4.3. Резонансный метод

Резонансный метод измерения частоты заключается в сравнении измеряемой частоты с собственной резонансной частотой градуированного измерительного колебательного контура. Этот метод применяется в диапазоне высоких и сверхвысоких частот. В резонансном частотомере (рис. 4.2) источник напряжения измеряемой частоты f_х с помощью элемента связи ЭСв соединяется с прецизионным измерительным контуром ИК, который настраивается в резонанс с частотой f_х. Момент резонанса фиксируется по максимальному показанию индикатора присоединенного к контуру через второй элемент связи. Измеряемая частота определяется по градуированной шкале микрометрического механизма настройки с большим числом отсчетных точек.

Погрешность градуировки, определяемая качеством механизма настройки, может быть уменьшена путем предварительной градуировки шкалы частотомера с помощью образцовой меры.

Нестабильность частоты измерительного контура возникает вследствие изменения его геометрических размеров под влиянием изменения температуры окружающей среды.

Нестабильность настройки контура возникает также при изменении вносимых реактивных сопротивлений со стороны источника f и индикатора. Активные вносимые сопротивления уменьшают добротность контура. Уменьшение влияния вносимых сопротивлений достигается ослаблением связи с источником f и индикатора.

Измерительный контур резонансного частотомера в зависимости от диапазона частот, для которого он предназначен, выполняется с сосредоточенными или распределенными параметрами. Резонансные частотомеры с сосредоточенными параметрами в настоящее время полностью вытеснены цифровыми частотомерами, а частотомеры с распределенными параметрами широко применяются в диапазоне СВЧ.

4.4. Метод сравнения

Широкое распространение метода сравнения объясняется возможностью использовать его для измерений частоты практически в любом диапазоне, простотой выполнения и достаточно высокой точностью результатов. Неизвестная частота определяется из условия равенства или кратности другой частоте, принимаемой за образцовую. Поэтому для измерения неизвестной частоты f_x методом сравнения необходимо иметь источник образцовых частот f_обр и индикатор равенства или кратности частот f_x и f_обр. В качестве источника образцовых частот f_обр применяют образцовые меры частоты, так называемые стандарты частоты, с нестабильностью 10^-9…10^-11 за 1 сутки.

Индикатором равенства или кратности частот может быть осциллограф или нелинейный преобразователь частоты. В соответствии с этим метод сравнения для измерения частоты реализуется осциллографическим или гетеродинным способом.

Гетеродинный способ

Г етеродинный способ применяют на высоких и сверхвысоких частотах. Схема метода представлена на рис. 4.3. Напряжения исследуемой частоты f_х и образцовой f_обр подают на вход нелинейного устpойсва (детектора, смесителя или модулятора). На выходе его появляется напряжение, в спектре которого имеется составляющая с частотой F_б = f_х - f_обр (частотой биений). Частоту f плавно изменяют. При f_х = f_обр, F_б = 0, поэтому гетеродинный способ называют способом нулевых биений.

На выходе нелинейного устройства помещают индикатор, в качестве которого могут быть использованы головные телефоны, миллиамперметр, электроннооптический индикатор.

При использовании электроннооптического индикатора погрешность гетеродинных частотомеров составляет 5∙10^-4…5∙10^-5. Диапазон частот 25 кГц … 78 ГГц.