測量高頻頻率的方法
測量高頻頻率的方法一般有諧振法、比較法和計數法三種。
1、諧振法就是利用諧振系統與被測電流頻率諧振時所產生的現象來確定被測頻率的。
2、比較法是應用被測頻率fx與標準頻率fs(可能是二級、一級甚至絕對頻率標準)相比較來確定fx。
3、計數器法是在一個特定的時間間隔內,數出被測頻率信號的周期數來確定其頻率的。
一、諧振法
1、用于測量高頻頻段,特別是特高頻范圍的測量
2、波長計個別元件以及同被測頻率源的耦合提出以下的要求
(1)電容的有功損耗應盡量小。因此,通常利用空氣介質的可變電容器。
(2)電感線圈的電阻分量應盡量小。因此,電感線圈不應是小型的或鐵心的。
(3)串聯接入的諧振指示器的電阻應盡量小。因此,常用小電阻的熱電式電流表。并聯接入的電壓指示器的輸入電阻應盡量大。
(4)波長計和被測頻率源的耦合應該很弱,使引入到波長計回路中的電阻很小。
(5)另外,在集中參數的波長計中,從電容器刻度上讀取的讀數常有一D的誤差,因此,根據校正曲線或表格查出的波長計的頻率也有誤差。如果電容器讀數的誤差為±ΔC,則由公式
從上式可以看出,當電容器的電容量CZ大和電容讀數的絕對誤差ΔCZ小時,測量誤差Z小。但是,所有的測量不可能都在電容器Z大的電容器上進行,可以適當選取線圈,使測量在C具有較大值的波段中進行。
二、比較法
比較法測量頻率是利用已知的標準頻率與被測頻率進行比較,并由兩者的關系和標準頻率的數值來確定被測頻率的大小。這種方法測量的精確度主要取決于標準頻率的準確度。比較法有以下三種方法:
1、零拍法
零拍法測量原理圖與8頻率與差頻的關系圖,如圖2所示:
圖2 零拍法測量原理圖與8頻率與差頻的關系圖
應當指出的是,在一般情況下,由于元件的非線性,在平滑調諧fs時,將出現很多零拍點,并滿足nfx= mfs的關系,而各零拍點對應的m、n往往難以確定。因此用零拍法測量頻率時,要有相應的粗測設備,以便在測量前做到心中有數。
(1)在一般情況下,由于元件的非線性,在平滑調諧fs時,將出現很多零拍點,并滿足nfx= mfs的關系,而各零拍點對應的m、n往往難以確定。因此用零拍法測量頻率時,要有相應的粗測設備,以便在測量前做到心中有數。
(2)用耳機作為零拍指示器時,當差頻F低于15~30Hz頻率,因人的耳朵對于該范圍的頻率聽不見,會引起測量誤差。并導致頻率fx與fs的比較有30~60Hz的絕對誤差。
(3)一個振蕩器對另一個振蕩器的牽引效應也會引起這種誤差。在有音頻牽引時,即使在某一個范圍內調諧fs,fs與fx仍然彼此相等,致使在牽引區域內耳機中沒有聲音。為此,我們可以通過減小fs與fx振蕩器之間耦合強度,使之很弱,這樣就可以使牽引效應的影響忽略不計。就可以提高零拍法比較頻率的精確度。
2、二次差拍法
二次差拍法測量框圖,如圖3所示:
圖3 二次差拍法測量框圖
F前面的符號用下面的方法確定:fs > fx,F應取“-”;則fs<fx,F應取“+”。
二次差拍法與零拍法不同,它多用了一個標準音頻電源。這就避免了零拍法由于聽覺不能判斷的寂靜區(15~30Hz)和牽引效應所引起的誤差。只要高、低二個標準振蕩器的頻率和被測振蕩器的頻率的穩定度高,則測量精確度就可以很高。這種方法常用于精密測量和計量工作中。
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