3.2 Гетеродинные частотомеры.

Принцип работы гетеродинных частотомеров основан на сравнении измеряемой частоты с частотой перестраиваемого стабильного генератора. Сравнение осуществляется посредством гетеродинирования напряжений сравниваемых частот. Два напряжения, имеющих частоты ω₁ и ω₂, подают на нелинейный элемент – смеситель (модулятор). На выходе смесителя кроме напряжений исходных частот ω₁ и ω₂ (пусть ω₁ - измеряемая частота, а ω₂ – известная, образцовая) появляются:

- а) гармонические составляющие с частотами nω₁ и mω₂ ,

- б) комбинационные колебания с частотами |nω₁ ± mω₂|,

где n и m – целые числа (n=1, 2, 3, …; m= 1, 2, 3, … n).

В числе комбинационных частот имеется и разностная частота ω_б = |ω₁ - ω₂|. Если ω₁ = ω₂, то разностная частота (частота биений) ω_б = 0. Наблюдая на индикаторе нулевые биения, можно установить равенство частот ω₁ = ω₂. Этот способ иногда называют способом нулевых биений.

Достоинство гетеродинных частотомеров – возможность измерения высоких частот (до 100 ГГц) с очень малой погрешностью (10^-2…10^-3 %). Погрешность измерений определяется точностью воспроизведения образцовой частоты.

3.3 Резонансные частотомеры.

В основу работы резонансных частотомеров положен метод, основывающийся на явлении электрического резонанса в колебательном контуре. Источник напряжения неизвестной частоты f_X может быть включен в колебательный контур (обычно – параллельный) непосредственно или с использованием индуктивной связи. Изменяя емкость С колебательного контура, можно по показаниям индикатора резонанса настроить контур в резонанс. При этом

При известной индуктивности L контура шкала конденсатора С градуируется в единицах частоты. Резонансные частотомеры применяются, как правило, для измерений на высоких частотах.

3.4 Электронные аналоговые фазометры.

Электронные аналоговые фазометры используют принцип преобразования фазового сдвига во временной интервал, который затем измеряется одним из известных способов. Упрощенная схема фазометра приведена на рисунке ниже:

Рисунок 3.2 - Упрощенная схема фазометра.

Схема содержит два формирователя импульсов (ФИ), вырабатывающих короткие импульсы в момент перехода напряжений и через нуль от отрицательных значений к положительным. Эти импульсы управляют ключом Ѕ, который подключает источник стабильного напряжения ИСН к цепи магнитоэлектрического измерительного механизма ИМ при поступлении импульса от ФИ 1 и отключает – при поступлении импульса от ФИ 2. В результате этого в цепи ИМ выделяются импульсы стабильной амплитудыU₀ и длительностью τ (см. рисунок ниже).

Рисунок 3.2 – К пояснению принципа работы аналогового фазометра.

Среднее значение напряжение этих импульсов, измеряемое ИМ, равно:

а ток: .

Т. е. показания ИМ пропорциональны углу сдвига по фазе между и .

Электронные аналоговые фазометры работают в диапазоне частот от десятков Гц до нескольких МГц. Их относительная погрешность составляет (1…2)%.

4. Измерительные мосты.

Для измерения различных ФВ широко применяются мосты и компенсаторы, которые строятся на основе метода сравнения с мерой. Мосты широко применяются для измерений R, L, C, Q и . На основе мостовых схем выпускаются приборы для измерения неэлектрических ФВ – температуры, перемещений и др. Широкое применение мостов объясняется их достоинствами: высокой точностью, высокой чувствительностью, универсальностью – возможностью измерения различных ФВ.

В зависимости от характера сопротивлений плеч моста и от рода тока, питающего мост, различают мосты постоянного тока и мосты переменного тока. В зависимости от вида схемы (числа плеч) мосты постоянного тока бывают четырехплечие (одинарные) и шестиплечие (двойные). Мосты выпускаются с ручным и автоматическим уравновешиванием.