{-6}Гц.$ Биения здорового человеческого сердца в спокойном состоянии происходят с частотой 1Гц.

Иногда частоту периодических колебаний обозначают буквой $f$.

Часто в расчётах используют циклическую частоту (угловую частоту, радиальную частоту, круговая частота) ($\omega $), которая равна:

\[\omega =2\pi {\mathbf \nu }\left(2\right).\]

Угловая частота измеряется в радианах, деленных на секунду:

\[\left[\omega \right]=\frac{рад}{с}.\]

В системах СИ и СГС единицы измерения круговой частоты одинаковы.

Секунда в минус первой степени — единица измерения частоты дискретных событий

Частота дискретных колебаний ($n$) — это физическая величина, которая равна количеству действий (событий) в единицу времени. Если время, которое занимает одно событие обозначить как $\tau $, то частота дискретных событий равна:

\[n=\frac{1}{\tau }\left(3\right).\]

Из определения (3) следует, что обратная секунда (секунда в минус первой степени) — единица измерения частоты дискретных событий:

\[\left[n\right]=\frac{1}{с}. \]

Секунда в минус первой степени равна частоте дискретных событий, если за время, равное одной секунде происходит одно событие.

Секунда в минус первой степени — единица измерения частоты вращения

Частота вращения ($n$) — это величина, равная количеству полных оборотов в единицу времени. Если $\tau $ — время, затрачиваемое на один полный оборот, то:

\[n=\frac{1}{\tau }\left(4\right).\]

Секунда в минус первой степени — единица измерения частоты вращения:

\[\left[n\right]=\frac{1}{с}.\]

Обратная секунда (оборот в секунду) — это частота вращения, при которой за время в одну секунду происходит один оборот (цикл вращения). Кроме обратной секунды для обозначения единиц частоты вращения применяют: оборот в минуту или час.

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Какова частота колебаний пружинного маятника (рис. 6Гц=4МГц.\]

Ответ. $\nu =4\ МГц$

Читать дальше: единица измерения электрической мощности.

236

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

HydroMuseum – Частота вращения

Частота вращения—физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов, совершённых за единицу времени. Стандартные обозначения в формулах — υ, f, ω или F. Единицей частоты в Международной системе единиц (СИ) в общем случае является Герц (Гц, Hz). Величина, обратная частоте, называется периодом.

Периодический сигнал характеризуется мгновенной частотой, являющейся скоростью изменения фазы, но тот же сигнал можно представить в виде суммы гармонических спектральных составляющих, имеющих свои частоты.

Свойства мгновенной частоты и частоты спектральной составляющей различны, подробнее об этом можно прочитать, например, в книге Финка «Сигналы, помехи, ошибки».

В теоретической физике, а также в некоторых прикладных электрорадиотехнических расчётах удобно использовать дополнительную величину — циклическую (круговую, радиальную, угловую) частоту (обозначается ω). Циклическая частота связана с частотой колебаний соотношением ω=2πf. В математическом смысле циклическая частота — это первая производная полной фазы колебаний по времени. Единица циклической частоты — радиан в секунду (рад/с, rad/s) .

В механике при рассмотрении вращательного движения аналогом циклической частоты служит угловая скорость.

Частота дискретных событий (частота импульсов) — физическая величина, равная числу дискретных событий, происходящих за единицу времени. Единица частоты дискретных событий секунда в минус первой степени (с⁻¹, s⁻¹), однако на практике для выражения частоты импульсов обычно используют герц.

Частота вращения — это физическая величина, равная числу полных оборотов за единицу времени. Единица частоты вращения — секунда в минус первой степени (

с⁻¹, s⁻¹), оборот в секунду. Часто используются такие единицы, как оборот в минуту, оборот в час и т. д.

Другие величины, связанные с частотой

• Ширина полосы частот — f_max − f_min
• Частотный интервал — log(f_max/f_min)
• Девиация частоты —Δf/2
• Период — 1/f
• Длина волны — υ/
  f
• Угловая скорость (скорость вращения) — dφ/ dt; 2πF_BP

Метрологические аспекты

Измерения

Для измерения частоты применяются частотомеры разных видов, в том числе: для измерения частоты импульсов — электронно-счётные и конденсаторные, для определения частот спектральных составляющих — резонансные и гетеродинные частотомеры, а также анализаторы спектра.

Для воспроизведения частоты с заданной точностью используют различные меры — стандарты частоты (высокая точность), синтезаторы частот, генераторы сигналов и др.

Сравнивают частоты компаратором частоты или с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу.

Эталоны

Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-98 — находится во ВНИИФТРИ

Вторичный эталон единицы времени и частоты ВЭТ 1-10-82 — находится в СНИИМ (Новосибирск)

Руководство по измерению частоты

— Как измеряется частота?

Процесс получения цифровых частот достаточно прост. Для низкочастотных сигналов достаточно использовать один счетчик или временную базу. Нарастающий фронт входного сигнала запускает подсчет количества тактов временной развертки. Поскольку временная развертка имеет известную частоту, вы можете легко вычислить частоту входного сигнала (см. рис. 3).

Рис. 3. Цифровой сигнал относительно внутренней временной развертки (один счетчик для низкой частоты)

Когда частота цифрового сигнала очень высока или колеблется, лучше использовать один из методов с двумя счетчиками, описанных ниже. Обратите внимание, что одно и то же аппаратное ограничение применяется к обоим методам с двумя счетчиками. То есть измеряемая вами частота не может превышать максимальную входную частоту, поддерживаемую счетчиком, даже если она может превышать частоту внутренней временной развертки.

Метод высокочастотного измерения с двумя счетчиками
Для высокочастотного сигнала вам понадобятся два счетчика. Парный счетчик (два счетчика) генерирует последовательность импульсов с заданным пользователем периодом, «временем измерения» (см. рис. 4), который намного больше, чем у измеряемого сигнала, но достаточно мал, чтобы предотвратить переключение счетчика.

Рис. 4. Частота цифрового сигнала, измеренная двумя счетчиками (высокая частота)

Время измерения этого внутреннего сигнала должно быть кратно внутренней временной развертке или, другими словами, делиться в меньшую сторону. Затем подсчитывается количество тиков Входного сигнала в течение известного периода времени, предоставленного Внутренним сигналом. Разделив количество тиков на известное время измерения, вы получите частоту входного сигнала.

Метод измерения с двумя счетчиками большого диапазона
Для сигналов с разной частотой этот метод с двумя счетчиками обеспечивает повышенную точность во всем диапазоне. Входной сигнал в этом случае делится на известное значение или делитель. Количество тиков внутренней временной развертки подсчитывается относительно одного высокого логического уровня разделенного сигнала вниз (см. рис. 5). Это дает время логического максимума, которое является произведением количества подсчитанных тиков и периода внутренней временной базы. Это, в свою очередь, можно умножить на 2, чтобы получить период для разделенного сигнала вниз (высокое и низкое время), который кратен периоду входного сигнала. Затем период входного сигнала можно инвертировать, чтобы получить его частоту.

Рис. 5. Частота цифрового сигнала, измеренная двумя счетчиками (большой диапазон)

Этот метод похож на усреднение значений в более измерять сигналы с более высокими частотами, чем временная развертка.

Подключение цифрового сигнала к прибору для подсчета частоты
Многие устройства с аппаратной синхронизацией могут быть пригодны для измерения счетчика. В качестве примера рассмотрим систему NI CompactDAQ (см. рис. 6). Аппаратная временная развертка для NI CompactDAQ расположена на объединительной плате шасси и не относится к модулям NI C Series.

Рис. 6. Шасси NI cDAQ-9178 и модуль цифрового ввода/вывода NI 9401

NI 9401 имеет разъем D-Sub, обеспечивающий подключение восьми цифровых каналов. Каждый канал имеет цифровой контакт ввода-вывода, к которому можно подключить устройство цифрового ввода или вывода. Доступ к четырем счетчикам шасси CompactDAQ возможен из любого из слотов шасси; при использовании cDAQ-9172 доступ к двум его счетчикам возможен только через слоты 5 и 6, поэтому вставьте 9401 в слоте 5. После настройки сбора частоты в качестве задачи счетчика в Measurement & Automation Explorer (MAX) отображается входной разъем PFI, к которому следует подключить сигнал (см. рис. 7).

Рис. 7. Скриншот конфигурации в Measurement & Automation Explorer (MAX) среды (см. рис. 8).

Рис. 8. Измерение частоты в LabVIEW

Как измерить частоту | Hioki

Как измеряется частота? Приборы для измерения частоты и меры предосторожности, касающиеся методов измерения

Обзор

Многие люди не знают о частотах, используемых электрическими изделиями, которые они используют в повседневной жизни. Однако для некоторых устройств указана конкретная поддерживаемая частота, и использование этих продуктов с электричеством на неподдерживаемой частоте может привести к повреждению, возгоранию и другим опасностям.

Некоторое электрическое оборудование, используемое в промышленности, предназначено для работы либо на одной фиксированной частоте, либо на переменной частоте. Эта страница представляет собой простое для понимания введение в фундаментальные знания о методах измерения частоты в контексте электрических измерений.

Правильное обращение с электрическим оборудованием, понимание его частоты

В контексте переменного тока (AC) частота означает количество переключений электричества с положительного на отрицательное в течение 1 секунды. Например, частота 30 Гц означает 30 волн в секунду, а частота 60 Гц означает 60 волн в секунду. При частоте 60 Гц волны быстрее чередуются между положительным и отрицательным электричеством.

Хотя в электросети используется одна фиксированная частота, существует опасение, что растущая сложность сети, например, из-за роста использования устройств, использующих силовую электронику, особенно инверторов, и количества подключенных к сети источников питания, может отрицательно сказаться на качестве электроэнергии, вызывая такие проблемы, как аномалии напряжения и колебания частоты, которые могут повредить изделия.

Инверторы, репрезентативная технология, позволяющая эффективно использовать электрическую энергию, используются для управления скоростью двигателя путем изменения частоты потребляемой им мощности. Изменяя частоту в зависимости от различных условий, можно регулировать скорость двигателя для достижения эффективной работы.

Приборы для измерения частоты

Существует ряд приборов, которые можно использовать для измерения частоты.

Цифровые мультиметры

Эти приборы отображают измеренную частоту в виде числового значения на цифровом дисплее. Поскольку результаты отображаются в числовом виде, этот тип устройства имеет то преимущество, что в нем меньше ошибок считывания. Помимо частоты, некоторые модели могут измерять ток, напряжение и другие параметры.

Анализаторы качества электроэнергии

Эти приборы могут измерять частоту, напряжение, ток и мощность, а также формы сигналов, среди прочих явлений, для точного определения причин проблем с энергопринимающим оборудованием и трансформаторами и неисправностей электронных устройств управления.

Анализаторы мощности

Эти приборы используются для измерения напряжения, тока и мощности с высокой степенью точности, включая как составляющие основной частоты, которые преобладают на выходе инвертора, так и гармоники, такие как составляющие несущей частоты.

Осциллографы

Эти инструменты могут наблюдать формы сигналов частоты. Они также могут измерять напряжение.

Многим пользователям необходимо измерять не только частоту, но также ток и напряжение, хотя им никогда не понадобится измерять частоты инвертора. В следующем разделе рассказывается, как использовать цифровой мультиметр для измерения частоты в этом типичном случае.

Как измерить частоту цифровым мультиметром

Для измерения частоты цифровым мультиметром вам понадобится прибор с функцией измерения частоты. Сначала подготовьте цифровой мультиметр для измерения частоты.
Выберите «Гц» с помощью функционального переключателя или ручки. Когда на цифровом дисплее отобразится «Гц», вы выбрали функцию измерения частоты.

Вставьте красный и черный щупы в разъемы для измерения частоты. Теперь прибор готов к измерению частоты. В большинстве случаев красный щуп следует вставлять в клемму с маркировкой «Hz», а черный щуп следует вставлять в клемму с маркировкой «COM». Некоторые модели могут одновременно измерять напряжение и частоту, а некоторые требуют, чтобы красный щуп был вставлен в клемму «V». Сверьтесь с инструкцией по эксплуатации вашего цифрового мультиметра, чтобы убедиться, что вы вставляете провода в правильные клеммы.

Единственный оставшийся шаг — приложить измерительные провода к цепи, которую вы хотите измерить. Проверьте измеренную частоту на цифровом дисплее, чтобы завершить процесс.

Меры предосторожности при измерении частоты

Цифровые мультиметры позволяют легко измерять частоту, но важно помнить об определенных мерах предосторожности. Во-первых, убедитесь, что функция измерения прибора настроена на измерение частоты (Гц), прежде чем помещать измерительные провода в контакт с какой-либо цепью. Это может привести к повреждению прибора, когда на нем установлена ​​другая функция.

Помните, что измерение частоты вызывает протекание тока. Соблюдайте осторожность в отношении риска поражения электрическим током, так как даже в бытовых розетках присутствует напряжение 100 В или 200 В. Кроме того, перемещение поворотного переключателя приводит к переключению измерительных цепей прибора. Непреднамеренная подача напряжения на прибор при выбранном диапазоне сопротивления может привести к протеканию большого тока к прибору, что может вызвать срабатывание автоматического выключателя, дуговой разряд или другую аварию.

Сводка

Измерение частоты может потребоваться по разным причинам, например, если вы выполняете техническое обслуживание оборудования или переезжаете в район с другой частотой сети. В таких ситуациях вам понадобится цифровой мультиметр или другой прибор, способный измерять частоту.

Цифровые мультиметры просты в использовании даже для новичков.