Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

реферат

на тему

Измерение частоты

Методы измерения частоты.

Диапазон измеряемых частот в радиоэлектронике, автоматике, в технике связи и т.д. простирается от долей герца до десятков гигагерц, то есть от инфранизких до сверхвысоких частот. Выбор метода вимирвання частоты определяется ее диапазоном, требуемой точностью измерения и другими факторами. Измерение частоты переменного тока от 20 до 2500 Гц в цепях питания осуществляется с относительно невысокой точностью частотомерами электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем с непосредственным отсчетом частоты по шкале логометричного измерителя. Для измерения низких и высоких частот застотсовують частотомеры, принцип действия которых основан на методах заряда и разряда конденсатора, мостовом, сравнения измеряемой частоты с образцовой, резонансном. Наиболее широкополосными и точными являются цифровые частотомеры, построенные по методу дискретного подсчета.

Резонансный метод измерения частоты.

Резонансный метод основан на сравнении измеряемой частоты с частотой собственных колебаний колебательного звена. Применяется для измерения частот от 100 кГц до 100ГГц. Основным узлом резонансного частотомера является колебательная система. На частотах до 100 МГц в качестве колеблющейся системы применяются резонансные контуры с сосредоточенными постоянными, на более высоких частотах до 1 ГГц - контуры с разделенными постоянными в виде отрезков коаксиальной или полосовой линии, на еще более высоких частотах используются объемные резонаторы, на частотах более 30 ГГц - открытые резонаторы.

На рис.1 приведена схема резонансного волномера с колеблющейся системой в виде контура с сосредоточенными параметрами L и C. Резонансный частота определяется по формуле:

Рис. 1 Схема резонансного волномера.

Измерительный контур имеет индуктивную связь с цепью источника колебаний и АВТОТРАНСФОРМАТОРНОЕ связь с индикатором. Индикатор фиксирует напряжение на части катушки L. Резонансный частота определяется по формуле:

Влияние входных и индикаторных цепей на измерительный контур можно оценить введением в него вносимых реактивного Xвн и активного Rвн сопротивлений. Напряжение, которое поступает на индикаторный цепь определяется так:

где r и x - активное и реактивное сопротивление измерительного контура

p - коэффициент включения индикаторной цепи

U - амплитуда напряжения на контуре.

Напряжение будет максимальной при X? Xвн. Частоту отсчитывают по шкале конденсатора переменной емкости при настройке на максимум напряжения. В резонансных частотомеров связь с источником колебаний и индикатором должен быть очень слабым, так как возникает погрешность при измерениях из-за влияния реактивного сопротивления источника колебаний. Основная погрешность вычисляется формуле:

где дfобр - относительная погрешность образцового прибора, на котором проводилось градуировки

дfнр - относительная погрешность настройки в резонанс

дfгр - погрешность градуировки, обусловленная неточностью нанесения делений на шкале

дfотс - погрешность отсчета.

Метод заряда и разряда конденсатора.

Суть этого метода заключается в измерении тока разряда Iср конденсатора, который периодически перзаряджаеться в такт измеряемой частотой fx (рис. 2).

Рис.2 Упрощенная схема конденсаторного частотомера.

Если конденсатор C с помощью переключателя П заряжать от источника э.д.с. E к напряжению U1, а затем разряжать через микроамперметр магнито-электрической системы к напряжению U2, то килкисть электричества, полученная при заряде, будет равно количеству электричества, которое отдается Лабораторные есть q = C (U1-U2). Если переключатель П переключать fx раз в секунду, где

fx-- измеряемая частота, то количество елктрикы, которая протекает через микроамперметр в секунду, представляет собой среднее значение разрядного тока за период, т.е. Iср = q fx = C (U1-U2) fx. Из данного выражения следует, что ток, который протекает через прибор линейно связан с измеряемой частотой и отсюда частота выражается формулой:

Если емкость C и напряжение U = U1-U2 поддерживать постоянными, то шкалу микроамперметра можно проградуировать в единицах частоты. На этом принципе работают конденсаторные частотомеры, в которых переключение конденсатора с заряда на разряд осуществляется электронным коммутатором с частотой переключения fx при подаче на его вход напряжения измеряемой частоты. Линейная зависимость между током Iср и частотой fx возможна при выполнении условия C (U1-U2) = const. Поэтому в схеме частотомера пердбачено ограничитель, который поддерживает постоянной напряжение U1 - при заряде и U2 при разряде конденсатора во всем рабочем диапазоне частот. Поддиапазон измерительных частот регулируют включением конденсаторов различной емкости, а также шунтированием микроамперметра. Конденсаторные частотомеры применяют для измерения частот 10 Гц 500 кГц с основной погрешностью 2%, при уровне входного напряжения 0,5 200 В.

Электромеханический частотомер.

Электромеханический частотомер представляет собой логометры электромагнитной, электродинамической ферродинамической, выпрямительных систем с реактивными сопротивлениями в цепях воспринимающих элементов. Работают они на принципе изменения реактивного сопротивления в зависимости от частоты переменного тока на рис. 3.а приведена схема электродинамического частотомера.

Последовательно с катушкой 1 соединен конденсатор С1, который обеспечивает сдвиг по фазе между напряжением измеряемой частоты Ufx и током I1 на угол примерно равен 90. Неподвижная катушка 3, конденсатор С2, индуктивность L2 и сопротивление R2 включены последовательно с подвижной катушкой 2. Векторная диаграмма, поясняющая работу прибора приведена на рис. 3.б.

Уравнение шкалы электродинамического логометра:

В схеме частотомера I2 = I, поэтому cos 2 = 1, cos 1 = cos (90 - 2) = sin 2 = x2/z2; где x2, z2 - соответственно рективний и полное сопротивление цепи тока I2

2 - угол сдвига между Ufx и I2.

Заменив отношение токов I1/I2 отношением обратных сопротивлений веток, получаем I1/I2 = z2/z1. После упрощений получаем:

так как,,,

.

Параметры L2 и С2 выбирают таким, чтобы на некотором средней частоте диапазона ветка катушки 2 была настроена в резонанс и ток в цепи равен I20 (стрелка частотомера при этом находится в среднем полженни). При fx> fxо реактивное сопротивление ветви катушки 2 носит индуктивный характер, а при fx

Загрузка...

Страницы: 1 2