Осциллографический способ

И змерения с помощью осциллографа можно проводить при линейной, синусоидальной и круговой развертке.

При линейной развертке сигнал измеряемой частоты сравнивается с частотой меток времени калибратора длительности f_м. При измерении напряжение с частотой f _х подают на вход Y, напряжение с выхода калибратора длительности – в канал Z (на модулятор трубки). Генератор развертки включен. Главные источники погрешности – нестабильность крутизны и нелинейности развертывающего напряжения.

Более точны измерения интервалов времени с помощью двухканальных или двухлучевых осциллографов с использованием задержанной развертки.

Синусоидальная развертка получается, если внутренний генератор развертки выключить и подать напряжение образцовой частоты в канал Х, а неизвестной в канал Y. Изменяя образцовую частоту, добиваются получения фигуры Лиссажу (при равенстве или кратности частот изображение будет неподвижным).

Круговая развертка получается, когда напряжение образцовой частоты с фазовым сдвигом 90⁰ подают на оба входа осциллографа. Напряжение измеряемой частоты подают в канал Z осциллографа для модуляции электронного луча по яркости. При f_х = f_обр высвечиваются полуокружности. При f_х > f_обр на окружности чередуются светлые и темные участки, их число n равно кратности частот, т.е. f_х = n ∙f_обр.

4.5. Измерение частоты методом сравнения в режиме синусоидальной развертки

Для определения неизвестной частоты при синусоидальной развертке напряжение образцовой частоты подается на вход усилителя горизонтального отклонения, а напряжение неизвестной частоты – на вход усилителя вертикального отклонения осциллографа. Внутренний генератор развертки осциллографа выключается. Изменением образцовой частоты добиваются получения неподвижной или медленно вращающейся фигуры Лиссажу.

При равенстве или кратности неизвестной частоты образцовой частоте фигура будет неподвижна. Скорость вращения (период повторения формы) характеризует неравенство частот. Например, при периоде вращения, равном 1 с, разность между частотами 1 Гц, при периоде вращения 2с – Δf = 0.5 Гц и т.д.

Ф орма получающейся фигуры Лиссажу зависит от амплитудных и фазовых соотношений между сигналами образцовой и неизвестной частоты. На рис. 4.4 показаны фигуры Лиссажу при нескольких отношениях частот (больших единицы) и разных фазовых сдвигах. Если фигура Лиссажу представляет собой наклонную прямую, эллипс или окружность, то частоты равны. Когда фигура имеет более сложную форму, необходимо определить кратность частот. Для этого через фигуру нужно мысленно провести горизонтальную и вертикальную линии (рис. 4.5) и сосчитать число пересечений ветвей фигуры по горизонтали n_г и вертикали n_в. Отношение числа пересечений по вертикали к числу пересечений по горизонтали равно отношению образцовой и измеряемой частот:

, (4.1)

откуда

. (4.2)

Синусоидальная развертка применяется при кратности частот до 10, так как при большом числе пересечений их трудно сосчитать.

Погрешность измерений зависит от точности градуировки источника образцовых частот и от стабильности сравниваемых частот. Чем больше нестабильности любой из них, тем быстрее перемещается фигура Лиссажу и определение кратности затрудняется.