Частотомір – призначення, види, особливості використання

З метою визначення частот періодичних сигналів, а також для виявлення гармонійних компонентів спектрів – застосовують спеціальні радіовимірювальні (і електровимірювальні) прилади, які називаються частотомірами.

На сьогоднішній день частотоміри існують двох типів по методу вимірювання: аналогові (для безпосередньої оцінки частоти) і прилади порівняння (до яких відносяться: електронно-лічильні, гетеродинні, резонансні і т.д.).

Аналогові підходять для дослідження синусоїдальних коливань, гетеродинні, резонансні і вібраційні – для вимірювання гармонійних складових сигналу, електронно-лічильні та конденсаторні – для визначення частот дискретних подій.

За типом конструкції частотоміри можуть бути щитовими, переносними або стаціонарними, – тип конструкції залежить від області застосування конкретного приладу.

Стрілочний аналоговий частотомір відноситься до електромеханічних вимірювальних приладів, і працює за принципом магнітоелектричної, електромагнітної або електродинамічної системи.

Робота такого приладу грунтується на залежності модуля повного опору складовою вимірювального ланцюга від параметрів проходить через неї струму. Вимірювальна ланцюг приладу складається з частотозавісімого і частотонезавісімого опорів.

Отже, на плечі логометра подаються різні сигнали: на одне плече вимірюваний струм подається через частотонезавісімую ланцюг, на інше – через частотозавісімую ланцюг. В результаті стрілка приладу встановлюється в такий стан, в якому магнітні потоки струмів через два плеча знайдуть рівновагу.

Приклад частотоміра, що працює за таким принципом – радянський М800, призначений для вимірювання частот струмів в діапазоні від 900 до 1100 Гц в ланцюгах пересувних і стаціонарних об’єктів. Споживана приладом потужність – 7 Вт.

Язичковий вібраційний частотомір має на своїй шкалою набір пластинок у формі пружних сталевих язичків, причому кожен з язичків володіє власною резонансною частотою механічних коливань. Резонансні коливання язичків збуджуються за допомогою дії змінного магнітного поля електромагніту.

При проходженні аналізованого струму через ланцюг електромагніту, язичок з найбільш близькою резонансною частотою до частоти струму, починає коливатися з найбільшою амплітудою. Частота резонансних коливань кожного язичка відображена на шкалі приладу. Так що візуальна індикація вельми виразна.

Приклад вібраційного язичкового частотоміра – прилад В80, який застосовується для вимірювання частоти в колах змінного струму. Діапазон частот – від 48 до 52 Гц, споживана потужність частотоміра – 3,5 Вт.

Сьогодні можна зустріти конденсаторні частотоміри на діапазони, що входять в інтервал від 10 Гц до 10 МГц. Принцип роботи цих приладів базується на чергуванні процесів заряду і розряду конденсатора. Конденсатор заряджається від батареї, потім розряджається на електромеханічну систему.

Частота повторень заряду-розряду збігається з частотою досліджуваного сигналу, бо сам вимірюваний сигнал задає імпульс на перемикання. Ми знаємо, що заряд CU протікає за один робочий цикл, отже протікає через магнітоелектричну систему ток пропорційний частоті. Таким чином ампер пропорційні Герцена.

Приклад конденсаторного частотоміра з 21 діапазоном вимірювання – прилад Ф5043, застосовуваний для настройки низькочастотної апаратури. Мінімальна вимірювана частота – 25 Гц, максимальна – 20 кГц. Споживання приладу в робочому режимі – не більше 13 Вт.

Для настройки і обслуговування приймально-передавальних пристроїв, для вимірювань несучих частот модульованих сигналів – корисні частотоміри гетеродинні. Частота досліджуваного сигналу порівнюється з частотою сигналу гетеродина (допоміжного перебудовується генератора) до досягнення нульових биття.

Нульові биття свідчать про збіг частоти досліджуваного сигналу з частотою гетеродина. Приклад перевіреного часом гетеродинного частотоміра – ламповий «Хвилемір Ч4-1», який використовується для градуювання передавачів і приймачів, що працюють з незатухающими коливаннями. Робочий діапазон приладу – від 125 кГц до 20 МГц.

Частота перебудовується резонатора порівнюється з частотою досліджуваного сигналу. Резонатором служить коливальний контур, об’ємний резонатор або четвертьволновой відрізок лінії. Досліджуваний сигнал надходить до резонатора, з виходу резонатора сигнал йде на гальванометр.

Максимальні показання гальванометра свідчать про найкращий збігу власної частоти резонатора з частотою досліджуваного сигналу. Оператор регулює резонатор за допомогою лімба. У деяких моделях резонансних частотоміри застосовуються підсилювачі для підвищення чутливості.

Приклад резонансногочастотоміри – прилад Ч2-33, призначений для налаштування приймачів і передавачів з частотами безперервних та імпульсно-модульованих сигналів від 7 до 9 ГГц. Споживання приладу не більше 30 Вт.

Електронно-лічильний частотомір просто вважає кількість імпульсів. Раховані імпульси формуються вхідними ланцюгами з періодичного сигналу довільної форми. При цьому інтервал часу рахунки задається з опорою на кварцовий генератор приладу. Таким чином, електронно-лічильний частотомір є приладом порівняння, точність якого залежить від якості еталону.

Електронно-лічильні частотоміри є приладами вельми універсальними, відрізняються широкими діапазонами вимірювання частоти і високою точністю. Наприклад, діапазон вимірювань приладу Ч3-33- від 0,1 Гц до 1,5 ГГц, а точність становить 0,0000001. Доступні вимірювані частоти підвищуються до десятків гігагерц завдяки застосуванню подільників в сучасних приладах.

Частотомір електронно-лічильний

У загальному і цілому, електронно-лічильні частотоміри є на сьогоднішній день найбільш поширеними і затребуваними професійними приладами даного призначення. Вони дозволяють не тільки вимірювати частоти, але дозволяють також знаходити і тривалості імпульсів, і інтервали між ними, і навіть обчислювати відносини між частотами, не кажучи про підрахунок кількості імпульсів.

Посилання на основну публікацію