Радіовимірювання / Мостовий,ГЕТЕРОДИННИЙ

35.

Мостовий метод вимірювання частоти.

Цей метод оснований на використанні частотно залежних мостів змінного струму , які живляться напругою вимірюваної частоти . Найбільш поширеною мостовою схемою для вимірювання частоти являється ємнісний міст, зображений на рис. 4.

Рис. 4. Схема моста д ля вимірювання частоти.

Нехтуючи опором R_д , який складає 1–2 % величини опору R₁ , отримуємо умову рівноваги для цієї схеми .

З даної умови можна записати два рівняння :

,

.

Невідома частота , при якій міст буде зрівноважений :

Якщо С₃ = С₄ = С ; R₃ = R₄ = R і R_i = 2R₂ , тоді значення частоти визначається виразом f_x = 1/(2RC) . Частоту зрівноваження можна змінювати конденсаторами або резисторами . Найчастіше встановлюють одинакові ємності і змінюють величину (R₃, R₄) змінних здвоєних резисторів, шкалу яких можна відградуювати в одиницях частоти . Розширення діапазону вимірювання здійснюють переключенням конденсаторів С₃, С4 . Мостовий метод вимірювань частоти застотсовують для вимірювання низьких частот в межах 20 Гц  20 кГц при похибці вимірювань 0,5 – 1% . В якості індикатора рівноваги використовують електронний мілівольтметр, а при вимірюванні частот 200 Гц  5 кГц – телефон. Несинусоїдність напруги вимірюваної частоти утруднює процес зрівноваження, міст залишається незрівноваженим за рахунок наявності гармонік і зростає похибка вимірювань.

36-37.

ГЕТЕРОДИННИЙ ЧАСТОТОМІР

Він використовує м етод нульових биттів, що є різновидом методу порівняння, використовується в основному в гетеродинних частотомірах при вимірі високих і надвисоких частот. На вхід детектора подаються частоти гетеродина і досліджуваного генератора, що, змішуючи, утворять биття. Існує дві області звукових биттів, між якими знаходиться область нульових биттів тому, що плавно мінлива частота гетеродина може бути  більше чи менше вимірюваної частоти. Графік являє собою лінійну залежність між різницевою частотою F = \ fx — fr \ і частотою гетеродина fг.  Якщо амплітуда цих складних коливань, тобто биттів, змінюється зі звуковою частотою, то після їх детектування в телефоні буде чутний звук різницевої частоти.  

 

Рисунок 1– Функціональна схема найпростішого гетеродинного частотоміра (а) і графіки, що пояснюють його роботу (б).

 

Частоту гетеродина плавно змінюють доти, поки в телефоні не з'явиться звук, що, знижуючись (по тону), зникає. При цьому вимірювана частота fx = fг ±(15-20) Гц. Така абсолютна погрішність обумовлена тим, що акустичні коливання частот менше 15—20 Гц людське вухо не сприймає.

Абсолютна погрішність при вимірі частоти методом нульових биттів може бути значно більше 15—20 Гц внаслідок явища захоплювання, впливу температури, погрішностей градуювання шкали і т.п.  Явище захоплювання являє собою підпорядкування коливань одного генератора коливанням іншого більш потужного генератора. 

Недоліком найпростішого гетеродинного частотоміра, що складає із градуйованого гетеродина й детектора, є його порівняно низька точність виміру частоти, складова трохи сотих відсотка. Це порозумівається відсутністю в схемі можливості періодичної перевірки градуйовки гетеродина за допомогою більше стабільного генератора.

38.

Кварцовий генератор служить для перевірки градуювання гетеродина частотоміра на фіксованих частотах, що відповідають гармонікам кварцового генератора. Кварцовий генератор частотоміра виконаний на правій половині подвійного тріода . Коливальний контур генератора утворять індуктивність котушки , еквівалентна індуктивності кварцу. За допомогою підстроювального конденсатора , виробляється точне настроювання генератора на частоту 1 МГц при його калібруванні по стандарті частоти. Конденсатор  компенсує відхилення частоти контуру зі зміною температури. Кварцовий генератор із глибоким позитивним зворотним зв'язком, крім основної частоти 1 МГц, дає велика кількість гармонік, використовуваних як зразкові частоти при перевірці градуювання частотоміра. Перевірка градуювання гетеродина частотоміра здійснюється методом нульових биттів по гармоніках кварцового генератора.

Для зменшення температурних погрішностей у контури гетеродина і кварцового генератора звичайно включають температурні компенсатори у виді додаткових конденсаторів з негативним температурним коефіцієнтом.