Измерение частоты и интервалов времени

Развитие многих направлений науки и техники определяется достигнутой точностью измерения частоты и времени. Из семи основных физических величин эталоны времени и частоты являются самыми точными. В настоящее время Государственный первичный эталон времени и частоты обеспечивает воспроизведение секунды и герца со среднеквадратической погрешностью не более 10^-13.

Особенность частоты состоит в том, что ее эталонное значение может быть передано на рабочее место, минуя промежуточные этапы передачи размера частоты. Для этого используются каналы радиовещания и телевидения. Приборы для сличения частот в настоящее время выполняются в виде приборов общего применения. С помощью этих приборов осуществляется начальная установка и синхронизация всех часовых систем по сигналам эталонных частот и сигналам точного времени, передаваемым радиостанциями Государственной метрологической службы РФ.

Используемые в радиотехнике частоты, простираются от 10^-3 до 10¹²Гц и более. Их условно можно разделить на

· низкочастотные (инфразвуковые)- менее 20Гц

· звуковые частоты 20Гц – 20кГц

· ультразвуковые 20кГц – 200кГц

· высокочастотные – более 200кГц

В настоящее время Международный консультативный комитет по радио (МККР) упорядочил разделение спектра частот, применяемых для радиосвязи, радиовещания, телевидения. Этот спектр разбит на 9 полос, внутри которых частоты меняются в 10 раз. Полосы обозначаются от 4 до 12. Например,

В радиотехнике чаще всего измеряется частота, реже период и длина волны. Учитывая, что измерения частоты проводятся с наибольшей точностью, многие физические величины (напряжение, температура, давление и пр.) с помощью измерительных преобразователей превращаются в частотно-временные параметры.

Согласно ГОСТ15094 приборы для измерения частоты и времени относятся к группе Ч- и подразделяются на

Ч1 – установки для поверки измерителей частоты, воспроизведения образцовых частот, сличения частот сигналов

Ч2 – частотомеры резонансные

Ч3 – частотомеры электронно-счётные

Ч4 – частотомеры емкостные, гетеродинные, мостовые

Ч5 – преобразователи частоты сигнала

Ч6 – синтезаторы частоты, делители и умножители частоты

Ч7 – приёмники сигналов эталонных частот; компараторы частотные, фазовые, временные

Ч9 – преобразователи частоты

Приборы для измерения частоты СВЧ диапазона называют волномерами (т.к. они измеряют длину волны).

В зависимости от диапазона частот и требуемой точности используются следующие основные методы измерения:

· метод сравнения - осциллографический, гетеродинный (метод нулевых биений)

· конденсаторный

· резонансный

· метод дискретного счёта