Для чего нужен частотомер
Частотомеры: назначение, применение, классификация
Одним из основных параметров периодических и пульсирующих токов выступает частота, определяющая количество периодических колебаний за полный цикл и являющая основной характеристикой системы единиц СИ. Потребность в точном определении частоты возникает в различных сферах научной и практической деятельности, особое значение её определение имеет в электротехнике, радиоэлектронике, телекоммуникациях и пр.
Для фиксации частоты используют частотомеры – это специальные электроизмерительные приборы, использующиеся для фиксации частоты периододического процесса либо частот гармонических составляющих спектра сигнала.
Классификация приборов
Исходя из метода измерений, приборы бывают непосредственной оценки (аналоговые) и устройства сравнения (гетеродинные, электронно-счетные).
В целях определения частоты источников питания радиоустройств используют:
Такие устройства характеризуются узкими пределами измерений, стандартно в диапазоне +-10% одной из стандартного ряда частот 25, 50, 60, 100, 150, 200, 300, 400, 430, 500, 800, 1000, 1500 и 2400 Гц, и функционируют при номиналах напряжения 36, 110, 127, 220, 380 В.
Для подсчета предельно низких частот (менее 5 Гц) используют магнитоэлектрические приборы в комплекте с секундомером. Для этого путем подсчета количества периодов колебаний за определенный временной промежуток, проводится полное измерение.
Измерение низких частот производиться методом вольтметра, мостовым методом, а также способами сопоставления с фиксированной частотой с помощью акустических биений, электроннолучевого осциллографа и пр.
В широком пределе подсчета высоких и низких частот функционируют устройства, использующие метод разряда — подзаряда конденсатора, метод дискретного счёта.
Для фиксации высоких, сверхвысоких частот (от 50 кГц и выше) используются устройства, применяющие резонансный, гетеродинной методы.
Для оценки колебаний радиочастот применяют частотомеры волнового типа. К ним относятся резонансные, цифровые, и названные выше гетеродинные частотомеры. Перечисленные устройства также функционируют, основываясь на сравнительном методе подсчета колебаний.
Для анализа формы колебаний, отличной от синусоидальной, как правило, используют измерение основной гармоники таких колебаний. В случае потребности анализа частотного состава колебания используют специальный сложные устройства — анализаторы спектра частот.
Помимо этого, все частотомеры условно разделяют на аналоговые и цифровые приборы. Для первого вариант измеренные сведения указываются стандартным «шкально-стрелочным» методом, а во втором – посредством цифрового дисплея.
С целью определения частот периодических сигналов, а также для выявления гармонических компонентов спектров — применяют специальные радиоизмерительные (и электроизмерительные) приборы, называемые частотомерами.
На сегодняшний день частотомеры существуют двух типов по методу измерения: аналоговые (для непосредственной оценки частоты) и приборы сравнения (к коим относятся: электронно-счетные, гетеродинные, резонансные и т.д.).
Аналоговые подходят для исследования синусоидальных колебаний, гетеродинные, резонансные и вибрационные — для измерения гармонических составляющих сигнала, электронно-счетные и конденсаторные — для определения частот дискретных событий.
Аналоговый стрелочный частотомер
Стрелочный аналоговый частотомер относится к электромеханическим измерительным приборам, и работает по принципу магнитоэлектрической, электромагнитной или электродинамической системы.
Работа такого прибора основывается на зависимости модуля полного сопротивления составной измерительной цепи от параметров проходящего через нее тока. Измерительная цепь прибора состоит из частотозависимого и частотонезависимого сопротивлений.
Итак, на плечи логометра подаются разные сигналы: на одно плечо измеряемый ток подается через частотонезависимую цепь, на другое — через частотозависимую цепь. В итоге стрелка прибора устанавливается в такое положение, в котором магнитные потоки токов через два плеча найдут равновесие.
Пример частотомера, работающего по такому принципу — советский М800, предназначенный для измерения частот токов в диапазоне от 900 до 1100 Гц в цепях передвижных и стационарных объектов. Потребляемая прибором мощность — 7 Вт.
Язычковый вибрационный частотомер
Язычковый вибрационный частотомер имеет на своей шкале набор пластинок в форме упругих стальных язычков, причем каждый из язычков обладает собственной резонансной частотой механических колебаний. Резонансные колебания язычков возбуждаются посредством действия переменного магнитного поля электромагнита.
При прохождении анализируемого тока через цепь электромагнита, язычок с наиболее близкой резонансной частотой к частоте тока, начинает колебаться с наибольшей амплитудой. Частота резонансных колебаний каждого язычка отражена на шкале прибора. Так что визуальная индикация весьма отчетлива.
Пример вибрационного язычкового частотомера — прибор В80, который применяется для измерения частоты в цепях переменного тока. Диапазон частот — от 48 до 52 Гц, потребляемая мощность частотомера — 3,5 Вт.
Сегодня можно встретить конденсаторные частотомеры на диапазоны, входящие в интервал от 10 Гц до 10 МГц. Принцип работы этих приборов базируется на чередовании процессов заряда и разряда конденсатора. Конденсатор заряжается от батареи, затем разряжается на электромеханическую систему.
Частота повторений заряда-разряда совпадает с частотой исследуемого сигнала, ибо сам измеряемый сигнал задает импульс на переключение. Мы знаем, что заряд CU протекает за один рабочий цикл, следовательно протекающий через магнитоэлектрическую систему ток пропорционален частоте. Таким образом амперы пропорциональны герцам.
Пример конденсаторного частотомера с 21 диапазоном измерения — прибор Ф5043, применяемый для настройки низкочастотной аппаратуры. Минимальная измеряемая частота — 25 Гц, максимальная — 20 кГц. Потребление прибора в рабочем режиме — не более 13 Вт.
Для настройки и обслуживания приемопередающих устройств, для измерений несущих частот модулированных сигналов — полезны частотомеры гетеродинные. Частота исследуемого сигнала сравнивается с частотой сигнала гетеродина (вспомогательного перестраиваемого генератора) до достижения нулевых биений.
Нулевые биения свидетельствуют о совпадении частоты исследуемого сигнала с частотой гетеродина. Пример проверенного временем гетеродинного частотомера — ламповый «Волномер Ч4-1», используемый для градуировки передатчиков и приемников, работающих с незатухающими колебаниями. Рабочий диапазон прибора — от 125 кГц до 20 МГц.
Частота перестраиваемого резонатора сравнивается с частотой исследуемого сигнала. Резонатором служит колебательный контур, объемный резонатор или четвертьволновой отрезок линии. Исследуемый сигнал поступает к резонатору, с выхода резонатора сигнал идет на гальванометр.
Максимальные показания гальванометра свидетельствуют о наилучшем совпадении собственной частоты резонатора с частотой исследуемого сигнала. Оператор регулирует резонатор при помощи лимба. В некоторых моделях резонансных частотомеров применяются усилители для повышения чувствительности.
Пример резонансного частотомера — прибор Ч2-33, предназначенный для настройки приемников и передатчиков с частотами непрерывных и импульсно-модулированных сигналов от 7 до 9 ГГц. Потребление прибора не более 30 Вт.
Электронно-счетный частотомер просто считает количество импульсов. Считаемые импульсы формируются входными цепями из периодического сигнала произвольной формы. При этом интервал времени счета задается с опорой на кварцевый генератор прибора. Таким образом, электронно-счетный частотомер является прибором сравнения, точность которого зависит от качества эталона.
Электронно-счетные частотомеры являются приборами весьма универсальными, отличаются широкими диапазонами измерения частоты и высокой точностью. Например, диапазон измерений прибора Ч3-33- от 0,1 Гц до 1,5 ГГц, а точность составляет 0,0000001. Доступные измеряемые частоты повышаются до десятков гигагерц благодаря применению делителей в современных приборах.
В общем и целом, электронно-счетные частотомеры являются на сегодняшний день наиболее распространенными и востребованными профессиональными приборами данного назначения. Они позволяют не только измерять частоты, но позволяют также находить и длительности импульсов, и интервалы между ними, и даже вычислять отношения между частотами, не говоря о подсчете количества импульсов.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Блог судового электромеханика. Электроника, электромеханика и автоматика на судне. Обучение и практика. В помощь студентам и специалистам
11.03.2012
Что такое частотомер. Принцип действия частотомера
Основными элементами схемы являются: неподвижный резонансный контур, подвижная рамка, создающая вращающий момент, и подвижная рамка, создающая противодействующий момент («электрическая пружинка»).
Резонансный контур состоит из четырех неподвижных катушек S, надетых на магнитопровод (на схеме не показан); дросселя L1 переменной индуктивности, двух конденсаторов С1 и добавочных сопротивлений R4, R5 и R6. Этот контур настроен на частоту 50 Гц. Ток I в неподвижных катушках при резонансной частоте совпадает по фазе с напряжением сети.
Вращающий момент создается взаимодействием тока I резонансного контура с током I1, протекающим через катушку рамки W1, включенную последовательно с добавочным сопротивлением R2 на зажимы шунта R1. В цепь подвижной рамки W1 включен конденсатор С2, поэтому ток в рамке I1 на 90° опережает напряжение сети.
Вращающий момент прибора пропорционален произведению токов в неподвижной и подвижной катушках на косинус угла между токами. При резонансной частоте угол между токами I и I1 равен 90°, косинус угла равен нулю, следовательно, и вращающий момент прибора также равен нулю.
С изменением частоты резонанс нарушается, угол между токами I и I1 изменяется и появляется вращающий момент. Подвижная часть прибора при этом поворачивается и увлекает скрепленную с ней рамку W2 и стрелку прибора.
Рамка W2 через сопротивление R3 замкнута на дроссель L2. Когда обмотка рамки пересекает переменное магнитное поле, в ее обмотке возникает ток І2. В результате взаимодействия этого тока с магнитным потоком создается момент, противодействующий повороту рамки. При равенстве вращающего и противодействующего моментов наступает равновесие. Каждому значению частоты соответствует вполне определенная точка на шкале прибора.
Добавочное устройство имеет пять зажимов; два для подсоединения к двум фазам сети и три для подсоединения к измерительному прибору.
Цифровые частотомеры
Вы будете перенаправлены на Автор24
Классификация частотомеров
Частотомер – это радиоизмерительный прибор, который используется для определения частоты периодического процесса и частот гармонических составляющих спектра сигнала.
Современные частотомеры классифицируются следующим образом:
Устройство и узлы цифрового частотомера
Цифровой частотомер – это частотомер, при помощи которого можно измерять период и частоту электрических сигналов различной формы, а также длительность импульсов и отношение частот двух электрических сигналов.
Цифровой частотомер используется для определения частоты импульсного или переменного электрического тока в процессе настройки радиоаппаратуры. Данное устройство также часто применяется на электрических станциях с целью отслеживания частоты переменного тока, который подается на линии электропередач.
Для измерения разных параметров в цифровых частотомерах используются одни и те же узлы, коммутируемые переключателем рода работы прибора. Благодаря этому образуются различные структурные схемы, которые делают возможным измерение выбранного параметра. К основным узлам цифрового частотомера относятся:
Готовые работы на аналогичную тему
Задачи устройства управления заключаются в подготовке основных узлов частотомера к измерениям, а также в обеспечении автоматического, ручного или дистанционного запуска устройства. Органы управления цифрового частотомера выводятся на лицевую панель. У различных модификаций и видов цифровых частотомеров органы управления различны.
Принцип действия цифрового частотомера
Принцип работы цифрового частотомера основывается на подсчете количества периодов неизвестной частоты в образцовом интервале времени, то есть:
Пример частотной схемы и временной диаграммы его работ изображены на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 2. Диаграмма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Генератор образцового интервала времени, входящий в состав цифрового частотомера, в свою очередь состоит из генератора импульса и формирователя временного интервала. Данным элементом вырабатывается прямоугольный импульс, длительность которого равняется образцовому интервалу времени, то есть времени, в течении которого электронный ключ открыт, и импульсы с измеряемой частотой, формирующиеся из входного напряжения Ux(t) усилителем-формирователем, которые поступают на счетчик цифрового частотомера. Количество импульсов в данном случае пропорционально измеряемой частоте. Результаты измерения индуцируются цифровым средством отображения информации.
На выше опубликованной схеме работы рассматриваемого цифрового частотомера показано несовпадение измеряемой с началом и концом образцового интервала времени, что является источником погрешности процесса квантования, максимально значение которой можно рассчитать по следующей формуле:
Абсолютная погрешность квантования состоит из двух слагаемых, одно из которых может быть устранено посредством запуска генератора образцового интервала времени от фронта входного сигнала (T’ на временной диаграмме). Тогда формула для расчета погрешности будет иметь следующий вид:
Частотомеры (их виды и типы). Какие советские частотомеры принимают на скупке
Частотомеры (их виды и типы). Какие советские частотомеры принимают на скупке
Виды и типы частотомеров времен СССР
Советские приборы, называемые частотомерами, использовались для измерения количества повторений в определенную временную единицу с последующим отображением значения частоты в виде графического указателя или стрелки. Данные агрегаты использовались в промышленности, научных лабораториях, при работе с переменным током и музыкальным оборудованием. Эти измерительные приборы подразделяются по различным классификациям:
Все классификации электроизмерительных приборов имеют высокую ценность среди скупщиков сегодня, так как советские частотомеры включают в себя детали из дорогостоящих ценных материалов и металлов.
Какие советские частотомеры принимают на скупке
В электроизмерительных приборах советского производства есть элементы из драгоценных металлов и ценных сплавов. Также в этих изделиях используются редкие конденсаторы, ламель с позолотой, транзисторы различной ценности, микросхемы, резисторы и переключатели. Все категории деталей имеют различную стоимость, поэтому ценность определенного прибора зависит именно от наличия или типа используемых компонентов.
Сдать по наибольшей цене можно агрегаты данной категории серий РЧ6, Ч6, Ч3 (произведенные до 90 года), Ч1: они имеют стоимость от 10 до 30 тысяч рублей. Некоторые модели в этих сериях оцениваются дешево, например, самым дешевым советским частотомером является Ч3-32 (сопоставимую цену имеют Ч3-13 и Ч3-10) — около 3 тысяч рублей. Цена этих устройств колеблется в зависимости от их конструкции, типа, наличия различных компонентов. В измерителях частоты из СССР наибольшую ценность имеют следующие детали:
Основой цены в этих деталях служит позолота, поэтому они стоят достаточно дорого сегодня на рынке. Но отдельно следует выделить переключатели, используемые в частотомерах, например модель ПР2-5П2, в которой содержится больше 1,5 грамма белого золота. В некоторых частотомерах установлено несколько подобных переключателей, поэтому многие модели имеют высокую ценность.
Советскую радиотехнику и электронику можно сдать в специализированный пункт приема по высокой цене. Чтобы уточнить цену определенной модели в нашей приемке, обратитесь за консультацией по контактным данным организации. Мы принимаем частотомеры, произведенные в СССР, по выгодной стоимости у населения. Для того чтобы утилизировать правильно радиотехнику, важно сдать ее за деньги, обратившись в специальную приемку, например к нам.