3.4.1. Осциллографический способ сравнения частот

Данный способ пригоден для любых частот в пределах полосы пропускания электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Измерение можно проводить при линейной, синусоидальной и круговой развертках.

Метод линейной развертки. При линейной развертке сигнал измеряемой частоты сравнивается частотой меток калибратора длительности . Измерение выполняется следующим образом. Напряжение с частотой подается на вход Y, а напряжение с выхода калибратора длительности – в канал Z (на модулятор трубки). Генератор развертки включен. Устанавливают на экране несколько периодов измеряемой частоты и регулируют частоту меток так, чтобы их изображение попадало в одну и ту же точку каждого периода. В этом случае измеряемая частота

,

где n – число меток, находящихся в пределах одного периода исследуемого напряжения.

Метод синусоидальной развертки. Синусоидальная развертка имеет место в том случае, если внутренний генератор развертки выключить и подать напряжение образцовой частоты в канал X, а неизвестной – в канал Y (рис. 3.5). Изменяя образцовую частоту, добиваются получения осциллограммы в виде неподвижной или медленно перемещающейся фигуры Лиссажу. При равенстве или кратности частот фигура будет неподвижной, а если она вращается, то скорость вращения или период повторения ее формы характеризует неравенство частот:

,

где n – число вращений за интервал времени наблюдения .

Рис.3.5. Схема подачи напряжений на пластины ЭЛТ

Неподвижные фигуры на экране наблюдаются при выполнении следующего соотношения:

, (3.4)

где m и n – целые числа.

Отношение частот колебаний определяется из выражения:

, (3.5)

где и − число пересечений интерференционной фигуры с горизонтальной и вертикальной линиями, не проходящими через точки пересечения самой фигуры (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Определение частоты по фигурам Лиссажу

Метод синусоидальной развертки применим при кратности частот до 10. При большей кратности фигуры получаются сложными и трудно подсчитать число их пересечений с прямыми линиями. Метод применим в диапазоне частот от 10 Гц до 20 МГц. Диапазон частот в основном определяется частотными свойствами осциллографа или электронно-лучевой трубки при прямой подаче напряжений на пластины ЭЛТ.

Метод круговой развертки. Круговая развертка имеет место тогда, когда напряжение образцовой частоты в виде двух напряжений с фазовым сдвигом 90⁰ подают на оба входа осциллографа. Линия развертки в виде окружности или эллипса вращается со скоростью 1 оборот за период сигнала образцовой частоты. Напряжение измеряемой частоты подают в канал Z осциллографа для модуляции электронного луча по яркости.

При равенстве частот и половина окружности не видна (темная), другая половина высвечивается (рис. 3.7,а). Если , на окружности появятся темные и светлые участки – штрихи (рис. 3.7,б). Число темных и светлых штрихов n равно кратности частот, откуда .

Рис. 3.7. К определению кратности частот при круговой развертке

Осциллограмма неподвижна при точном равенстве частот, в противном случае она вращается. При круговой развертке можно сравнивать частоты с кратностью до 50, при фотографировании осциллограммы – до нескольких сотен.