Licznik częstotliwości - przeznaczenie, rodzaje, charakterystyka użytkowania

Do wyznaczania częstotliwości sygnałów okresowych, a także do identyfikacji składowych harmonicznych widm stosuje się specjalne radiowe (i elektryczne) urządzenia pomiarowe zwane częstościomierzami.

Obecnie istnieją dwa rodzaje liczników częstotliwości w zależności od metody pomiaru: analogowe (do bezpośredniego szacowania częstotliwości) i urządzenia porównawcze (do których należą: zliczanie elektroniczne, heterodyna, rezonans itp.).

Analogowe nadają się do badania oscylacji sinusoidalnych, heterodynowych, rezonansowych i wibracyjnych - do pomiaru składowych harmonicznych sygnału, zliczania elektronicznego i kondensatora - do wyznaczania częstotliwości zdarzeń dyskretnych.

W zależności od rodzaju budowy częstościomierze mogą być montowane na panelu, przenośne lub stacjonarne - rodzaj konstrukcji zależy od zakresu zastosowania danego urządzenia.

Licznik częstotliwości ze wskaźnikiem analogowym

Analogowy analogowy miernik częstotliwości odnosi się do elektromechanicznych urządzeń pomiarowych i działa na zasadzie magnetoelektrycznej, elektromagnetycznej lub układ elektrodynamiczny.

Działanie takiego urządzenia opiera się na zależności modułu impedancji złożonego obwodu pomiarowego od parametrów przepływającego przez niego prądu. Obwód pomiarowy urządzenia składa się z rezystancji zależnych od częstotliwości i niezależnych od częstotliwości.

Tak więc różne sygnały są wysyłane do ramienia przyrządu proporcjonalnego: zmierzony prąd jest doprowadzany do jednego ramienia przez obwód niezależny od częstotliwości, do drugiego przez obwód zależny od częstotliwości. W rezultacie igła urządzenia jest umieszczona w takiej pozycji, że magnetyczne przepływy prądów przez dwa ramiona znajdą równowagę.

Przykładem licznika częstotliwości działającego na tej zasadzie jest sowiecki M800 do pomiaru częstotliwości prądu w zakresie od 900 do 1100 Hz w schematach obiektów ruchomych i stacjonarnych. Pobór mocy urządzenia wynosi 7 W.

Miernik częstotliwości Reed Reed

Częstotliwościomierz trzcinowy posiada na swojej skali zestaw płytek w postaci sprężystych stalowych języczków, a każdy z trzcinowych posiada własną częstotliwość rezonansową drgań mechanicznych. Drgania rezonansowe trzciny są wzbudzane przez działanie zmiennego pola magnetycznego elektromagnesu.

Kiedy analizowany prąd przepływa przez obwód elektromagnetyczny, język o częstotliwości rezonansowej najbliższej częstotliwości prądu zaczyna oscylować z największą amplitudą. Częstotliwość drgań rezonansowych każdego stroika jest odzwierciedlona na skali urządzenia. Więc wizualne wskazanie jest bardzo jasne.

Przykładem wibrującego miernika częstotliwości trzcinowej jest przyrząd B80, który służy do pomiaru częstotliwości w obwodach prądu przemiennego.Zakres częstotliwości wynosi od 48 do 52 Hz, pobór mocy miernika częstotliwości wynosi 3,5 W.

Miernik częstotliwości kondensatorów

Obecnie można znaleźć mierniki częstotliwości kondensatorów dla zakresów od 10 Hz do 10 MHz. Zasada działania tych urządzeń opiera się na przemianie procesów ładowania i rozładowywania kondensatora. Kondensator jest ładowany przez akumulator, a następnie rozładowywany w układzie elektromechanicznym.

Częstotliwość powtarzania ładowania-rozładowania pokrywa się z częstotliwością badanego sygnału, ponieważ sam mierzony sygnał określa impuls przełączający. Wiemy, że ładunek CU przepływa w jednym cyklu roboczym, więc prąd płynący przez układ magnetoelektryczny jest proporcjonalny do częstotliwości, a zatem ampery są proporcjonalne do herców.

Przykładem kondensatorowego miernika częstotliwości z 21 zakresami pomiarowymi jest przyrząd F5043 służący do regulacji urządzeń niskoczęstotliwościowych. Minimalna mierzalna częstotliwość to 25 Hz, maksymalna to 20 kHz. Zużycie urządzenia w trybie pracy — nie więcej niż 13 W.

Heterodyna licznika częstotliwości

Heterodynowe mierniki częstotliwości są przydatne do ustawiania i konserwacji transceiverów, do pomiaru częstotliwości nośnych modulowanych sygnałów. Częstotliwość badanego sygnału jest porównywana z częstotliwością lokalnego oscylatora (pomocniczego przestrajalnego oscylatora) aż do osiągnięcia rytmu zerowego.

Uderzenia zerowe wskazują na koincydencję częstotliwości badanego sygnału z częstotliwością lokalnego oscylatora. Przykładem sprawdzonego w czasie heterodynowego miernika częstotliwości jest rura „Ch4-1 Wave Meter”, używana do kalibracji nadajników i odbiorników CW. Zakres pracy urządzenia wynosi od 125 kHz do 20 MHz.

Miernik częstotliwości rezonansowej

Częstotliwość przestrajalnego rezonatora jest porównywana z częstotliwością badanego sygnału. Rezonator to obwód oscylacyjny, rezonator wnękowy lub segment ćwierćfalowy. Badany sygnał trafia do rezonatora, a z wyjścia rezonatora do galwanometru.

Maksymalne odczyty galwanometru pokazują najlepsze dopasowanie częstotliwości drgań własnych rezonatora do częstotliwości badanego sygnału. Operator steruje rezonatorem za pomocą pokrętła. W niektórych modelach mierników częstotliwości rezonansowej stosuje się wzmacniacze w celu zwiększenia czułości.

Przykładem rezonansowego miernika częstotliwości jest urządzenie Ch2-33, przeznaczone do strojenia odbiorników i nadajników częstotliwościami sygnałów ciągłych i modulowanych impulsowo od 7 do 9 GHz. Zużycie urządzenia wynosi nie więcej niż 30 watów.

Elektroniczny licznik częstotliwości

Elektroniczny licznik częstotliwości po prostu zlicza liczbę impulsów. Zliczane impulsy są tworzone przez obwody wejściowe z sygnału okresowego o dowolnym kształcie. W takim przypadku interwał odliczania jest ustawiany na podstawie oscylatora kwarcowego urządzenia. Tak więc elektroniczny licznik częstotliwości jest urządzeniem porównawczym, którego dokładność zależy od jakości standardu.

Elektroniczne częstościomierze do zliczania są urządzeniami bardzo uniwersalnymi, różnią się szerokimi zakresami częstotliwości pomiarowych oraz dużą dokładnością. Na przykład zakres pomiarowy instrumentu Ch3-33 wynosi od 0,1 Hz do 1,5 GHz, a dokładność wynosi 0,0000001. Dzięki zastosowaniu dzielników w nowoczesnych urządzeniach dostępne mierzone częstotliwości rosną do kilkudziesięciu gigaherców.

Ogólnie rzecz biorąc, elektroniczne mierniki częstotliwości są najbardziej powszechnymi i poszukiwanymi profesjonalnymi urządzeniami do tego celu.Pozwalają nie tylko mierzyć częstotliwości, ale także pozwalają znaleźć zarówno czas trwania impulsów, jak i odstępy między nimi, a nawet obliczyć zależność między częstotliwościami, nie mówiąc już o zliczeniu liczby impulsów.