Электроника в вопросах и ответах

В гетеродинном частотомере измеряемая частота f_x определяется путем сравнения с эталонной частотой f₀. Измерения осуществляют методом получения нулевых биений. На вход смесителя подаются одновременно два высокочастотных сигнала f₀ и f_x (рис. 13.5).

Если частоты f₀ и f_x близки 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 f₀ = f_x при нулевых биениях f₀ — 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 f₀ и f_x.

Рис. 13.5. Структурная схема гетеродинного частотомера

Какой наиболее распространенный метод измерения частоты?

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.

Как работает цифровой частотомер?

Структурная схема цифрового частотомера, действующего на принципе счета импульсов, сформированных из измеряемого колебания с частотой f_x за 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_изм указывает непосредственно на цифровых индикаторах счетчика значение измеряемой частоты f_xв единицах частоты[30]. Частотомер также снабжен схемой сброса, которая перед отпиранием вентиля устанавливает счетчик в нулевое положение.

В настоящее время максимальная частота, измеряемая непосредственно с помощью счетчика, не превышает 250 МГц. Расширение частотного диапазона возможно путем использования на входе гетеродинных приставок, понижающих измеряемую частоту. Они позволяют расширить диапазон цифровых частотомеров до 1000 МГц.

Точность измерений с помощью цифрового частотомера составляет 10^-5—10^-8 и зависит от измеряемой частоты (чем меньше частота, тем ниже точность), а также времени измерения (чем оно дольше, тем выше точность).

Какого типа вольтметры применяют в измерительной технике?

Вольтметры, приборы для измерения напряжения, относятся к группе основных измерительных приборов. В настоящее время применяют вольтметры разных типов, которые отличаются входным сопротивлением, частотным диапазоном, типом индикатора и принципом работы.

В общем вольтметры можно разделить на неэлектронные (лишенные активных элементов, таких как электронные лампы или транзисторы) и электронные. Последние делятся на аналоговые, т. е. измеряющие непрерывным способом, и цифровые. Неточность аналоговых вольтметров составляет несколько процентов, а цифровых — на два порядка меньше.

Какова схема у электронного вольтметра постоянного тока?

Электронный вольтметр постоянного тока характеризуется очень высоким входным сопротивлением, около 10⁷ Ом, поэтому он не нагружает измеряемую схему. Он состоит из усилителя постоянного тока и чувствительного магнитоэлектрического измерительного прибора — микроамперметра. Из многих схем достаточно широкое применение нашла схема, изображенная на рис. 13.7. Она содержит две лампы, потенциометр, включенный по мостовой схеме, и измерительный прибор, включенный между катодами обеих ламп. Измерительный прибор реагирует на разность токов обеих ламп, а его шкала прокалибрована непосредственно в вольтах.

Рис. 13.7.Схема лампового вольтметра