Что такое электронный частотомер. Как работает цифровой частотомер. Какие бывают виды частотомеров. Для чего применяются частотомеры в электронике и радиотехнике. Как выбрать подходящий частотомер для конкретных задач.
Принцип работы электронного частотомера
Электронный частотомер — это прибор для измерения частоты электрических сигналов. Принцип его работы основан на подсчете количества периодов сигнала за фиксированный интервал времени.
Основные этапы работы цифрового частотомера:
- Входной сигнал преобразуется в последовательность импульсов с помощью триггера Шмитта.
- Электронный счетчик подсчитывает количество импульсов за заданный интервал времени (обычно 1 секунду).
- Количество подсчитанных импульсов соответствует частоте входного сигнала в герцах.
Такой метод позволяет измерять частоту с высокой точностью, вплоть до долей герца.
Основные компоненты электронного частотомера
Типичный электронный частотомер состоит из следующих функциональных блоков:
- Входной усилитель — усиливает слабые сигналы до необходимого уровня
- Триггер Шмитта — преобразует входной сигнал в прямоугольные импульсы
- Электронный счетчик — подсчитывает количество импульсов
- Генератор временных интервалов — задает точный интервал измерения
- Блок управления — координирует работу всех узлов
- Цифровой дисплей — отображает результат измерения
Как работают эти компоненты вместе? Входной сигнал усиливается и преобразуется в импульсы триггером Шмитта. Блок управления открывает электронный ключ на заданный интервал времени. За это время счетчик подсчитывает количество импульсов, которое затем отображается на дисплее как значение частоты.
Виды электронных частотомеров
Существует несколько основных типов электронных частотомеров:
1. Прямого счета
Самый простой тип, работающий по описанному выше принципу. Подходит для измерения частот до нескольких сотен МГц.
2. С преобразованием частоты
Используют гетеродинный метод для измерения высоких частот. Входной сигнал смешивается с сигналом местного гетеродина, полученная разностная частота измеряется методом прямого счета.
3. Резонансные
Основаны на явлении резонанса в колебательном контуре. Частота определяется по максимуму амплитуды колебаний.
4. Электронно-счетные
Универсальные приборы, сочетающие функции частотомера, периодомера, фазометра и других измерительных приборов.
Какой тип выбрать? Это зависит от диапазона измеряемых частот и требуемой точности. Для радиолюбительских целей обычно достаточно простого частотомера прямого счета.
Применение электронных частотомеров
Электронные частотомеры широко используются в различных областях науки и техники:
- Радиотехника — настройка и проверка радиоаппаратуры
- Телекоммуникации — контроль частоты передатчиков
- Электроэнергетика — измерение частоты сети
- Метрология — поверка и калибровка генераторов
- Научные исследования — прецизионные измерения частоты
Зачем нужно точное измерение частоты? Это позволяет обеспечить стабильную работу различных устройств и систем, от бытовой электроники до сложного промышленного оборудования.
Особенности измерения высоких частот
Измерение высоких частот (свыше нескольких ГГц) представляет определенные трудности. Как же решается эта проблема?
Существует несколько методов расширения диапазона частотомеров:
- Предварительное деление частоты — входной сигнал делится на фиксированный коэффициент.
- Гетеродинное преобразование — высокая частота преобразуется в более низкую.
- Метод переноса частоты — используется перестраиваемый генератор, частота которого сравнивается с измеряемой.
Какой метод лучше? Каждый имеет свои преимущества и недостатки. Выбор зависит от конкретной задачи и требуемой точности измерений.
Выбор электронного частотомера
При выборе частотомера следует учитывать несколько ключевых параметров:
- Диапазон измеряемых частот
- Разрешающая способность
- Погрешность измерений
- Входное сопротивление и чувствительность
- Наличие дополнительных функций
Как правильно выбрать частотомер? Нужно четко определить, для каких целей он будет использоваться. Для любительской радиоаппаратуры подойдет простой прибор с диапазоном до 100-200 МГц. Для профессиональных измерений может потребоваться прецизионный частотомер с расширенным функционалом.
Цифровые частотомеры: преимущества и недостатки
Цифровые частотомеры имеют ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми:
- Высокая точность измерений
- Широкий диапазон измеряемых частот
- Удобство считывания показаний
- Возможность автоматизации измерений
- Дополнительные функции (измерение периода, отношения частот и т.д.)
Однако у них есть и некоторые недостатки:
- Более высокая стоимость
- Сложность схемотехники
- Чувствительность к электромагнитным помехам
Стоит ли выбирать цифровой частотомер? В большинстве случаев — да, особенно если требуется высокая точность измерений. Однако для простых задач может быть достаточно и аналогового прибора.
Перспективы развития электронных частотомеров
Технологии измерения частоты продолжают развиваться. Какие тенденции наблюдаются в этой области?
- Повышение верхней границы измеряемых частот
- Улучшение разрешающей способности и точности
- Миниатюризация приборов
- Интеграция с компьютерными системами
- Применение новых методов обработки сигналов
Что ждет частотомеры в будущем? Вероятно, мы увидим появление компактных и высокоточных приборов, способных работать в терагерцовом диапазоне частот. Также ожидается более широкое внедрение программно-определяемых радиосистем, где функции частотомера будут реализованы программно.
Электронные частотомеры остаются важным инструментом в радиотехнике и электронике. Понимание принципов их работы и особенностей применения позволяет эффективно использовать эти приборы для решения широкого спектра измерительных задач.
Частотомер электронный Ч3-63/3
Товар сертифицирован
Выберите город:МоскваЕкатеринбургНовосибирскЛипецкНижний НовгородУфаСанкт-ПетербургВоронежРостов-на-ДонуСамараПермьКазаньТюменьОмскАстраханьСургутВолгоградКалининградВладивосток
Транспортной компанией
Доставка в Москву от 1-2 дней
Стоимость доставки: 2910 ₽*
*Ориентировочная стоимость за 1кг (куб.м)
Гарантия и сервис
Гарантия 12 месяцев
Связаться с нашим менеджером и сообщить о неисправности
- Описание
- Характеристики
- Отзывы(0)
Частотомер предназначен для автоматического измерения частоты синусоидальных и частоты повторения импульсных сигналов, измерения периода синусоидальных и периода повторения импульсных сигналов, измерения длительности импульсов, измерения отношения частот двух электрических сигналов, суммирования электрических сигналов.
| Диапазон измеряемых частот синусоидальных сигналов | 0,1 Гц-3200 МГц |
| Уровни входного синусоидального сигнала | 0,03-10 В (0,1 Гц-200 МГц) 15 мкВт (200 — 1500 МГц)
50 мкВт (1500 -2500 МГц) 100 мкВт (2500-3000 МГц) 250 мкВт (3000 -3200 МГц) |
| Диапазон измеряемых частот импульсных сигналов | 0,1 Гц-200 МГц |
| Напряжение входного импульсного сигнала | 0,1- 10 В |
| Относительная погрешность измерения частоты, не более | ±2-10’7 ± 1 ед. сч. |
| Относительная погрешность по частоте кварцевого генератора за 30 суток/за 1 год | ±1*10’7/+210’7 |
| Диапазон измеряемых периодов синусоидальных и импульсных сигналов | 0,1 мкс -104 с (10 МГц -104 Гц) |
| Диапазон измеряемых длительностей импульсов | 0,1 мкс -10 с |
| Входное сопротивление и емкость | 1 МОм (50 Ом), 50 пФ |
| Питание | 220±22 В, 50 Гц;
220±11 В, 115±5,75 В, 400 Гц |
| Потребляемая мощность | 25 В А |
| Размеры | 312x95x342 мм |
| Масса | 5 кг |
| Диапазон рабочих температур | от-30 до+50 °С |
Рекомендуемое оборудование и аналоги
Под заказ
Частотомер ИЦ406С
Купить
Под заказ
Частотомер электронный цифровой ЧЗ-79М
Купить
Под заказ
Частотомеры ЦЧ0205
Купить
Под заказ
Частотомер электронный цифровой Ч3-64/2
Купить
Под заказ
Частотомер электронный ЧЗ-101
Купить
Под заказ
Частотомер электронно-счетный Ч3-63/1
Купить
Под заказ
Частотомер электронно-счетный вычислительный Ч3-64/1
Купить
Частотомер цифровой ЦД2121, ЦД2100
Частотомер цифровой щитовой ЦД2121 и ЦД2100 предназначен для измерения частоты промышленных сетей с номинальной частотой 50 Гц, применяются для определения качества электроэнергии на предприятиях производящих и потребляющих электроэнергию.
Прибор совмещает в себе два измерительных устройства – преобразователь измеряемого параметра в токовый или цифровой сигнал и измерительный прибор с цифровой индикацией. Частотомеры ЦД2121, ЦД2100 являются заменой устаревшим приборам Ф205, Ф246, ЦД2120.1, ЦД2120.2.
Категория: Цифровые щитовые приборы
- Описание
- Отзывы (0)
Диапазон измерений | от 45 до 55 Гц |
Цена единицы младшего разряда | 0,001 Гц |
Погрешность измерения | ± 0,01% (0,005 Гц) |
Диапазон напряжений входного сигнала | от 0,1 до 264 В |
Количество коммутируемых цепей | 7 (две уставки на превышение частоты и пять уставок на понижение) |
Параметры коммутируемых цепей: | 250 В не более 100 мА |
Напряжение питания | ~ 220 В 50 Гц |
Потребляемая мощность | не более 15 ВА |
Габаритные размеры | ЦД2121: не более 100 ×60×111 ммЦД2100: не более 160 ×80×140 мм |
Высота цифр индикаторного устройства | ЦД2121: 20 ммЦД2100: 25 мм |
Масса | не более 0,6 кг |
Рабочие условия применения: | от плюс 5 до плюс 50 °С; |
Условное обозначение частотомера при заказе:
ЦД2121-Y-ZWQ, где
ЦД2121 — модификация,
Y – цвет свечения индикаторов; К – красный и В – зеленый;
Z – интерфейс; 1 –для RS-232- USB, 2 – для RS-485- USB.
W – токового выхода:
— 1 – с выходным током от 0 до 5мА;
— 2 – с выходным током от 0 до 20 мА
— 3 – с выходным током от 4 до 20мА;
— 0 – токовый выход отсутствует.
Q – 1 — наличие уставок;
0 — уставки отсутствуют
Пример записи при заказе и в технической документации другой продукции:
частотомера ЦД2121 с цветом свечения индикаторов – красным, выходом на интерфейс
RS-232- USB, наличием токового выхода от 4 до 20 мА, с уставками:
«Частотомер ЦД2121-К-131 ТУ4221–020-05798310–2004».
Только зарегистрированные клиенты, купившие данный товар, могут публиковать отзывы.
Цифровой частотомер | Измерение частоты
Принцип работы цифрового измерителя частоты – Форма сигнала преобразуется в запускающие импульсы и непрерывно подается на логический элемент И, как показано на рис.
6.4. На другую клемму подается импульс длительностью 1 с, и количество импульсов, подсчитанных за этот период, указывает частоту.
Сигнал, частота которого должна быть измерена, преобразуется в последовательность импульсов, по одному импульсу на каждый цикл сигнала. Затем электронный счетчик подсчитывает количество импульсов, возникающих за определенный промежуток времени. Поскольку каждый импульс представляет собой цикл неизвестного сигнала, количество отсчетов является прямым показателем частоты сигнала (неизвестно). Поскольку электронные счетчики имеют высокую скорость работы, можно измерять высокочастотные сигналы.
Принципиальная схема цифрового частотомера:Блок-схема базовой схемы цифрового частотомера показана на рис. 6.5.
Перед подачей на триггер Шмитта сигнал может быть усилен. Триггер Шмитта преобразует входной сигнал в прямоугольную волну с быстрым временем нарастания и спада, которая затем дифференцируется и отсекается.
В результате выход триггера Шмитта представляет собой серию импульсов, по одному импульсу на каждый цикл сигнала.
Выходные импульсы триггера Шмитта подаются на вентиль ПУСК/СТОП. Когда этот вентиль включен, входные импульсы проходят через этот вентиль и поступают непосредственно на электронный счетчик, который подсчитывает количество импульсов.
Когда этот вентиль отключен, счетчик прекращает подсчет входящих импульсов. Счетчик отображает количество импульсов, прошедших через него в интервале времени между пуском и остановом. Если этот интервал известен, можно измерить неизвестную частоту.
Базовая схема измерения частоты: Базовая схема измерения частоты показана на рис. 6.6. Выход неизвестной частоты подается на триггер Шмитта, выдающий на выходе положительные импульсы. Эти импульсы называются сигналами счетчика и присутствуют в точке А главного затвора. Положительные импульсы от селектора временной развертки присутствуют в точке B логического элемента START и в точке B логического элемента STOP.
Первоначально триггер (F/F-1) находится в состоянии логической 1. Результирующее напряжение с выхода Y подается на точку А затвора СТОП и открывает этот затвор. Ступень логического 0 на выходе Y̅ F/F-1 подается на вход A вентиля START и отключает вентиль.
Когда вентиль STOP включен, положительные импульсы от базы времени проходят через вентиль STOP на вход Set (S) F/F-2, тем самым устанавливая F/F-2 в состояние 1 и удерживая его там .
Результирующий 0 выходной уровень от Y̅ F/F-2 подается на клемму B главных ворот. Следовательно, никакие импульсы от источника неизвестной частоты не могут пройти через главный затвор.
Для запуска операции положительный импульс подается на вход сброса (чтение) F/F-1, тем самым вызывая изменение его состояния. Следовательно, Y̅ = 1, Y = 0, и в результате ворота STOP отключены, а ворота START включены. Этот же импульс чтения одновременно подается на вход сброса всех декадных счетчиков, так что они сбрасываются на 0 и может начаться счет.
Когда приходит следующий импульс от временной базы, он может пройти через вентиль СТАРТ для сброса F/F-2, поэтому выход F/F-2 меняет состояние с 0 на 1, поэтому Y̅ изменяется с 0 к 1. Это результирующее положительное напряжение от Y̅, называемое стробирующим сигналом, подается на вход B основного затвора, тем самым открывая затвор.
Теперь импульсы от источника неизвестной частоты проходят через главный затвор к счетчику, и счетчик начинает считать. Тот же самый импульс от логического элемента СТАРТ подается на заданный вход F/F-1, изменяя его состояние с 0 на 1. Это отключает вентиль СТАРТ и включает вентиль СТОП. Однако до тех пор, пока главный затвор включен, импульсы неизвестной частоты продолжают проходить через главный затвор к счетчику.
Следующий импульс от селектора временной развертки проходит через включенный вентиль STOP на установленную входную клемму F/F-2, изменяя его выход обратно на 1 и Y̅ = 0. Таким образом, главный вентиль отключается, отключая неизвестную частоту сигнал со счетчика.
Счетчик подсчитывает количество импульсов, возникающих между двумя последовательными импульсами от селектора временной развертки. Если временной интервал между этими двумя последовательными импульсами от селектора базы времени составляет 1 секунду, то количество импульсов, подсчитанных в течение этого интервала, представляет собой частоту источника неизвестной частоты в герцах.
Сборка, состоящая из двух F/F и двух затворов, называется F/F управления затвором. Блок-схема цифрового частотомера показана на рис. 6.7.
Входной сигнал усиливается и преобразуется в меандр с помощью схемы триггера Шмитта. На этой диаграмме прямоугольная волна дифференцируется и обрезается для создания последовательности импульсов, каждый импульс разделен периодом входного сигнала. Выходной сигнал селектора временной развертки получается от генератора и аналогичным образом преобразуется в положительные импульсы.
Первый импульс активирует управление воротами F/F. Этот управляющий вентиль F/F подает разрешающий сигнал на логический элемент И.
Триггерные импульсы входного сигнала проходят через вентиль в течение выбранного периода времени и подсчитываются. Второй импульс с декадного делителя частоты изменяет состояние регулятора F/F и снимает разрешающий сигнал с логического элемента И, тем самым закрывая его. Выход десятичного счетчика и блока индикации соответствует количеству входных импульсов, полученных в течение точного интервала времени; следовательно, показания счетчика соответствуют частоте.
Диапазон прямого счета цифрового частотомера (DFM) простирается от постоянного тока до нескольких сотен МГц. Ограничения возникают из-за счетчиков, используемых вместе с DFM. Счетчики не могут считать со скоростью, необходимой для высокочастотного измерения.
Этот диапазон в несколько сотен МГц покрывает лишь небольшую часть частотного спектра. Поэтому для расширения диапазона цифровых частотомеров до частот выше 40 ГГц использовались методы, отличные от прямого подсчета.
Входная частота уменьшается перед подачей на цифровой счетчик. Делается это по специальной методике. Некоторые из используемых методов заключаются в следующем.
1. Предварительное масштабирование
Высокочастотный сигнал с использованием высокой скорости делится на целые числа, такие как 2, 4, 6, 8 и т. д. цепями делителя, чтобы получить его в диапазоне частот DFM (для пример синхронных счетчиков).
2. Гетеродинный преобразователь
Высокочастотный сигнал уменьшается по частоте до диапазона, находящегося в пределах диапазона измерителя, с помощью гетеродинных методов.
3. Генератор передачи
Гармонический или перестраиваемый низкочастотный генератор непрерывной волны имеет нулевое биение (смешивается для получения нулевой частоты) с неизвестным высокочастотным сигналом. Частота НЧ-генератора измеряется и умножается на целое число, равное отношению двух частот, чтобы определить значение неизвестной ВЧ.
