Методы измерения частотно-временных параметров сигналов.
Основные соотношения.
,
,
где Т – период сигнала,
с – скорость распространения сигнала,
λ – длина волны.
Измерение частоты, периода или длины волны теоретически равноценно, но на практике измеряют или частоту, или период, а длину волны вычисляют.
Допустимая погрешность измерения частоты при этом должна быть не менее чем в 3 раза меньше допустимой погрешности установки измеряемой частоты. При этом условии погрешностью измерения частоты мы пренебрегаем.
Классификация методов измерения частоты.
Метод сравнения.
В его основе лежит сопоставление значений двух частот: измеряемой и образцовой, играющей роль меры.
Функциональный метод.
Он основан на использовании частотно-зависимых цепей, выходное напряжение которых функционально связанно с частотой входного сигнала.
Пример: Резонансный метод. Он основан на использовании резонансных свойств колебательного контура.
Метод дискретного счета.
В его основе лежит подсчет числа циклов периодического сигнала в течении установленного интервала времени.
Аналоговые методы измерения частоты.
Метод сравнения.
Для измерения неизвестной частоты методом сравнения необходимо иметь генератор сигнала образцовой частоты и индикатор. Если в качестве индикатора используется осциллограф, то способ измерения называют осциллографическим, если в качестве индикатора используется телефон или магнитоэлектрический микроамперметр, то способ измерения называют гетеродинным или способом нулевых биений.
Осциллографический способ измерения частоты.
Измерение частоты при линейной развертке.
При линейной развертке напряжение неизвестной частоты подают на вход канала Y. В качестве образцовой частоты используется частота генератора развертки. Частоту определяют через период:
,
где
коэффициент
развертки,
линейный
размер по горизонтали,
число
периодов на отрезке
Измерение частоты при линейной развертке с внешним генератором образцовой частоты.
В этом методе напряжение неизвестной частоты также подается на вход канала Y, а напряжение образцовой частоты, с внешнего генератора, подается на вход канала Z. Генератор линейной развертки включен. На экране ЭЛТ имеем прерывистое изображение входного сигнала.
Частота определяется по соотношению:
,
где n – число меток на периоде измеряемого сигнала.
Измерение частоты при синусоидальной развертке.
При синусоидальной развертке напряжение неизвестной частоты подается на вход канала Y, а напряжение образцовой частоты – на вход канала Х. Генератор линейной развертки выключен. Изменяя значение образцовой частоты, добиваются получения фигуры Лиссажу.
Частота определяется из следующего соотношения:
,
где
,
- частота на входе канала Y,
- число пересечений фигуры Лиссажу осью
Х (максимально возможное),
- число пересечений фигуры Лиссажу осью
Y (максимально возможное).
Согласно данному соотношению имеем:
.
Пример:
Примечание: Подаваемые частоты можно поменять местами, при этом фигура Лиссажу повернется на 900. Формула для определения частоты определится из исходного соотношения.