И. Хабловски - Электроника в вопросах и ответах

Для калибровки и проверки частотомеров используются источники высокостабильных эталонных частот, так называемые эталоны (стандарты) частоты, выполняемые в большинстве случаев на основе кварцевых генераторов.

Абсорбционный частотомер является самым простым прибором для измерения частоты. Принцип действия этого прибора иллюстрирует рис. 13.4.

Рис. 13.4. Принцип действия сорбционного частотомера

Приближение катушки частотомера к цепи, излучающей энергию в виде электромагнитной волны, вызывает возбуждение в резонансном контуре электродвижущей силы, которая достигает максимального значения при настройке этого контура в резонанс на измеряемой частоте. Перестройка контура осуществляется дискретно сменой или переключением катушек или плавно с помощью переменного конденсатора. Индикатором, обнаруживающим резонанс, является чаще всего магнитоэлектрический прибор с чувствительностью, соответствующей чувствительности полупроводникового диода. При максимальном отклонении стрелки прибора отсчет частоты осуществляется по шкале, расположенной на оси переменного конденсатора.

Прибор позволяет проводить измерения в широком диапазоне частот (5·10 4—1·10 8Гц). Однако точность измерений невысока и составляет обычно 0,25—2 %.

В гетеродинном частотомере измеряемая частота f xопределяется путем сравнения с эталонной частотой f 0. Измерения осуществляют методом получения нулевых биений. На вход смесителя подаются одновременно два высокочастотных сигнала f 0и f x(рис. 13.5).

Если частоты f 0и f xблизки по значению, то разностная частота на выходе смесителя может лежать в диапазоне звуковых частот, и ее будет слышно в наушниках. Измерение сводится к установлению равенства частот f 0= f xпри нулевых биениях f 0— f x= 0, характеризующихся пропаданием звука в наушниках.

В гетеродинный частотомер обычно встраивают кварцевый калибратор, который позволяет контролировать шкалу генератора и значительно увеличивать точность измерения, лежащую в пределах 10 -4—10 -5

К недостаткам гетеродинного частотомера относится погрешность в определении частоты, следующая из получения нулевых биений из-за гармоник сигналов с частотами f 0и f x.

Рис. 13.5. Структурная схема гетеродинного частотомера

В настоящее время широко используется цифровое измерение частоты, которое обеспечивает быстроту и точность измерения. Частота как дискретная величина идеально подходит для измерения цифровым методом. Принцип действия цифрового частотомера основывается на подсчете импульсов за определенное время.

Структурная схема цифрового частотомера, действующего на принципе счета импульсов, сформированных из измеряемого колебания с частотой f xза стандартный временной интервал Т изм, представлена на рис. 13.6.

Рас 13.6. Структурная схема цифрового частотомера

Колебание, частота которого должна быть измерена, после усиления, если оно необходимо, превращается в последовательность импульсов с той же самой частотой f x. Внутренний эталон частоты (кварцевый генератор) совместно со схемами деления, которые одновременно обеспечивают регулировку частоты индикации, а также формирующей схемой генерирует последовательность эталонных импульсов f эт. Эталонные импульсы запускают схему управления, которой обычно является стробирующая схема. Задачей этой схемы является задание стандартного времени измерений Т изм, в течение которого вентиль открыт. Во время открывания вентиля на счетчик подаются импульсы с измеряемой частотой f x. Число подсчитанных импульсов за время Т измуказывает непосредственно на цифровых индикаторах счетчика значение измеряемой частоты f x в единицах частоты [30] Если время отпирания вентиля Т изм равно секунде или ее десятичным кратным. . Частотомер также снабжен схемой сброса, которая перед отпиранием вентиля устанавливает счетчик в нулевое положение.