Методи за измерване на честотата
Министерство на образованието
Чебоксари клон (Институт) на Московския държавен университет Open
На дисциплина "Метрология и стандартизация"
Озаглавена "методи за измерване на честота"
честота на трептене е броят на пълните трептения за единица време:
t-, където животът на п колебанията на.
честота е = 1 / T на хармонични трептения. където Т - колебание период.
Единицата за честота херца се определя като едно трептене на секунда. Честотата и времето са неразривно свързани, следователно измерване на един или друг количество се определя etsya удобство на експеримента и необходимата точност на измерване. Международната система единици SI време е един от седемте основни физически величини. Честотата на електромагнитни вълни, свързани с периода на трептене Т и еднаква дължина плоска вълна в свободен L-тримерното пространство от следните зависимости: FT = 1 и Е л = S, където с е скоростта на светлината, равна на 299 792,5 ± 0,3 km / сек.
Спектърът на електромагнитни вълни с честота, използвайте се експлоатира в радио-, се простира от фракция на херца до хиляди гигахерца. Този спектър първо се разделя на две граници - ниските и високите честоти. За ниски честоти включва аудио и nfra (под 20 Hz), звук (20- 20 000 Hz) и ултразвук (20-200 кХц). Vysokochas честота лента, от своя страна, разделена на висока честота (20 кХц - 30 MHz), ultravysokne (30 - 300 MHz) и ултра (над 300 MHz). Горната граница на ултра-висока честота непрекъснато се увеличава и в момента достига 80 GHz (с изключение на оптичната лента). Това разделяне се обяснява с различните начини за получаване на депозитите на електрически трептения и разликата в техните физични свойства и характеристики на разпространение на разстояние раси. Въпреки това, по-ясна граница между индивидуалното участие на ками на спектъра може да не е възможно, така че това разделение е до голяма степен условно.
МЕТОД PEREZARYADD CONDENSER
Прилягат кондензатор, чийто капацитет С до участника-източник на напрежение U. Кондензаторът е заредена, и Нако-pitsya електрически количество р = CU. Ако ключът кондензатор да magnetoelectric ток метра, а след това тече количеството електроенергия, р, което води до отклонение на стрелката. Ако кондензатор се включва, свързване към източник на напрежение за зареждане и измеримо-Tieliu ток за заустване превключване честота F пъти в секунда, количеството електроенергия, минаваща през амперметър по време на изпълнението, ще бъде F пъти повече: Fq = УОЗ = I, където аз е средната стойност на разряден ток. От това следва, че токът в една верига е право пропорционална на честотата на повторно заключение и с постоянна работа CU десетобалната система амперметър може да се калибрира в дялове на честота:
Фиг. 1. Блок схема на кондензатор
Блоковата схема на честотния кондензатор, а кото-комплект, използван в този метод (фиг. 11) се състои от един усилвател и ограничител RO Индикатор за зареждане magnetoelectric устройство малко LRU. В допълнение, има Tc генератор за калибриране на честотата, с фиксирана честота. На входа на честотата получава напрежение измерва честотата. усилвател ограничител го приема формата на меандър. Меандър-съвети желаят да въведат зареждане-разреждане устройство, чиято схема е показана на фиг. 2.
Фиг. 2. Схема броене устройство Kondo Sathorn Честота
транзистор Т работи в основен режим, когато е над покрити, един II3 кондензатор С се зарежда през резистор R, и когато транзистор е отворен, същия кондензатор разряд zhaetsya през транзистора. тока за зареждане преминава през магнитно-милиамперметъра, калибриран в единици честота. Кондензатори C Смяна: минималния и максималния капацитет определя обхвата измерва честотата и броя на кондензатори - броят на под-групи.
напрежение стойност, към който зарежда кондензатор-Sator даден суб-диапазон, в зависимост от измерените стойности на честотата и промени капацитет и калибриране на честота на скалата е счупен. Устройство за neniya това явление в устройството за заряд-разряд такса предвидена стабилизиране напрежение, което се осъществява от ценерови диоди Dz; pitaniyatakzhe напрежение стабилизира чрез ценерови диода D1 и D2 измерва долна граница честота 10 Hz;
при по-ниски честоти, които се движат индикатор magnitoelektri-Агенция за участие ще извърши механично вибрации-му в път с измерената честота. Горната граница зависи от време константа на веригата на зареждане, определен от не само съпротивлението на резистор R и минимум накратко Стю кондензатор С, но елементите на монтаж-ING капацитети заряд-разряд единица, и не превишава 1 MHz. Точност на измерване зависи от клас на точност милиамперметър нестабилност остатъчен кондензатор такса напрежение и е 1-2%.
верига. Този метод се използва при високо и ултра-високо честотен обхват. Блок-схема на неговото изпълнение е показана на Фиг. 3. измерва честота източник на напрежение чрез FXS елемент среда комуникация ESP Съед-nyaetsya с точност поради инфрачервена измервателната верига, която е настроена за резонанс с честота FX въртящ момент, определен от максималната резонанс в индикатор Казан при свързан към веригата чрез втори свързващ елемент , Поради измерване на честотата, определена от градуирана скала на механизма за регулиране на микрометър с голям брой референтни точки. Contour и ще покаже конструктивен съюз-Нена в устройство, наречено резонансната честота индикатора на. Ако скалата е завършил в създаването на механизма дължини на вълните, такова устройство се нарича резонанс volnome ром.
Схема резонансната честота брояч (фиг. 4) разкрива източниците на грешка на измерване. грешка калибриране се определя от механизма за регулиране на качеството;
тя може да се намали чрез предварително калибриране на скалата на честота с помощта на действие модел. Гнездото-ност честота измерване верига настъпва след Следствие промени своите геометрични размери под влияние на температурата на околната среда промени; може да се изчисли по следната формула:
където Df - отклонение от резонансната честота под влиянието на температурните промени на DT. К; а - коефициент на разширение линия размер контур температура на материала; K - конструктивен фактор. Нестабилността определяне кон-тур също се появява в измерими nenii вмъкване-реактивен със съпротива от страна на FX и LED източник. Active грим mye намали съпротивлението вътр-rotnost верига.
Фиг.5 резонанс крива на колебание верига
Намаляване влиянието на индуцирана устойчивост се постига поради отслабването на индикатора за източник и FX.
Неточности фиксиране резонанс Q на веригата се определя от способността дисплей заредения Q верига и резолюция m крак. От уравнението на кривата на резонанс (. Фигура 5) може да бъде в luchit формула да се изчисли относителната грешка на резонанс заключване неизправност:
където U0 - индикатор четене в резонанс; Up - посочване на разстройване на затваряне на измервателната верига
Измервателната верига в зависимост от резонансната честота м-позиция на честотния обхват, за който е предназначен, се извършва с същинските или разпределени параметри. Резонансната честота същинските сега напълно задвижва-Dig rovymi честота брояч, и разпределена параметър широко използвани в микровълновия диапазон.
Резонансната честота диапазон характеризиращ измерване честота, точност и чувствителност, т.е. минимална мощност, абсорбирана от измерената изисква за достоверни показанията на индикатора в резонансна честота източник.
Резонансната честота с разпределени параметри, рами. колебание верига на честота работи както във формата на коаксиалната линия, или под формата на резонатор кухина. Настройка на коаксиален линия чрез промяна на дължината му, кухина - промяна в обема си.
Честота разпределени параметър-vayut комуникация с източници на измерената честота чрез рог антена или камшик или чрез съединителни елементи под формата на
Фиг. 6. резонансната честота на тримесечие
Фиг. 7. резонансната често алтиметър
със зареден линия
примки; сонди, слотове и кръгли дупки. На входа на честотата често включват променлива шумозаглушители на затихване за регулиране на мощност. Понякога с помощта на насочени отклонители.
Коаксиални cymometers работят основно на два типа: с четвърт заредени линия.
Морски вълна резонансната честота е коаксиален сегмент линия отворен (фиг. 6). Задаването с помощта на механизма за микрометър със скала, разграфена в единици за дължина I. Резонансът се случва по линия I, равно-Term нечетен брой четвърт дължина на вълната.
Пробите L1 и L2 съответстват л / 4 и 3 л / 4, така че времето-ност е равна на половината от дължината на вълната. В най-общия случай
Квартал честота м се използват за често минути 600 MHz до 10 GHz. Отклонение в диапазона от 10 -3 -5 * 10 -4.
Резонансната честота със зареден линия Otley различава от тримесечие с това, че отворен цикъл koaksil циален заредени линия капацитет С, образувана от краищата на вътрешните и външните проводници (фиг. 7). Отговорите на зареден линия се случва, когато състоянието
където D - вътрешен диаметър на външния проводник; г- външен диаметър на вътрешния проводник: # 961; - характерните импеданс на линията.
При определяне на честотата на едновременно измерими-nyayutsya и продължителност на линия л. и капацитет С припокриване на Com-изтънени с честота четвърт вълна брояч се увеличава от 2 до 3 пъти. Две честота брояч с натоварени линия повторно kryvaetsya честотен диапазон от 150 MHz до 1500 MHz. Измерената честота се определя с помощта на калибриране таблици или графики. за допускане на грешки 5-10
Резонансната честота на резонансната кухина -ZK-на движение на подвижната буталото (буталото). развълнувани стоящи вълни в рамките на резонатор кухина са от различни видове. Това зависи от начина на приложение, възбуждане електромагнитното поле. Когато възбуждане-SRI цилиндрична резонатор през отвор в центъра на челната стена (Фиг. 8а) като тип трептене H111. От електродинамика е известно, че подходяща дължина на вълната, кухината е свързана с диаметър и височина и следната зависимост:
При възбуждане на резонатор кухина през отвор в своите странични стенни трептения възникне тип H011 (фиг. 8Ь). Област на вълните, характеризиращи се с отсъствие на проводникова токове между крайните стени и цилиндричната кухина, която позволява да се прилагат демон-пинов щепсел да се регулира. Проникване с външния пространството от енергията се абсорбира от буталото при условие,
Фиг. 8-8. Диаграми на честота на резонатор кухина
за тази цел покритие в ляво (фиг. 8Ь) на повърхността на буталото. Зависимост-солна правилното тип дължина на вълната # 955; 011 на кухина размера определено чрез експресията
Ако това резонатор също постави л = г, тогава # 955; 011 »0,76d.
Настройката по десетобалната система честота с насипно резонатор-комплект е калибриран с измерване, съответстващи осцилатор честоти. Следователно, ръководители на калибриране от източник на грешка е в резултат на грешка при определяне на осцилатор мащаб честотата. За да не се влошат измерване Настройки неточност грешка в резонанс Q фактор на резонатор кухина се довежда до много висока стойност. Това се постига чрез полиране и позлатен вътрешната повърхност на кухината; където факторът качество достигне 10 000-30 000 Но допуснал грешка-ност от 10 - 3 х 10 -4. Недостатъците на честотата на резонатор кухина е свързана с малък припокриване, с които е необходимо да има голям брой от тях за измерване на желаната честотна лента.
Честота разпределени параметър включване STR-соба разделя на измерената верига комуникация и абсорбент. Честотата на подаване е снабден с две съединителни елементи - вход за връзка с поле електромагнит Nym и изход за комуникация с индикатор. създаване на въртящ момент, определен от максималната реакция до zaniyu-индикатор (фиг. 9а). Честотата на вълна има свързващ елемент - на входа, и
Фиг. 8-9. Входът (а) и абсорбиращ (б) често Томер
индикатор включва предаване линия (Фиг. 8-9, В). Докато честота не е настроен за резонанс, индикаторни четения са увеличени;
при създаването на част от енергията се абсорбира в резонатора и на показанията на уреда се намалява.
Метод за измерване сравнение честота получи Shiro някои разпределение, поради своята простота, годността за употреба в почти всеки честотен диапазон и сравнително висока точност на резултата от измерването. Измерено честота се определя от уравнението или кратно-ност примерно честота. Следователно, за да се измери честота FX. За сравнение, е необходимо да има източник на индикатор равенство примерно честота fobr или кратно-ност FX. и fobr. Моделът източник използва честотни примерни стъпки на честотата, така наречените честотни стандарти с нестабилност Ю-9 -10
използва честотни синтезатори и други осцилатори, настройката за грешка честота за калибриране на генератора на измервателния сигнал, който е един порядък, и честота нестабилност в 30 мин - 3 порядъка по-малък от този на калибриран генератора.
Равенство индикатор множество или честота може да бъде осцилоскоп или нелинейна честотен преобразувател;
Фиг. 10. Определяне на честота множеството