Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Счетчик частоты представляет собой электронный прибор , или компонент из одного, который используется для измерения частоты . Частотомеры обычно измеряют количество циклов колебаний или импульсов в секунду в периодическом электронном сигнале . Такой прибор иногда называют частотомером, особенно китайского производства. [ необходима цитата ]

Частотомер Systron-Donner 1973 года выпуска с дисплеем с трубкой Nixie.

Принцип работы [ править ]

Большинство частотомеров работают с использованием счетчика, который накапливает количество событий, произошедших за определенный период времени. После заданного периода, известного как время стробирования (например, 1 секунда), значение счетчика передается на дисплей, и счетчик сбрасывается на ноль. Если измеряемое событие повторяется с достаточной стабильностью, а частота значительно ниже, чем частота используемого тактового генератора, разрешающую способность измерения можно значительно улучшить, измеряя время, необходимое для всего числа циклов, а не подсчитывая время количество полных циклов, наблюдаемых в течение заранее установленной продолжительности (часто называемое обратным методом ). Внутренний осцилляторкоторый обеспечивает временные сигналы, называется временной разверткой и должен быть очень точно откалиброван.

Если событие, которое необходимо подсчитать, уже ведется в электронной форме, все, что требуется, - это простое подключение к инструменту. Более сложные сигналы могут нуждаться в некоторой обработке, чтобы сделать их пригодными для подсчета. Большинство частотомеров общего назначения будут включать в себя некоторые формы усилителя , схемы фильтрации и формирования на входе. Технология DSP , контроль чувствительности и гистерезис - это другие методы повышения производительности. Другие типы периодических событий, которые по своей природе не являются электронными, необходимо будет преобразовать с помощью какого-либо преобразователя . Например, механическое событие может прерываться световым лучом, а счетчик подсчитывать результирующие импульсы.

Частотомеры, разработанные для радиочастот (RF), также широко распространены и работают по тем же принципам, что и более низкие частотомеры. Часто у них есть больший диапазон, прежде чем они переполнятся. Для очень высоких ( микроволновых ) частот во многих конструкциях используется высокоскоростной предварительный делитель, чтобы снизить частоту сигнала до точки, при которой могут работать обычные цифровые схемы. Дисплеи на таких приборах учитывают это, поэтому они по-прежнему показывают правильное значение. В настоящее время микроволновые частотомеры могут измерять частоты почти до 56 ГГц . Выше этих частот измеряемый сигнал комбинируется в смесителе с сигналом гетеродина., генерируя сигнал на разностной частоте, которая достаточно мала для непосредственного измерения.

Точность и разрешение [ править ]

Частотомер Fluke PM6685R

Точность частотомера сильно зависит от стабильности его временной развертки. База времени очень тонкая, как стрелки часов, и может изменяться из-за движения, помех или даже дрейфа из-за возраста, что означает, что она может некорректно "тикать". Это может привести к тому, что показание частоты при привязке к временной развертке может показаться выше или ниже фактического значения. Высокоточные схемы используются для генерации шкалы времени для измерительных целей, обычно с использованием кварцевого генератора в герметичной камере с регулируемой температурой, известной как кварцевый генератор, управляемый духовкой, или кварцевый генератор .

Для более точных измерений может использоваться внешний опорный источник частоты, связанный с генератором с очень высокой стабильностью, например рубидиевым генератором с дисциплиной GPS . Там, где не требуется знать частоту с такой высокой степенью точности, можно использовать более простые генераторы. Также возможно измерить частоту, используя те же методы в программном обеспечении во встроенной системе . Например, центральный процессор (ЦП) может быть приспособлен для измерения собственной рабочей частоты при условии, что у него есть некоторая эталонная временная база для сравнения.

Точность часто ограничивается доступным разрешением измерения. Разрешение единичного счета обычно пропорционально частоте генератора временной развертки и времени стробирования. Улучшенное разрешение можно получить с помощью нескольких методов, таких как передискретизация / усреднение. [1] [2]

Кроме того, точность может быть значительно снижена из-за дрожания измеряемого сигнала. Эту ошибку можно уменьшить с помощью методов передискретизации / усреднения.

Интерфейсы ввода / вывода [ править ]

Интерфейсы ввода-вывода позволяют пользователю отправлять информацию на частотомер и получать информацию от частотомера. Обычно используемые интерфейсы включают RS232 , USB , GPIB и Ethernet . Помимо отправки результатов измерения, счетчик может уведомить пользователя о превышении определенных пользователем пределов измерения. Общими для многих счетчиков являются команды SCPI, используемые для управления ими. Новая разработка - это встроенное управление через локальную сеть через Ethernet в комплекте с графическим интерфейсом пользователя . Это позволяет одному компьютеру управлять одним или несколькими приборами и избавляет от необходимости писать команды SCPI.

См. Также [ править ]

  • Частотомер

Ссылки [ править ]

  1. ^ Йоханссон, Стаффан. «Новый принцип подсчета частоты улучшает разрешение» . Спектраком . Архивировано 10 сентября 2013 года . Проверено 24 июля 2013 года .
  2. ^ Шаад, доктор Тео П. "Нано-разрешение, океанические, атмосферные и сейсмические датчики с разрешением частей на миллиард" (PDF) . Паронаучный . Архивировано 14 октября 2017 года (PDF) . Проверено 24 июля 2013 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Agilent AN200: основы электронных частотомеров 1 2
  • ЖК-частотомер
  • Как построить свой собственный частотомер