentul într-un circuit este direct proporțională cu frecvența de re-încheiere și constantă la scară CU opera de ampermetru poate fi calibrat în unități de frecvență:

Fig. 1. Schema bloc a condensatorului

Schema bloc a condensatorului de frecvență, un Koto-set utilizat în această metodă (Fig. 11) este format dintr-un amplificator limitator RO încărcare bit LRU indicator dispozitiv magnetoelectric. În plus, generator de Tc pentru calibrarea frecvenței la o frecvență fixă. La intrarea de frecvență primește tensiunea măsurată frecvența. Amplificatorul limitator ia forma unui meandru. Serpuit consilii doresc să creeze dispozitiv de încărcare-descărcare, a cărui schemă este prezentată în Fig. 2.

Fig. 2. Schema dispozitivului de numărare Kondo Sathorn Frecvența

Tranzistorul T funcționează în modul cheie atunci când este supra-acoperit, un II3 condensatorul C este încărcat prin rezistorul R, iar atunci când tranzistorul este deschis, același zhaetsya condensator de descărcare prin tranzistor. Curentul de încărcare curge prin magneto-milliammeter, calibrate în unități de frecvență. Condensatoarele C comutator: capacitate minimă și maximă determină intervalul de frecvență măsurat și numărul de condensatoare - numărul de sub-benzi.

valoarea tensiunii la care condensator de încărcare-Sator dat subbandă, în funcție de valorile măsurate ale frecvenței și a modificărilor de capacitate și calibrarea frecvenței scalei este rupt. Dispozitiv pentru neniya acest fenomen în dispozitivul de încărcare-descărcare-încărcare prevăzută de stabilizare a tensiunii, care este implementat de diodă Zener Dz; Tensiunea pitaniyatakzhe stabilizată printr-o diodă Zener D1 și D2 măsurată frecvență limită inferioară este de 10 Hz;

la frecvențe mai mici care se deplasează în cadrul indicatorului magnitoelektri-agenție va efectua vibrații mecanice-TION în timp cu frecvența măsurată. Limita superioară depinde de constanta de timp a circuitului de încărcare, determinat prin faptul că nu numai rezistența rezistorului R și minimul pe scurt Stu condensatorul C, dar elementele de montare-ing capacitances unității de încărcare-descărcare, și nu depășește 1 MHz. Precizia de măsurare depinde de clasa de precizie milliammeter instabilitate reziduală tensiune de încărcare condensator și este de 1-2%.

de circuit. Această metodă este utilizată în gama de înaltă și ultra-înaltă frecvență. Schema bloc a implementării sale este prezentată în Fig. 3. măsurată sursa de tensiune de frecvență prin fxs comunicație bușonului ment ESP Cps-nyaetsya cu precizie, deoarece circuitul de măsurare în infraroșu, care este reglat la rezonanță, cu un cuplu de frecvență fx fixată de rezonanță maximă indicator Kazan la conectat la circuitul prin al doilea element de cuplare . Datorită măsura frecvența determinată de scara gradată a mecanismului de ajustare micrometru cu un număr mare de puncte de referință. Contur și va afișa o uniune constructiv-Nena într-un dispozitiv numit contorul de frecvență de rezonanță. În cazul în care scara este gradat în stabilirea lungimi de undă mecanism, un astfel de dispozitiv este numit un rom de rezonanță volnome.

Schema contor de frecvență de rezonanță (Fig. 4), relevă sursele de erori de măsurare. eroarea de calibrare este determinată de mecanismul de ajustare a calității;

ea poate fi redusă prin pre-calibrarea scalei de frecvență, utilizând un model de acțiune. frecvență cuib ity de măsurare a circuitului are loc după-Corolarului modifica dimensiunile geometrice sub influența schimbărilor de temperatură ambiantă; aceasta poate fi calculată cu următoarea formulă:

unde Df - abaterea de la frecvența de rezonanță sub influența modificărilor de temperatură pe DT. K; o - linie-rate-temperatură contur coeficient de dilatare a materialului; k - factor constructiv. Instabilitate stabilirea con-tur, de asemenea, apare în măsurabilă nenii-inserție-reactiv cu rezistență din partea fx și sursa de LED-uri. Active make-mye reduce rezistența ext rotnost circuitului.

Curba de rezonanță Fig.5 a circuitului de oscilație

Reducerea influenței rezistenței induse se realizează datorită slăbirii indicatorului sursei și fx.

Inexactitate rezonanță fixarea Q a circuitului este determinată de capacitatea de afișare încărcat Q circuit de metru picior și rezoluție. Din ecuația curbei de rezonanță (. Fig.5) poate fi în formula luchit pentru a calcula eroarea relativă a rezonanței disfuncționalitate de blocare:

unde U0 - indicator citire la rezonanță; Up - indicarea la o detuning a circuitului de măsurare pe

Circuitul de măsurare în funcție de frecvența de rezonanță contorului-ing pe gama de frecvențe pentru care este destinată, se realizează cu parametrii lumped sau distribuite. Frecventa de Rezonanta catalogheaza contor de frecvență rovymi acum complet Dig-condus, și un parametru distribuit utilizat pe scară largă în domeniul de microunde.

Frecventa de Rezonanta domeniu de măsurare de frecvență caracterizată, acuratețea și sensibilitatea, adică o putere minimă absorbită de către sursa de frecvență măsurată necesară pentru citiri sigure ale indicatorului la rezonanță.

Frecventa de Rezonanta cu parametrii distribuiți, ramia. Circuitul de oscilație a frecvenței funcționa fie sub forma liniei coaxiale, sau sub forma rezonatorului cavitate. Setarea liniei coaxiale prin schimbarea lungimii sale, cavitate - o modificare a volumului său.

Frecvența de comunicare distribuit parametru vayut cu surse de frecvență măsurate prin antenă corn sau un bici sau prin elemente de legătură sub formă de

Fig. 6. sfert frecvența de rezonanță

Fig. 7. Rezonanta adesea altimetru

cu o linie încărcată

bucle; sonde, fante și găuri circulare. La intrarea frecvenței includ adesea o atenuatoare de atenuare variabilă pentru a regla puterea de intrare. Uneori, folosind cuplaje direcționale.

cymometers Coaxial funcționează practic de două tipuri: cu linia încărcată sfert.

val sfert frecvența de rezonanță este un segment de linie coaxială deschis (Fig. 6). Stabilirea prin intermediul mecanismului micrometru cu o scală gradată în unități de lungime I. Rezonanța are loc la linia I, pe termen egal număr impar de sfert de lungime de undă.

Probele și l2 corespund l1 la l / 4 și 3L / 4, astfel încât timpul lor-Ness este egală cu jumătate din lungimea de undă. În cazul general

metri Sfert de frecvență sunt utilizate în mod frecvent la minut 600 MHz la 10 GHz. Abatere în intervalul 10 -3 -5 * 10 -4.

Frecvența de rezonanță cu o linie de încărcat Otley diferă de trimestru în care bucla deschisă koaksil cial-încărcate linie capacitatea C, formată de capetele conductoarelor interioare și exterioare (Fig. 7). Răspunsurile în linia încărcată apare atunci când starea

unde D - diametrul interior al conductorului exterior; d- diametrul exterior al conductorului interior: # 961; - impedanța caracteristică a liniei.

La setarea frecvenței simultan măsurabilă nyayutsya și lungimea liniei l. și capacitate C. Suprapunerea la Com-pared cu contor de frecvență sfert de undă este crescut de 2 până la 3 ori. Două contor de frecvență cu o linie încărcată re gama de frecvențe de la 150 MHz kryvaetsya la 1500 MHz. Frecvența măsurată este determinată prin intermediul unor tabele de calibrare sau grafice. eroarea de măsurare 5-10

Frecvența de rezonanță cu mișcarea -ZK pe cavitate rezonantă a pistonului mobil (plunger). Excitat valuri în picioare în cavitatea rezonator sunt de diferite tipuri. Acest lucru depinde de modul de administrare, câmpul electromagnetic de excitație. Când rezonatorul cilindric excitație SRI printr-o deschidere în centrul peretelui frontal (Fig. 8a) având tip oscilație H111. De la electrodinamica este cunoscut faptul că o lungime de undă corespunzătoare, cavitatea este legată de diametrul și înălțimea și am următoarea relație:

La excitație a rezonatorului cavitate printr-o deschidere în oscilații sale de perete lateral apar tip H011 (Fig. 8b). Domeniul de valuri caracterizate prin absența curenților de conducție între pereții de capăt și cavitatea cilindrică, care permite să se aplice priza demon pini să fie ajustate. Penetrarea cu spațiul exterior al energiei este absorbită de către pistonul furnizat

Fig. 8-8. Diagrame de frecvență a rezonatorului cavității

în acest scop, acoperit pe partea stângă (fig. 8b) a suprafeței de piston. Dependența clorhidric tip de lungime de undă corespunzătoare # 955; 011 în cavitatea mărimea-determinată prin expresia

Dacă această cavitate a pus, de asemenea, l = d, atunci # 955; 011 »0,76d.

Setarea scară de frecvență cu cea mai mare parte a rezonatorului-set este calibrat cu un oscilator de măsurare frecvențe corespunzătoare. Prin urmare, capetele de calibrare de către o sursă de eroare este în eroare în stabilirea pentru scara oscilator de frecvență. Pentru a nu agrava măsurare Setări eroare inexactitate rezonanță Q factor al rezonatorului cavității este reglată la o valoare foarte mare. Acest lucru se realizează prin polizare și suprafața interioară a cavității placat cu aur; în care factorul de calitate ajunge la 10 000-30 000. Cu toate acestea, a greșit-Ness de 10 - 3 x 10 -4. Dezavantajele frecvența rezonatorului cavitate se referă la suprapunerea mică, ceea ce face necesar un număr mare de ele pentru măsurarea unei benzi de frecvență dorită.

Frecvența parametru distribuit includerea STR-soba separate în circuitul măsurat comunicând și absorbant. Frecvența trecere este prevăzută cu două elemente de conectare - o intrare pentru conectarea cu un câmp NYM electromagnet și o ieșire pentru comunicarea cu un indicator. stabilirea unui cuplu determinat de răspunsul maxim până-indicatorul zaniyu (fig. 9a). Frecvența supratensiune are un element de cuplare - intrare și

Fig. 8-9. Intrarea (a) și un absorbant (b) de multe ori, Tomer

Indicatorul includ linia de transmisie (fig. 8.9, b). În timp ce frecvența nu este reglat la rezonanță, citirile indicatoare sunt maxime;

atunci când configurați o parte din energia este absorbită în rezonator și citirea contorului este redusă.

O metodă de comparare măsurarea frecvenței primit Shiro unele de distribuție, datorită simplității sale, adecvarea pentru utilizare în aproape orice domeniu de frecvență și o precizie relativ ridicată a rezultatului măsurării. Frecventa masurata este determinată prin ecuația sau plierii ness frecvență exemplară. Prin urmare, pentru a măsura frecvența fx. prin comparație, este necesar să existe o sursă de indicator exemplară egalitate frecvență fobr sau fold-Ness fx. și fobr. Modelul sursă pași de frecvență exemplare de frecvență utilizate, așa-numitele standarde de frecvență cu instabilitate Yu-9 -10

folosesc sintetizatoare de frecvență și alte generatoare, instalații pentru generatoare de semnal de măsurare de eroare de frecvență de calibrare sunt un ordin de mărime, și instabilitate frecvență în 30 min - 3 ordine de mărime mai mică decât cea a generatorului calibrat.

Indicator Egalitatea multiplicitate sau frecvența poate fi un osciloscop sau un convertor de frecvență neliniar;

Fig. 10. Determinarea pluralitatea de frecvență