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 .