Вимірювання частоти

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 Rд , 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 Ri = 2R2 , тоді значення частоти визначається виразом fx = 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.

Методи порівняння.

Осцилографчні методи вимірювання частоти. Осцилографічні методи являють собою методи порівняння вимірюваної частоти із зразковою. Перевагою цих методів є їх простота і зручність при достатній точності; застосовують їх в широкому діапазоні частот 10 Гц  (10 – 20) МГц.

Метод Ліссажу. Суть цього методу в тому, що горизонтальні та вертикальні пластини осцилографа подаються напруги різних, але кратних частот, відповідно fг і fв , при цьому на екрані осцилографа отримується зображення – фігура Ліссажу. При цьому справедливе відношення fв/fг = nг/nв , де nг та nв число точок переперетину фігури Ліссажу із горизонтальною та вертикальною прямими, які не проходять через точку перетину ліній самої фігури. Для рис. 5 fв/fг = nг/nв = 6/4 = 3/2.

Рис. 5. Зображення фігури Ліссажу на екрані осцилографа.

Метод характеризується високою точністю, яка в основному визначається точністю генератора зразкової частоти. Недолік методу : визначити відношеня nг/nв можливо лише при співвдношені частот не більше 10 і при нерухомому положені або повільному обертані фігури.

Метод кругової розгортки. Якщо напругу одної частоти (зразкової f0) використовувати для отримання кругової розгортки на екрані осцилографа, а напругу іншої (більшої частоти fx) подати на електрод (модулятор), який керує яскравістю світіння трубки (рис. 6.а), то в додатній півперіод цієї напруги яскравість розгортки буде збільшуватись, а у від’ємний зменшуватись. В результаті коло буде складатися з n темних та n світлих штрихів. При чому n = fx/f0 . При цілому значені n осцилограма буде нерухомою. Схема досліду і зображення на екрані осцилографа для співвідношення частот fx/f0 = 6 подано на рис. 6.б .

а) б)

Рис. 6. Метод кругової розгортки.