Тема 9. Цифровые приборы измерения частоты

Общие сведения

Во многих областях науки и техники измерение частоты электро­магнитных колебаний является одним из самых распространенных ви­дов измерений.

Частотой колебаний f называют число полных колебаний в едини­цу времени

f = n/t,

где t - время существования n колебаний.

Для периодических сигналов частота f = 1/Т, где Т - период ко­лебаний, который определяется как наименьший интервал времени, че­рез который повторяются мгновенные значения периодического сигнала.

Таким образом, частота - это физическая величина, численно рав­ная числу идентичных событий в единицу времени.

Частота электромагнитных колебаний однозначно связана не толь­ко с периодом колебания Т, но и с длиной однородной плоской волны в свободном пространстве λ:

f = c/ λ,

где с ≈ 3 ∙ 10⁸ м/с — скорость света в свободном пространстве; λ - длина волны, м.

Теоретически измерения частоты, времени и длины волны равно­ценны, но практически в большинстве случаев измеряют частоты, реже - интервалы времени. Длина волны при необходимости легко вычи­сляется, а на сверхвысоких частотах и измеряется.

Диапазон частот электрорадиотехнических сигналов простирается от долей герца до тысяч гигагерц. Например, спектр частот, применяемых для радиосвязи, радиовещания и телевидения упорядочен. Этот спектр разбит на девять полос, внутри которых частоты изменяются в 10 раз.

В соответствии с ГОСТ 24375-80 такое разделение частот по поло­сам и их метрические наименования приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 – Стандартные полосы частот

№	Диапазон частот	Диапазон волн
	3...30 кГц, очень низкие 30...300 кГц, низкие, НЧ 300...3000 кГц, средние, СЧ 3..30 МГц, высокие, ВЧ 30...300 МГц, очень высокие, 300...3000 МГц, УВЧ 3...30 ГГц, сверхвысокие 30...300 ГГц, крайне высокие 300...3000 ГГц, ГВЧ	100...10 км, мириаметровый, СДВ 10...1 км, километровый, ДВ 1000..100м, гектометровый, СВ 100...10 м, декаметровый, KB 10...1 м, метровый, УКВ 100...10 см, дециметровый, ДДМВ 10...1 см, сантиметровый, СМВ 10...1 мм, миллиметровый, ММВ 1...0.1 мм, децимиллиметровый, ДЦММВ

Измерение частоты в основном осуществляется двумя основными методами:

- преобразованием частоты в постоянное напряжение, измеряемое стрелочным или цифровым вольтметром;

- дис­кретного счета – подсчетом цифровым счетчиком числа периодов сигнала за эталонный промежуток времени.

Первый способ широко применялся в аналоговых приборах. При высоких требованиях к точности всегда используется второй метод.

Метод дискретного счета лежит в основе построения электронно-счетных частотомеров (ЭСЧ), используемых для измерения частотно-временных параметров электрических сигналов.