Для чего нужен частотомер: Частотомеры: назначение, применение, классификация — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Частотомеры: назначение, применение, классификация

Пример HTML-страницы

Одним из основных параметров периодических и пульсирующих токов выступает частота, определяющая количество периодических колебаний за полный цикл и являющая основной характеристикой системы единиц СИ. Потребность в точном определении частоты возникает в различных сферах научной и практической деятельности, особое значение её определение имеет в электротехнике, радиоэлектронике, телекоммуникациях и пр.

Для фиксации частоты используют частотомеры – это специальные электроизмерительные приборы, использующиеся для фиксации частоты периододического процесса либо частот гармонических составляющих спектра сигнала.

Исходя из метода измерений, приборы бывают непосредственной оценки (аналоговые) и устройства сравнения (гетеродинные, электронно-счетные).

В целях определения частоты источников питания радиоустройств используют:

электромагнитные;
электро- и ферродинамические, использующие метод сопоставления с некой измерительной шкалой;
камертонные приборы.

Такие устройства характеризуются узкими пределами измерений, стандартно в диапазоне +-10% одной из стандартного ряда частот 25, 50, 60, 100, 150, 200, 300, 400, 430, 500, 800, 1000, 1500 и 2400 Гц, и функционируют при номиналах напряжения 36, 110, 127, 220, 380 В.

Для подсчета предельно низких частот (менее 5 Гц) используют магнитоэлектрические приборы в комплекте с секундомером. Для этого путем подсчета количества периодов колебаний за определенный временной промежуток, проводится полное измерение.

Измерение низких частот производиться методом вольтметра, мостовым методом, а также способами сопоставления с фиксированной частотой с помощью акустических биений, электроннолучевого осциллографа и пр.

В широком пределе подсчета высоких и низких частот функционируют устройства, использующие метод разряда — подзаряда конденсатора, метод дискретного счёта.

Для фиксации высоких, сверхвысоких частот (от 50 кГц и выше) используются устройства, применяющие резонансный, гетеродинной методы.

Для оценки колебаний радиочастот применяют частотомеры волнового типа. К ним относятся резонансные, цифровые, и названные выше гетеродинные частотомеры. Перечисленные устройства также функционируют, основываясь на сравнительном методе подсчета колебаний.

Для анализа формы колебаний, отличной от синусоидальной, как правило, используют измерение основной гармоники таких колебаний. В случае потребности анализа частотного состава колебания используют специальный сложные устройства — анализаторы спектра частот.

Помимо этого, все частотомеры условно разделяют на аналоговые и цифровые приборы. Для первого вариант измеренные сведения указываются стандартным «шкально-стрелочным» методом, а во втором – посредством цифрового дисплея.

По конструктивному исполнению их делят на:

щитовые;
переносные;
стационарные.

Частотомер – назначение, виды, особенности использования

Частотомеры – измерительные устройства для определения частоты переменного электрического напряжения. В зависимости от назначения, прибор можно использовать для измерения синусоидального переменного напряжения или прямоугольных сигналов. Например, импульсных колебаний или последовательности импульсов.

Существуют различные типы инструментов, которые работают с фиксированной или переменной частотой. Для измерения низких частот обычно используются измерители отклоняющего типа. Отклонение стрелки на шкале показывает изменение частоты.

Приборы отклоняющего типа бывают двух видов – они представляют собой:

электрически-резонансные цепи,
измерители коэффициента.

Более простые устройства измеряют частоту, подсчитывая количество периодов колебаний или импульсов в течение определенного отрезка времени – времени затвора.

Время стробирования выбирается таким образом, чтобы счет частотомера мог отображаться непосредственно как измеренное значение, только с добавлением десятичной точки и единицы измерения. Такие частотомеры часто имеют дополнительные функции, например, измерение времени с высоким разрешением.

Виды частотомеров

Измерители частоты делятся на два типа – аналоговые и цифровые. Профессионалы чаще используют цифровые устройства. Они сложнее и дороже, делятся на два вида:

Переносные.
Настольные.

Оба прибора подходят для точного измерения частоты и периода. Эти е счетными частотомеры в основном используются инженерами и техниками на производстве, а также профессорами и студентами технических университетов.

Принцип работы и использование цифрового частотомера

Частотомер преобразует синусоидальное напряжение частоты в последовательность однонаправленных импульсов. Нередко его называют счетчиком, поскольку он определяет частоту путем электронного подсчета количества циклов неизвестного сигнала в стандартном временном интервале.

Частотомеры используются в различных областях и отраслях промышленности. Некоторые из них:

вибрационный контроль тяжелого оборудования,
обнаружение паразитных гармоник и кросс-модуляции в радиочастотных сигналах,
калибровка радиочастотного сигнала,
настройка двигателя переменного тока,
настройка высоты тона звуковой частоты.

Иногда частотомер допустимо заменить другими приборами, которые способны измерять частоту сигналов в Герцах. Например, если купить осциллограф, его можно использовать как счетчик, измеряя период сигнала. Если уже решено купить частотомер, рекомендуем предварительно проконсультироваться со специалистами – они помогут сделать правильный выбор.

Осциллограф измеряет частоту?

Цифровые запоминающие осциллографы (DSO) или цифровые осциллографы реального времени (DRT) измеряют частоту, вычисляя ее из периода формы сигнала (1 / период = частота). Период определяется путем:

определения средней точки между максимальным и минимальным значениями сигнала,
измерения времени от первой средней точки в данных сигнала до третьей средней точки.

У всех цифровых осциллографов есть предел разрешения по горизонтали. Он определяется максимальной доступной длиной записи – это количество горизонтальных точек в оцифрованном сигнале. Единица измерения длины записи (1 / длина записи) – предел разрешения для измерений периода и частоты.

Как измерить?

Для точного измерения периода и частоты убедитесь, что используете все доступное разрешение:

включите максимально возможную длину записи,
выберите горизонтальную шкалу, которая использует наибольшую длину записи для измерений периода и частоты,
используйте режим усреднения сигнала или режим HiRes, чтобы удалить шум и использовать максимально возможную амплитуду.

Это помогает осциллографу точно определять средние значения и положения, а также наилучшие измерения периода и частоты сигнала.

Заключение

Хорошее понимание основ используемого оборудования поможет вам не только сделать измерения лучше и точнее, но и избежать любых ловушек, которые могут привести к некорректным результатам тестирования.

Что такое счетчик частоты и таймер счетчика » Electronics Notes

Частотомеры — это контрольно-измерительные приборы, используемые для обеспечения очень точных измерений частоты сигнала.

Учебное пособие по таймеру счетчика частоты Включает:

Частотомер Как работает частотомер Интервальный таймер Как использовать счетчик Технические характеристики Точность

Частотомеры — это испытательные приборы, используемые во многих приложениях, связанных с радиочастотной техникой, для очень точного измерения частоты сигналов.

Эти частотомеры и счетчики-таймеры широко используются в различных областях испытаний электроники для измерения частоты повторяющихся сигналов, а также для измерения времени между фронтами цифровых сигналов.

Хотя фактические требования и области применения ВЧ-счетчиков частоты и таймеров различаются, они используют одну и ту же базовую схему с некоторой простой внутренней реконфигурацией, в результате чего ВЧ-счетчики частоты иногда также могут действовать как таймеры.

Как правило, счетчики очень высоких частот RF не имеют функции таймера.

Эти тестовые приборы широко доступны, и их часто можно купить по очень конкурентоспособным ценам. Однако помните, что стоимость — это еще не все, и дешевое тестовое оборудование может дать плохие результаты.

Внедрение цифрового частотомера

До введения цифрового счетчика частот измерение частот было значительно сложнее и должно быть менее точным. Используемое радиочастотное испытательное оборудование было гораздо более примитивным.

Использовался ряд подходов. Самый простой из них назывался абсорбционным волномером. Эта часть испытательного оборудования представляла собой просто настроенную схему, к которой были подключены диодный выпрямитель и измеритель. По сути, это обнаруживало передачи высокой мощности и давало общее представление об их частоте при отклонении измерителя.

Если требовались более точные измерения частоты, использовалось устройство, называемое гетеродинным частотомером или волномером.

Это форма тестового оборудования, в котором используется кварцевый генератор для подачи калибровочного сигнала — обычно с кварцевыми резонаторами 1 МГц и 100 кГц, которые позволяют калибровать внутренний генератор каждые 100 кГц.

Волномер можно использовать для создания сигнала, который может проверять частоту приемника. В качестве альтернативы при использовании с передатчиком передаваемый сигнал будет улавливаться волномером и прослушиваться как гетеродин в наушниках волномера. Опять же, точный осциллятор, используемый в волномере, гарантирует точное определение частоты сигнала.

В первых счетчиках частоты в качестве индикаторов использовались газоразрядные лампы, но они были способны обеспечить гораздо более быстрое средство измерения частоты, чем это было ранее возможно с помощью гетеродинных частотомеров.

Цифровые счетчики частоты быстро развивались по мере совершенствования технологий, увеличивая максимальную рабочую частоту, улучшая запуск и обеспечивая более легко видимые формы отображения.

Что такое радиочастотный счетчик: основы

По сути, частотомер — это прибор для проверки электроники, который работает путем подсчета количества раз, когда сигнал проходит заданную точку напряжения — точку срабатывания — за заданное время.

Некоторые счетчики частоты имеют точки срабатывания, которые можно установить, но в большинстве случаев срабатывание устанавливается автоматически — часто вокруг точки пересечения нуля.

Чтобы проиллюстрировать операцию, если время, в течение которого счетчик частоты настроен на подсчет, составляет секунду, т. е. время стробирования, равное секунде, и сигнал пересекает точку запуска сто раз, будет сто повторений сигнала. в секунду, т.е. его частота равна 100 Герц.

Если бы использовалась та же форма волны, но время стробирования было уменьшено до десятых долей секунды, то было бы видно только десять повторений. Схема легко приспосабливается к этому, и схема может сделать вывод, что за десятую долю секунды видно десять повторений, тогда частота волны составляет 100 Гц.

Основная концепция частотомера

Существует баланс между получением точного результата и продолжительностью строба. При времени стробирования в десятую долю секунды и сигнале 100 Гц будет подсчитано только десять пересечений, тогда как при времени стробирования в секунду будет подсчитано 100 пересечений. В зависимости от того, где время строба падает по отношению к входящему сигналу, можно видеть, что более длинное время строба будет более точным.

Проблема с более длительным временем шлюза заключается в том, что скорость обновления не такая высокая, но во многих ситуациях это может не быть проблемой.

Продолжительность времени срабатывания критична. Обычно сигнал для затвора берется от кварцевого генератора той или иной формы, чтобы обеспечить точное время. Часто для обеспечения наилучшей точности используются TCXO (кварцевые генераторы с регулируемой температурой) или OCXO (кварцевые генераторы с регулируемой температурой).

Еще одна проблема с этими счетчиками частоты может заключаться в том, что шум в сигнале может привести к регистрации ложных результатов. Часто тщательная разработка входной схемы может помочь гарантировать, что эти ложные подсчеты будут происходить очень редко.

ВЧ-счетчики частоты

используются во многих приложениях, где необходимо измерять частоты радиочастотных или даже звуковых сигналов. Некоторые приложения могут включать:

Измерение частоты несущей передатчика.
Измерение частоты генератора в цепи.
Измерение частоты сигнала на линии
Любое приложение, в котором необходимо измерить частоту устойчивого повторяющегося сигнала.

Для измерения частоты радиочастотного сигнала с помощью частотомера необходимо выполнить несколько предварительных условий.

Частота должна быть постоянной, т.е. не меняющейся.
К сигналу не следует применять модуляцию, так как это помешает правильному счету.
Сигнал должен иметь достаточную амплитуду — обычно подходят сигналы выше половины вольта.
Сигналы не должны быть настолько сильными, чтобы они перегружали вход — проверьте спецификацию производителя, если сомневаетесь.

Типы счетчиков частоты

Хотя счетчики частоты могут показаться очень простыми, существует несколько различных типов. Каждый из них применим к своей ситуации и способен обеспечить очень хорошее обслуживание.

Настольный частотомер: Настольный частотомер является наиболее часто используемым типом оборудования для тестирования электроники.
Частотомер в формате PXI : Наряду со многими другими элементами испытательного оборудования можно приобрести частотомер в формате PXI. Система PXI представляет собой стоечную систему для систем тестирования и управления. Измерительные приборы в виде карты PXI, а в этом случае частотомер или таймер PXI могут быть вставлены в стойку PXI. Таким образом, частотомер в формате PXI может стать частью сложной общей испытательной системы.
Портативный частотомер: Технология частотомера не обязательно должна быть большой, и доступно несколько портативных частотомеров.
Частотомер в цифровом мультиметре: Некоторые цифровые мультиметры имеют функцию частотомера. Когда он включен в цифровой мультиметр, обычно он будет относительно простым. Как правило, коаксиальное радиочастотное соединение недоступно, и это будет означать, что необходимо будет использовать тестовые щупы, что может привести к случайным срабатываниям и ложным срабатываниям подсчета, что сделает показания менее точными. Кроме того, в цифровом мультиметре не будет точной временной базы, и это также будет означать, что результаты не будут особенно точными. Тем не менее, их будет более чем достаточно для многих показаний, особенно при поиске неисправностей или вообще при желании посмотреть общие показания частоты.
Панельный счетчик: Частомеры и таймеры доступны в модулях для панельного монтажа. Они могут быть включены в более крупные элементы оборудования, где их можно использовать для подсчета частоты или временных интервалов. Эти таймеры частотомера можно приобрести относительно дешево.

Каким бы ни был фактический формат счетчика частоты в формате PXI, используются одни и те же основные методы, и таймер счетчика частоты будет работать в основном одинаково.

ВЧ-счетчики частоты являются широко используемыми приборами для тестирования электроники. Они используются для многих радиочастотных измерений. Хотя анализаторы спектра также могут выполнять измерения частоты, а современные анализаторы могут снимать очень точные показания, ВЧ-частотомеры относительно дешевы и обеспечивают измерения, которые являются такими же точными или более точными. Они широко используются в качестве стендового испытательного оборудования.

Счетчики-таймеры также широко используются в качестве контрольно-измерительных приборов, используемых для измерения интервалов, и их можно использовать для очень точных измерений.

Другие тестовые темы:
Анализатор сетей передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра LCR-метр Измеритель наклона, ГДО Логический анализатор ВЧ измеритель мощности Генератор радиочастотных сигналов Логический пробник PAT-тестирование и тестеры Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI ГПИБ Граничное сканирование / JTAG Получение данных
Вернуться в меню «Тест». . .

Как работает частотомер: Эксплуатация » Electronics Notes

Существуют различные типы счетчиков частоты, но основной счетчик частоты с прямым подсчетом работает путем подсчета количества импульсов или количества раз, когда сигнал пересекает пороговое значение за заданное время.

Учебное пособие по таймеру счетчика частоты Включает:
Частотомер Как работает частотомер Интервальный таймер Как использовать счетчик Технические характеристики Точность

При использовании частотомера полезно понять, как он работает, чтобы иметь возможность использовать его наилучшим образом и получать наиболее точные показания.

Поскольку счетчики частоты широко используются в радиочастотных лабораториях и во многих других областях, хорошее базовое понимание их работы и того, как они работают, очень полезно.

Основы ВЧ-частотомера

РЧ-счетчики частоты и таймеры — это элементы испытательного оборудования, которые работают путем подсчета событий в течение заданного периода или определения периода путем подсчета ряда точно рассчитанных по времени событий. Периоды времени, в течение которых подсчитываются события, или точно рассчитанные по времени события могут быть сгенерированы с помощью высокостабильного кварцевого генератора. Это может даже контролироваться печью, и таким образом получается очень точный эталон.

Частота равна количеству пересечений уровня срабатывания за одну секунду. Следовательно, для более коротких периодов стробирования можно легко рассчитать частоту по количеству пересечений уровня запуска.

частота = время пересечения уровня срабатывания в секундах

Чтобы посмотреть, как работает частотомер или таймер, необходимо описать два подхода по отдельности. Эти два подхода можно назвать прямым подсчетом и реципрокным подсчетом.

Частотомер прямого счета

Цифровые частотомеры, в которых используется метод прямого подсчета, подсчитывают количество раз, когда входной сигнал пересекает заданное напряжение запуска (и в заданном направлении, например, перемещается от отрицательного к положительному) за заданное время. Это время известно как время ворот

. Базовая блок-схема счетчика частоты

В базовом счетчике есть несколько основных блоков:

Ввод: Когда сигнал поступает в счетчик частоты, он поступает на входной усилитель, где сигнал преобразуется в логическую прямоугольную волну для обработки в цифровой схеме в остальной части счетчика. Обычно этот каскад содержит схему триггера Шмитта, чтобы шум не вызывал ложных фронтов, которые могли бы вызвать дополнительные импульсы, подлежащие подсчету.
Часто можно управлять уровнем запуска, а также чувствительностью, хотя многие счетчики делают это автоматически. Также стоит помнить о максимальных входных уровнях в этот момент — часто это напечатано на передней панели в качестве руководства и предупреждения.
Точная развертка/часы: Для создания различных стробирующих/синхронизирующих сигналов в счетчике частоты требуется точная развертка или часы. Обычно это кварцевый генератор, а в высококачественных измерительных приборах это будет кварцевый генератор, управляемый печью. Во многих инструментах будет возможность использовать внешний генератор более высокого качества или использовать генератор частотомера для других инструментов. Это также полезно, когда необходимо привязать ряд инструментов к одному стандарту.
Декадные делители и триггеры: Генератор тактовых импульсов используется для обеспечения точно синхронизированного стробирующего сигнала, который пропускает импульсы из входящего сигнала. Это генерируется из тактового сигнала путем деления тактового сигнала на декадные делители, а затем подачи его на триггер, чтобы дать разрешающий импульс для основного затвора.
Строб: Точно синхронизированный сигнал запуска стробирования от часов подается на один вход гейта, а на другой вход поступает последовательность импульсов из входящего сигнала. Результирующий выходной сигнал от ворот представляет собой серию импульсов в течение точного промежутка времени. Например, если бы входящий сигнал был на частоте 1 МГц и ворота были открыты на 1 секунду, то был бы пропущен 1 миллион импульсов.
Счетчик/защелка: Счетчик принимает входящие импульсы от вентиля. Он имеет набор стадий деления на 10 (количество равно количеству цифр дисплея минус 1). Каждый этап делится на десять, и поэтому, поскольку они связаны в цепочку, первый этап представляет собой ввод, деленный на десять, следующий — ввод, деленный на 10 x 10, и так далее. Эти выходы счетчика затем используются для управления дисплеем.
Чтобы удерживать выход на месте во время отображения цифр, выход фиксируется. Обычно защелка удерживает последний результат, пока счетчик считает новое показание. Таким образом, дисплей будет оставаться статичным до тех пор, пока не появится новый результат, после чего защелка будет обновлена, а на дисплей будут выведены новые показания.
Дисплей: Дисплей принимает выходные данные защелки и отображает их в обычном читаемом формате. ЖК-дисплеи или светодиодные дисплеи являются наиболее распространенными. Для каждой декады счетчик может отображать цифру. Очевидно, что на дисплее может отображаться и другая важная информация.

Важно, чтобы время стробирования генерировалось точно. Это достигается наличием в счетчике частоты высокоточного источника частоты. Обычно они работают на частоте 10 МГц, и ее необходимо разделить, чтобы получить требуемое время стробирования. Можно выбрать значения 0,01, 0,1, 1 и 10 секунд. Более короткое время, очевидно, позволяет чаще обновлять дисплей, но при этом точность подсчета ниже.

Причина, по которой время стробирования определяет разрешение счетчика частоты, заключается в том, что обычно он может подсчитывать только полные циклы, поскольку каждое пересечение представляет собой цикл. Это время стробирования в одну секунду позволит получить разрешение по частоте в 1 Гц, а время стробирования в десять секунд позволит получить разрешение до 0,1 Гц. Стоит отметить, что разрешение измерения не выражается в процентах от измерения, а является фиксированной величиной, относящейся только к времени стробирования.

Взаимные счетчики частоты

Другой метод измерения частоты сигнала заключается в измерении периода одного цикла формы волны, а затем вычислении обратной величины. Хотя этот подход немного дороже в реализации, чем прямой подсчет, и он не так широко используется, он все же имеет некоторые преимущества. Главный из них заключается в том, что он всегда будет отображать одинаковое количество разрядов разрешения независимо от входной частоты. В результате обратные счетчики частоты задаются количеством цифр для заданного времени стробирования, например. 10 цифр в секунду. С учетом этого видно, что обратные счетчики дают более высокое разрешение на низких частотах. На частоте 1 кГц прямой счетчик дает разрешение 1 Гц (4 разряда). Обратный счетчик 10 разрядов в секунду дает разрешение 10 разрядов.

Другим преимуществом является то, что эти счетчики могут очень быстро считывать показания. Обратный счетчик дает разрешение 1 мГц за 1 мс, тогда как прямому счетчику требуется секунда, чтобы дать показание с разрешением 1 Гц.

Частотомеры

широко используются в любой радиолаборатории. Они обеспечивают быстрый, простой и точный метод измерения частоты, а также относительно экономичны. Они также могут быть требованием для обеспечения того, чтобы частоты передатчика передавались в требуемых полосах частот.