1.2. Частотомір на основі гетеродинного способу вимірювання частоти

Гетеродинний спосіб вимірювання частоти полягає у порівняння частоти досліджуваного сигналу з частотою допоміжного генератора перестроюваної частоти (т.з. гетеродина), частота якого відома з високою точністю. Структура такого частотоміра наведена на рис. 13.2.

Рис. 13.2

Вхідний пристрій узгоджує частотомір з джерелом досліджуваного сигналу. При зміні частоти гетеродина на виході змішувача з’являється складова різнецевої частоти , яка виділяється фільтром низької частоти. Регулюванням частоти гетеродина досягають виконання умови – (нульові биття). Досягнення цієї умови фіксується індикатором, в якості якого можуть бути використані міліамперметр магнітоелектричної системи, головні телефони, осцилограф, електронно-оптичний прилад (при використанні головних телефонів виникає значна похибка, оскільки людське вухо не реагує на частоти нижче 15-30 Гц).

1.3. Резонансні частотоміри

Резонансний спосіб вимірювання частоти грунтується на застосуванні явища резонанса в коливальній системі і полягає у порівнянні вимірюваної частоти з власною частотою коливального контура. Структура резонансного частотоміра наведена на рис. 13.3.

Принцип дії таких приладів полягає в тому, що коливальна система настроюється в резонанс з частотою вимірюваного сигналу.

Рис. 13.3

Досягнення резонансу фіксують по найбільшим показанням індикатора резонанса, що пропорційні струму (напрузі) в коливальній системі. Вимірювану частоту визначають по шкалі каліброваного елемента коливальної системи (наприклад, конденсатора).

Коливальні системи частотомірів можуть бути реалізовані на елементах з зосередженими (конденсатори, індуктивності) чи розподіленим (об’ємні резонатори, відрізки лінії) параметрами. В першому випадку діапазон вимірювання частоти обмежений значенням ~200 МГц, в другому – простягається в область частот понад 200МГц.

Резонансний метод відрізняється простотою, а похибка вимірювання при його застосуванні не перевищує сотих-десятих долей процента. Похибка вимірювання обумовлена рядом причин: низькою добротністю коливальної системи, похибками при градуюванні частотоміра, зміною параметрів оточуючого середовища, люфтом в механічних вузлах.

1.4. Мостові частотоміри

Цей метод базується на використанні моста, рівновага якого залежить від частоти струму, що його живить. На рис 13.4 показано схему моста змінного струму для вимірювання частоти

Рис. 13.4

За умови нехтування опором потенціометра рівновагу мостової схеми буде досягнуто при

. (13.3)

З рівняння (13.3) можна отримати дві умови рівноваги окремо для його дійсної і уявної складових

, (13.4)

. (13.5)

Якщо вибрати , , то Резистори уявляють собою здвоєний потенціометр з рівними опорами. Оскільки елементи обираються незмінними, шкалу потенціометрів можна градуювати в Герцах. Якщо при настройці схеми не виконується рівність , для досягнення рівноваги схеми користуються потенціометром .

Мостові частотоміри застосовують для вимірювань частот в діапазоні від десятків Гц до сотень кГц. Похибка вимірювання становить 0,5-1 %.