Одной из распространенных является методика измерения частоты, основанная на получении нулевых биений. При этом гетеродин перестраивают по частоте до нулевых биений, фиксируемых индикаторным прибором (головным телефоном, лампочным индикатором, стрелочным прибором). После получения нулевых биений по шкале гетеродина определяют частоту его колебаний fг и находят fх = fг * n / m .
Очевидно, что нулевые биения могут быть получены при различных соотношениях n и m, т.е. могут быть образованы различными гармониками. Возникающую при этом неопределенность можно устранять различными способами. Прежде всего необходимо помнить, что интенсивность биений резко падает с увеличением номеров гармоник. Другим способом является предварительное грубое измерение частоты f х каким либо другим методом. В некоторых же случаях преднамеренно используют не первые гармоники f х и f г , т.к. этот прием позволяет существенно расширить пределы измерения. Процесс измерения в этом случае требует последовательной настройки гетеродина на нулевые биения, образованные соседними гармониками. Например, если f х >> f г и f х = nf г, где n >1, то процесс измерения заключается в последовательной настройке гетеродина на нулевые биения f х = nf г 1 и f х = (n+1) f г2 .Отсюда нетрудно получить, что
n = f г 2 / ( f г1 - f г2 ) , а f х = f г1 f г2 / ( f г1 - f г2 ) .
В качестве индикатора нулевых биений могут использоваться различные средства. В частности, достаточно удобно использовать головные телефоны. Однако точно определить момент, когда f х = f г по отсутствию тона в телефоне затруднительно, т.к. слышимость исчезает раньше момента равенства частот (человеческое ухо не реагирует на частоты ниже 16...20 Гц. В результате при использовании в качестве индикатора головного телефона погрешность фиксации результата может достигать десятков Гц. Уменьшить эту ошибку можно применением "вилочного" отсчета.
Более точные результаты получаются при использовании в качестве индикатора нулевых биений магнитоэлектрического миллиамперметра, электронно-оптического индикатора или осциллографа.
Кроме индикации нулевых биений, широко используется методика измерений, основанная на измерении разностной частоты. Измерение разностной частоты может производиться, например, электронно-счетным частотомером, или при помощи осциллографа. Задача гетеродинного преобразования при этом сводится к понижению измеряемой частоты до диапазона рабочих частот оконечного измерителя. Измерив разностную частоту f р= nf г - mf х , получают значение измеряемой частоты f х = (nf г - f р) / m.
Погрешность измерений при использовании гетеродинного преобразования существенно зависит от погрешности меры, в качестве которой выступает гетеродин. Для обеспечения высокой стабильности частоты в качестве гетеродина могут применяться синтезаторы частоты. В некоторых схемах для уменьшения погрешности градуировки гетеродина применяется дополнительный калибровочный кварцевый генератор фиксированной частоты, выполняющий функцию меры. Применение гетеродинного преобразования позволяет расширить диапазон измеряемых частот до десятков ГГц. Результирующая погрешность измерений при этом складывается из погрешности меры, погрешностей сравнения и фиксации разностной частоты.
Рассмотренным выше методам измерения частоты присущи недостатки, ограничивающие область применения каждого из них. Так, при относительной простоте резонансного метода, измерения с его помощью связаны с выполнением ручных операций и обладают невысокой точностью. Гетеродинный метод измерения частоты отличается высокой трудоемкостью и сложностью измерительного процесса. Кроме того, резонансный и гетеродинный методы не свободны от субъективных ошибок оператора.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.