11.3.4.2 Приборы и преобразователи для измерения частоты и фазы

В электронных аналоговых частотомерах применяются в основном два способа измерения частоты. Первый, используемый

В области звуковых частот, основан на формирование импульсов, имеющих постоянную площадь .Частота этих импульсов должна быть равна частоте измеряемого сигнала. Среднее значение напряжения этих импульсов пропорционально измеряемой частоте

Упрощенная схема преобразователя с использованием перезаряда конденсатора показана на рисунке 11.4.

Рис 11.4 – Структурная схема преобразователя частоты в напряжение

Здесь - формирователь импульсов постоянной длительности с частотой входного сигнала ; - источник стабильного напряжения ; - переключатель, - конденсатор, - нагрузка, в качестве которой, в частотности, может быть использован магнитоэлектрический измерительный механизм. Выходные импульсы формирователя управляют работой переключателя поочередно подключая его к и к нагрузке . Если постоянные времени цепей заряда и разряда конденсатора подобраны так, что он практически полностью успевает зарядиться от и разрядиться на , то среднее значение выходного напряжения будет

где - заряд конденсатора, отдаваемый в нагрузку при каждом импульсе.

Этот принцип положен в основу частотометров, имеющих верхний предел измерений 20кГц и класс точности 0,5.

В основе второго , резонансного, способа измерения лежит сравнение частоты колебаний исследуемого источника с собственной частотой колебаний резонансного контура (рис. 11.5.).

Рис. 11.5 – Функциональная схема резонансного преобразователя частоты и напряжение

Источник напряжения неизвестной частоты может быть связан колебательным контуром через элемент связи . Источник напряжения измеряемой частоты является источником в контуре. Изменяя емкость конденсатора , можно по показаниям индикатора резонанса настроить контур в резонанс, при котором при известной индуктивности контура шкала конденсатора градуируется в единицах частоты резонансные частотометры используют, как правило, для измерений в области высоких частот.

Измерительные преобразователи фазы в напряжение могут быть построены по принципу формирования прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна измеряемой фазе. На рис. 11.6 показана упрощенная схема и диаграмма, поясняющая работу такого преобразователя. Схема содержит два формирователя импульсов и , вырабатывающих короткие импульсы в моменты перехода напряжений и через нуль от отрицательных значений к положительным. Сформированные импульсы управляют электронным ключом , который замыкается при поступлении импульса от и размыкается при поступление импульса от . В результате этого на нагрузке выделяются импульсы длительностью и амплитудой . Среднее значение напряжения этих импульсов .

а)

б)

Рис 11.6 – Структурная схема (а) и временная диаграмма сигналов (б) преобразователя фазы в напряжение