Объяснить сущность гетеродинного метода измерения частоты. Нарисовать схему гетеродинного частотомера, объяснить принцип работы. Каковы погрешности прибора.
Сущность гетеродинного метода, позволяющего измерять частоту с высокой точностью, заключается в сравнении частоты исследуемого напряжения с частотой напряжения перестраиваемого гетеродина, который заранее проградуирован. Приборы, осуществляющие этот метод, называют гетеродинными частотомерами. Их применяют в диапазонах высоких и сверхвысоких частот.
Схема гетеродинного частотомера:
В положении И переключателя П на смеситель поступают одновременно напряжения двух частот: измеряемой fизм и гетеродина fr. На выходе смесителя получаются напряжения комбинационных частот, в том числе частоты биений. Гетеродин перестраивают по частоте до появления нулевых (низкочастотных) биений, фиксируемых по индикаторному прибору. Индикатор может быть тональным (телефоны) или визуальным (осциллограф, электронно-световая индикаторная лампа, стрелочный прибор). После получения нулевых биений по шкале гетеродина, определяют частоту fr его напряжения и, следовательно, fизм, т. к. при нулевых биениях fизм ≈ fr.
Погрешность измерений складывается из погрешности меры, т. е. нестабильности частоты и непостоянства градуировочной характеристики гетеродина, погрешностей сравнения и фиксации нулевых биений.
Нарисовать схему цифрового частотомера. Объяснить принцип работы. Каковы достоинства и недостатки прибора.
Структурная схема цифрового частотомера:
Действие прибора основано на измерении числа импульсов в течение определенного-образцового-интервала времени. Исследуемый сигнал подают на вход формирователя импульсного напряжения. На его выходе формируются электрические колебания прямоугольной формы, соответствующие частоте входного сигнала, которые поступают на электронный ключ. Сюда же через управляющее устройство, открывающее ключ на определенное время, поступают и импульсы образцовой частоты. В результате на выходе электронного ключа появляются пачки импульсов, которые далее следуют к двоично-десятичному счетчику. Логическое состояние двоично-десятичного счетчика, в котором он оказался после закрывания ключа, отображает блок цифровой индикации, работающий в течение времени, определяемого управляющим устройством.
Нарисовать блок-схему цифрового фазометра. Опишите его принцип работы и погрешности измерения.
Фазометр — электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения углов сдвига фаз между двумя изменяющимися периодически электрическими колебаниями, например в трёхфазной системе электроснабжения.
Цифровые фазометры применяются для измерения мгновенного или среднего сдвига фаз между двумя синусоидальными напряжениями или между двумя последовательностями электрических импульсов с одинаковой частотой следования. Такие приборы используются для определения фазовых соотношений в различных четырехполюсниках, снятия фазочастотных характеристик в широком диапазоне, исследования различных импульсных приборов и устройств, для измерения выходных величин различных измерительных преобразователей с фазовым выходом и устройств с фазовой модуляцией. Такие устройства применяются для измерения расстояний, малых углов поворота, разностей электрических потенциалов и других величин.
