ما قدرت تقویت کننده فرکانس پایین را اندازه گیری می کنیم. اندازه گیری توان خروجی تقویت کننده فرکانس پایین III. اندازه گیری جریان در مدارهای فرکانس بالا و بالا

اغراق نیست اگر بگوییم هر آماتور رادیویی یک آزمایشگر از خانواده M-83x دارد. ساده، در دسترس، ارزان. برای یک برقکار کاملاً کافی است.

اما برای رادیو آماتور هنگام اندازه گیری ولتاژ متناوب نقص دارد. اولاً حساسیت کم و ثانیاً برای اندازه گیری ولتاژ با فرکانس 50 هرتز در نظر گرفته شده است. اغلب یک آماتور تازه کار ابزار دیگری ندارد، اما می خواهد مثلاً ولتاژ خروجی تقویت کننده قدرت را اندازه گیری کند و پاسخ فرکانس آن را ارزیابی کند. آیا انجام این کار ممکن است؟

در اینترنت، همه یک چیز را تکرار می کنند - "نه بالاتر از 400 هرتز." آیا اینطور است؟ بیایید نگاهی بیندازیم.

برای آزمایش، یک تنظیم از یک تستر M-832، یک ژنراتور صدای GZ-102 و
لامپ ولت متر V3-38.

با قضاوت بر اساس داده های موجود، دستگاه های متعددی از خانواده M-83x یا D-83x تقریباً طبق همان طرح مونتاژ می شوند، بنابراین احتمال نزدیکی نتایج اندازه گیری وجود دارد. علاوه بر این، در این مورد، من علاقه چندانی به خطای مطلق این تستر نداشتم؛ من فقط به خواندن آن بسته به فرکانس سیگنال علاقه داشتم.

سطح در حدود 8 ولت انتخاب شد. این نزدیک به حداکثر ولتاژ خروجی ژنراتور GZ-102 و نزدیک به ولتاژ خروجی یک توان متوسط ​​UMZCH است.

بهتر است یک سری دیگر از اندازه‌گیری‌ها را با یک ULF قدرتمند بارگذاری شده روی ترانسفورماتور پله‌آپ انجام دهید، اما فکر نمی‌کنم که نتایج به‌طور چشمگیری تغییر کند.
برای راحتی برآورد پاسخ فرکانس در دسی بل، سطح 0 دسی بل در حد 10 ولت ولت متر V3-38 انتخاب شد. هنگامی که فرکانس سیگنال تغییر کرد، سطح کمی تنظیم شد، اما تغییرات از کسری از دسی بل تجاوز نکردند و می توان آنها را نادیده گرفت.

نتایج

در جدول زیر به- ضریبی که با در نظر گرفتن کاهش پاسخ فرکانسی، نتیجه اندازه گیری تستر در یک فرکانس معین باید ضرب شود.

برای به دست آوردن نتایج جدول بندی شده بر حسب دسی بل، سطح ولتاژ به دست آمده برای هر فرکانس در خروجی ژنراتور تنظیم شد و اختلاف دسی بل خوانده و وارد جدول شد. برخی نادرستی ها به دلیل گرد شدن 0.5 دسی بل قرائت های ولت متر لوله و گرد شدن آخرین رقم قرائت تستر. من فکر می کنم که در این مورد خطای سیستماتیک 1 دسی بل کاملا قابل قبول است زیرا برای گوش نامحسوس است.

نتیجه

پس چه اتفاقی افتاد؟

پاسخ فرکانسی تستر نه تا 400 هرتز، بلکه تا 4...6 کیلوهرتز صحیح است، که در بالای آن کاهش شروع می شود، که می توان با استفاده از جدول آن را در نظر گرفت و بنابراین، نتایج نسبتاً قابل اعتمادی را در محدوده به دست آورد. از 20...20000 هرتز و حتی بالاتر.

برای اینکه ادعا کنید اصلاحات برای همه آزمایش کنندگان مناسب است، باید آمار را جمع آوری کنید. متأسفانه، من یک کیسه تستر ندارم.

نباید فراموش کنیم که تستر ولتاژ متناوب را با استفاده از مدار یکسو کننده نیمه موج با معایب آن اندازه گیری می کند، مانند توانایی اندازه گیری فقط ولتاژ سینوسی بدون مولفه مستقیم؛ در ولتاژ اندازه گیری شده پایین، خطا افزایش می یابد.

چگونه می توانم تستر M-832 را برای اندازه گیری ولتاژهای متناوب بهبود دهم؟

می‌توانید یک کلید محدود «200-20 ولت» و یک مقاومت شنت دیگر نصب کنید. اما این نیاز به جداسازی و اصلاح تستر دارد؛ شما باید مدار را بشناسید و یک دستگاه کالیبراسیون داشته باشید. به نظر من این نامناسب است.

بهتریک پیوست جداگانه ایجاد کنید که ولتاژ را تقویت و اصلاح می کند. ولتاژ تصحیح شده به تستر می رسد که برای اندازه گیری ولتاژ DC روشن می شود.
اما این موضوع برای مقاله دیگری است.

در توصیف تقویت کننده های فرکانس پایین منتشر شده در مجله رادیو و سایر متون مهندسی رادیو، مرسوم است که توان نامی، ضریب اعوجاج غیرخطی، حساسیت و پاسخ فرکانسی آنها را نشان دهند. بر اساس این چهار پارامتر اصلی، می توان از قبل کیفیت تقویت کننده و مناسب بودن آن برای اهداف خاص را قضاوت کرد.

این پارامترهای یک تقویت کننده فرکانس پایین چیست؟ توان خروجی نامی (P nom) توانی است که بر حسب وات یا میلی وات بیان می شود که توسط تقویت کننده به بار تحویل می شود، که در آن اعوجاج های غیرخطی با آنچه در توضیحات مشخص شده مطابقت دارد. با افزایش بیشتر قدرت، اعوجاج به طور قابل توجهی افزایش می یابد. توانی که در آن اعوجاج به 10% می رسد حداکثر (P max) در نظر گرفته می شود.

اعوجاج های غیر خطی در فرآیند تقویت هر سیگنال، حتی یک سیگنال کاملاً سینوسی، به دلیل غیر خطی بودن ویژگی های ترانزیستورها، لوله های خلاء، ترانسفورماتورها و تعدادی دیگر از عناصر تجهیزات، هارمونیک ها در سیگنال تقویت شده ظاهر می شوند - نوساناتی که فرکانس آنها 2، 3 است. یا بیشتر از فرکانس اساسی. این اعوجاج غیرخطی یا هارمونیک است که با افزایش توان عرضه شده توسط تقویت کننده به بار افزایش می یابد. آنها با ضریب اعوجاج هارمونیک رتبه بندی می شوند.

ضریب اعوجاج هارمونیک (Kg) که با یک سیگنال ورودی سینوسی با فرکانس ثابت اندازه گیری می شود، به صورت درصدی از ولتاژ کل همه هارمونیک ها U g به ولتاژ خروجی U بیان می شود.

کیلوگرم مجاز توسط استانداردهای مربوطه (GOST) تعیین می شود. به عنوان مثال، برای تقویت کننده های رادیوهای فرکانس پایین، رادیوها، ضبط صوت و تلفن های الکتریکی، می تواند 5-7٪ باشد، برای ضبط صوت خانگی - 5٪. هر چه کلاس تجهیزات رادیویی بالاتر باشد، کیلوگرم آن باید کمتر باشد.

حساسیت واژه حساسیت معمولاً به معنای ولتاژ سیگنال فرکانس پایین بر حسب میلی ولت است که باید به ورودی تقویت کننده اعمال شود تا توان خروجی نامی در بار به دست آید. حساسیت اکثر تقویت کننده های پخش ضبط 100-200 میلی ولت است و حساسیت تقویت کننده های ضبط صوت خانگی که از ورودی میکروفون اندازه گیری می شود، 1-2 میلی ولت است.

پاسخ فرکانسی یک تقویت کننده، وابستگی ولتاژ سیگنال خروجی به فرکانس در ولتاژ ورودی ثابت Uin است. به دلایل متعدد، تقویت کننده های فرکانس پایین سیگنال های فرکانس های مختلف را به طور متفاوتی تقویت می کنند. معمولاً کمترین (f n) و بالاترین (f b) بدترین تقویت‌کننده‌ها هستند، بنابراین ویژگی‌های فرکانس تقویت‌کننده‌ها ناهموار هستند و در لبه‌ها فرورفتگی یا چرخش دارند. فرکانس‌های شدیدی که در آن‌ها افزایش 30 درصد (-3dB) کاهش می‌یابد، مرزهای باند فرکانس تقویت‌شده در نظر گرفته می‌شوند؛ این فرکانس‌ها در اطلاعات پاسپورت تقویت‌کننده نشان داده شده‌اند. پاسخ فرکانسی یا باند فرکانس تقویت شده تقویت کننده های فرکانس پایین گیرنده های رادیویی شبکه می تواند از 100 تا 10000 هرتز و تقویت کننده های گیرنده های ترانزیستوری کوچک - از 200 تا 3500 هرتز باشد. هر چه کلاس تقویت کننده بالاتر باشد، گسترده تر است. باند فرکانس تقویت شده

علاوه بر این پارامترها، برخی دیگر نیز وجود دارد، اما آنها ثانویه یا ناشی از پارامترهای اصلی هستند.

اما رادیو آماتور آمپلی فایر را نصب، تست و تنظیم کرد. چگونه پارامترهای اصلی آن را اندازه گیری کنیم تا آنها را با پارامترهای داده شده مقایسه کنیم؟

اندازه گیری پارامترهای تقویت کننده های LF معمولاً با استفاده از تجهیزات اندازه گیری با دقت بالا انجام می شود. با این حال، در شرایط آماتور می توان این کار را با استفاده از ابزارهای اندازه گیری ساده انجام داد، به عنوان مثال، که در مجله ما در سال 1971 و 1972 توضیح داده شده است. تحت عنوان آزمایشگاه رادیو آماتور. برای تغذیه جداگانه این دستگاه ها به یک ژنراتور فرکانس پایین، یک میلی ولت متر AC ترانزیستور و یکسو کننده نیاز دارید. آمپلی فایر مورد آزمایش معمولا منبع تغذیه خود را دارد. شما همچنین به یک بار معادل R e نیاز دارید - یک مقاومت سیمی که مقاومت آن برابر با مقاومت سیم پیچ صدای بلندگوی مورد استفاده در تقویت کننده باشد، یا یک دستگاه خاص که در مقاله معادل بار جهانی، منتشر شده در رادیو شماره 12، توضیح داده شده است. 1973.

مجموعه ابزارهای آزمایشگاه رادیویی آماتور شامل یک اعوجاج سنج غیر خطی (NID) نمی شود، بنابراین اندازه گیری این پارامتر تقویت کننده باید با استفاده از روش ساده شده انجام شود، به عنوان مثال، با استفاده از هر اسیلوسکوپ الکترونیکی با فرکانس پایین. LO-70. در این مورد، اندازه گیری ها با گرفتن ویژگی های دامنه تقویت کننده آغاز می شود - وابستگی ولتاژ خروجی U از سیگنال تقویت شده به ولتاژ ورودی U در، اندازه گیری شده در فرکانس 1000 هرتز (1 کیلوهرتز) با بار ثابت R. n = R e.

بنابراین، اجازه دهید شروع به خواندن ویژگی های دامنه تقویت کننده کنیم. نمودار اتصال ابزارهای اندازه گیری با تقویت کننده در حال آزمایش در شکل نشان داده شده است. 1، a (مدارهای قدرت نشان داده نشده است). سیگنالی با فرکانس 1000 هرتز از خروجی ژنراتور فرکانس پایین (LF) با استفاده از یک کابل دو هسته ای محافظ به ورودی تقویت کننده فرکانس پایین (ULF) عرضه می شود. نوار کابل و یکی از هسته های آن را در ورودی تقویت کننده زمین می کنیم. میلی ولت متر را به سوکت های کنترل خروجی ژنراتور وصل می کنیم. دامنه سیگنال ژنراتور را به آرامی به ولتاژ 0.3 ولت افزایش می دهیم. در این حالت، ولتاژ سیگنال واقعی در ورودی تقویت کننده 30 میلی ولت خواهد بود، زیرا از تضعیف کننده ژنراتور حذف می شود، که سیگنال را 10 بار ضعیف می کند (1). : 10). پس از اندازه گیری ولتاژ ورودی Uin، میلی ولت متر را به حد اندازه گیری 10 ولت تغییر دهید و ولتاژ خروجی Uout را در بار معادل R e اندازه گیری کنید (شکل 1، b). فرض کنید ولتاژ خروجی U 1.2 ولت است. جدولی (جدول 1) ترسیم می کنیم و نتایج اندازه گیری را در آن می نویسیم: U in = 30 mV، U out = 1.2 V. سپس ولتاژ ورودی را در مراحل 10 افزایش می دهیم. mV و نتایج اندازه گیری را روی جدول یادداشت کنید. و به همین ترتیب تا زمانی که تناسب افزایش ولتاژ خروجی U out نقض شود. در این حالت، برش بالای سینوسی که برای چشم قابل توجه است، باید روی صفحه اسیلوسکوپ مشاهده شود (شکل 1، ج). برش به دلیل محدودیت متقارن دامنه سیگنال خروجی رخ می دهد و با افزایش اعوجاج به حدود 10٪ همراه است. این بدان معنی است که تقویت کننده به حداکثر توان (P max) رسیده است. سپس Uin را کمی کاهش می دهیم تا زمانی که اعوجاج سینوسی ناپدید شود (شکل 1، b را ببینید) و در نظر بگیرید که تقویت کننده اکنون توان نامی P nom را ارائه می دهد. ولتاژهای خروجی مربوط به P max و P nom، به عنوان مثال 4.1 و 3.6 ولت، در جدول مشخص شده است.

اکنون با استفاده از داده های جدول. 1، مشخصه دامنه تقویت کننده را می سازیم (شکل 2). برای انجام این کار، در امتداد محور افقی سمت راست صفر، ولتاژهای ورودی Uin را بر حسب میلی ولت و در امتداد محور عمودی به سمت بالا - ولتاژهای خروجی Uout را بر حسب ولت علامت گذاری می کنیم. تمام مقادیر اندازه‌گیری شده Uout را با ضربدر روی نمودار مشخص می‌کنیم و یک خط صاف از میان آنها می‌کشیم. این خط تا نقطه a مستقیم است و سپس به طور قابل توجهی به سمت پایین منحرف می شود که نشان دهنده نقض رابطه مستقیم U out / U in و افزایش شدید اعوجاج است.

با دانستن ولتاژ U و مقاومت معادل بار R e، می توانید توان خروجی P را از تقویت کننده برای ولتاژهای مختلف U out محاسبه کنید.

توان خروجی Pout با استفاده از فرمول حاصل از قانون اهم محاسبه می شود:

به عنوان مثال، با Pn = 6.5 اهم و Uout = 1.0 V

در Uout مربوط به 1.8 ولت، فشار ≈ 0.5 W و غیره. در شکل. در شکل 2، به موازات محور خروجی U، یک محور عمودی دوم ترسیم شده است که بر روی آن توان خروجی محاسبه شده P out مشخص شده است.

عطف مشخصه دامنه معمولاً با توان نامی P nom تقویت کننده مطابقت دارد، در مثال ما 2 W (حداکثر توان P max ≈ 2.5 W). اگر خمش مشخصه به وضوح بیان نشده باشد، با استفاده از یک اسیلوسکوپ با اندازه گیری های مکرر روشن می شود. سپس مقدار میانگین حسابی U را بردارید که در آن اعوجاج موج سینوسی روی صفحه اسیلوسکوپ برای چشم غیر قابل تشخیص می شود.

مقدار عددی ضریب اعوجاج هارمونیک کیلوگرم را می توان با استفاده از یک فیلتر باند استاپ تنظیم شده روی فرکانس اصلی 1 کیلوهرتز اندازه گیری کرد. فیلتر بین خروجی تقویت کننده پایین گذر و میلی ولت متر متصل می شود (شکل 3). ابتدا U out در موقعیت اول سوئیچ B اندازه گیری می شود. فرض کنید برابر با 3.6 V (3600 mV) است. سپس سوئیچ را در موقعیت دوم قرار دهید تا فیلتر روشن شود، ولتاژ هارمونیک U g را اندازه بگیرید، فرض کنید 72 میلی ولت است. پس از این، ضریب هارمونیک با استفاده از فرمول قبلی محاسبه می شود:

حال با استفاده از مشخصه دامنه، حساسیت تقویت کننده را تعیین می کنیم. از آنجایی که Uin در P nom برابر با 90 میلی ولت است، بنابراین، حساسیت اسمی تقویت کننده نیز برابر با 90 میلی ولت است.

نمودار اتصال دستگاه ها با تقویت کننده برای اندازه گیری پاسخ فرکانس ثابت باقی می ماند (شکل 1 را ببینید). فرکانس اولیه سیگنال ورودی یکسان است - 1000 هرتز. با استفاده از دستگیره دامنه ژنراتور، ولتاژ Uin را برابر با 20 میلی ولت تنظیم می کنیم که متعاقباً آن را در تمام فرکانس ها ثابت نگه می داریم (این ولتاژ، که تقریباً پنج برابر کمتر از حساسیت اسمی تقویت کننده است، برای راحتی خواندن اندازه گیری انتخاب شد. نتایج در مقیاس ابزار شماره گیری آوومتر). سپس با تغییر ولت متر به خروجی تقویت کننده، ولتاژ را در بار معادل R e اندازه گیری می کنیم. نتایج اندازه گیری را در جدول ثبت می کنیم. 2 در دو خط: در اول - فرکانس f سیگنال ورودی، در دوم - ولتاژ خروجی U خارج می شود. در سربرگ جدول نام تقویت کننده، مقاومت معادل بار R e، ولتاژ ورودی U که در آن اندازه گیری می کنیم (در این مثال، 20 میلی ولت) را می نویسیم.

پس از ثبت نتایج اندازه گیری در فرکانس 1000 هرتز، ژنراتور فرکانس پایین را به فرکانس تغییر می دهیم که برابر با 72 میلی ولت است. پس از این، ضریب هارمونیک با استفاده از فرمول قبلی محاسبه می شود:

حال با استفاده از مشخصه دامنه، حساسیت تقویت کننده را تعیین می کنیم. از آنجایی که Uin در P nom برابر با 90 میلی ولت است، بنابراین، حساسیت اسمی تقویت کننده نیز برابر با 90 میلی ولت است.

پاسخ فرکانسی تقویت کننده در توان خروجی به طور قابل توجهی کمتر از توان نامی اندازه گیری می شود، که هرگونه اضافه بار تقویت کننده را حذف می کند. برای مثال، ویژگی های فرکانس تقویت کننده های گیرنده صنعتی در توان خروجی 50 و حتی 5 مگاوات اندازه گیری می شود.

اگر آمپلی فایر نسبتاً ساده باشد و هیچ کنترلی برای تن نداشته باشد، کنترل صدا روی حداکثر تنظیم می شود و موقعیت آن در هنگام گرفتن پاسخ فرکانسی تغییر نمی کند. اگر یک کنترل صدا با جبران خوب وجود داشته باشد، پاسخ فرکانس در حداکثر، حداقل و چندین موقعیت متوسط ​​کنترل صدا به درخواست طراح اندازه گیری می شود.

نمودار اتصال دستگاه ها با تقویت کننده برای اندازه گیری پاسخ فرکانس ثابت باقی می ماند (شکل 1 را ببینید). فرکانس اولیه سیگنال ورودی یکسان است - 1000 هرتز. با استفاده از دستگیره دامنه ژنراتور، ولتاژ Uin را برابر با 20 میلی ولت تنظیم می کنیم که متعاقباً آن را در تمام فرکانس ها ثابت نگه می داریم (این ولتاژ، که تقریباً پنج برابر کمتر از حساسیت اسمی تقویت کننده است، برای راحتی خواندن اندازه گیری انتخاب شد. نتایج در مقیاس ابزار شماره گیری آوومتر). سپس با تغییر ولت متر به خروجی تقویت کننده، ولتاژ را در بار معادل R e اندازه گیری می کنیم. ما نتایج اندازه گیری را در جدول ثبت می کنیم. 2 در دو خط: در اول - فرکانس f سیگنال ورودی، در دوم - ولتاژ خروجی U خارج می شود. در سربرگ جدول نام تقویت کننده، مقاومت معادل بار R e، ولتاژ ورودی U که در آن اندازه گیری می کنیم (در این مثال، 20 میلی ولت) را می نویسیم.

پس از ثبت نتایج اندازه گیری در فرکانس 1000 هرتز، ژنراتور فرکانس پایین را به فرکانس 500 هرتز تغییر می دهیم. ولتاژ ورودی 20 میلی ولت را با یک ولت متر بررسی می کنیم، سپس ولتاژ خروجی تقویت کننده را تا حد امکان دقیق در معادل بار R e اندازه گیری می کنیم. در مرحله بعد، دقیقاً به همان روش در فرکانس های 250، 150، 100، 75، 50 هرتز اندازه گیری می کنیم و نتایج اندازه گیری را در جدول ثبت می کنیم (تقویت کننده های آماتور معمولاً در فرکانس 25 هرتز بررسی نمی شوند). پس از این، یک اندازه گیری کنترلی مکرر در فرکانس 1000 هرتز برای بررسی پایداری تقویت کننده و ابزار اندازه گیری انجام می دهیم.

سپس در فرکانس های بالاتر اندازه گیری می کنیم. پس از فرکانس کنترل 1000 هرتز، سیگنال هایی با فرکانس 2.5 به ورودی تقویت کننده اعمال می کنیم. 5 7.5; 10; 15 کیلوهرتز (اندازه گیری در فرکانس 20 کیلوهرتز فقط هنگام آزمایش تقویت کننده های پیشرفته انجام می شود). نتایج اندازه گیری را در جدولی ثبت می کنیم و از آنها برای محاسبه نسبت ولتاژهای خروجی Uin به ولتاژ فرکانس کنترل U1000 استفاده می کنیم. روابط حاصل را در ردیف مربوطه جدول می نویسیم.

مثلا. در فرکانس های 50 هرتز و 15 کیلوهرتز، ولتاژ خروجی U out = 300 میلی ولت است. بنابراین، رابطه

در فرکانس های 100 هرتز و 10 کیلوهرتز نسبت را داریم

حال با داشتن تمام داده های اولیه به رسم پاسخ فرکانسی تقویت کننده می پردازیم (شکل 4). معمولاً برای این منظور از کاغذ لگاریتمی مخصوص استفاده می شود (درک شنوایی صداهای فرکانس ها و بلندی های مختلف از قانون لگاریتمی پیروی می کند). با این حال، برای ساخت پاسخ فرکانسی، می توانید از هر کاغذ مربع یا کاغذ گراف استفاده کنید. همانطور که در شکل نشان داده شده است مشخص شده است. 4. ابتدا مقادیر فرکانس را در امتداد محور ارتین افقی رسم می کنیم. در شکل 4، ردیف بالای اعداد مربوط به فرکانس های ثابت ژنراتور فرکانس پایین آزمایشگاه رادیو آماتور است. ردیف پایین اعداد که با رنگ برجسته شده است، مطابق با فرکانس های توصیه شده توسط GOST هنگام گرفتن مشخصات با استفاده از تجهیزات اندازه گیری صنعتی است.

سپس در امتداد محور عمودی، قبلاً 8-10 علامت با فاصله مساوی روی آن ایجاد کرده بودیم، نسبت U f / U 1000 بر حسب دسی بل. از آنجایی که افت یا رول آف پاسخ فرکانسی که اندازه گیری کردیم از 6 دسی بل بیشتر نمی شود، خط صفر را در سطح علامت ششم رسم می کنیم و اعداد 0، -1، -2... -6 دسی بل را در سمت چپ قرار می دهیم. همچنین یک خط فرکانس کنترلی 1000 هرتز رسم می کنیم. علاوه بر این، با استفاده از داده های جدول. 2، به طور متوالی علامت ها را روی فرکانس های اندازه گیری از 50 هرتز تا 15 کیلوهرتز قرار دهید. از آنجایی که مشخصه در لبه ها کاهش می یابد، علامت ها را از خط صفر به دسی بل پایین می آوریم. به عنوان مثال، در فرکانس 50 هرتز کاهش 6 دسی بل وجود داشت، بنابراین، علامت را در سطح - 6 دسی بل قرار دادیم. برای فرکانس 75 هرتز، علامت را در سطح - dB و غیره قرار می دهیم. یک خط صاف که از طریق این علامت ها کشیده شده است، پاسخ فرکانسی خواهد بود. خط افقی در -3 دسی بل، که مربوط به تحمل پذیرفته شده برای صافی در پاسخ فرکانسی است، پاسخ را در فرکانس های 75 هرتز و تقریبا 12 کیلوهرتز قطع می کند. بنابراین، باند فرکانس تقویت شده یا پهنای باند تقویت کننده مورد آزمایش، 75-12000 هرتز با ریپل 3 دسی بل است.

تقویت کننده های باس با کیفیت بالا، علاوه بر کنترل های صدا، معمولا دارای دو کنترل تون مجزا هستند - برای فرکانس های پایین و بالا. ویژگی های فرکانس چنین تقویت کننده هایی حداقل سه بار اندازه گیری می شود. اول، هر دو کنترل تن در موقعیت‌هایی تنظیم می‌شوند که مربوط به بیشترین افت فرکانس‌های بسیار کم و زیاد است. مشخصه حاصل ممکن است به شکل منحنی باشد که در شکل 1 نشان داده شده است. 5 با عدد 1. سپس دستگیره‌های هر دو کنترل صدا به موقعیت شدید دیگر، مربوط به حداکثر افزایش فرکانس‌های پایین و بالا، چرخانده می‌شوند و اندازه‌گیری‌ها در ولتاژ ورودی ده برابر (20 دسی‌بل) کمتر از آن انجام می‌شود. اسمی این مشخصه ممکن است به شکل منحنی 2 باشد (شکل 5).

پس از این، دسته های هر دو تنظیم کننده در موقعیت های میانی قرار می گیرند و اندازه گیری سوم انجام می شود. اگر مشخصه به دست آمده مطابق یا نزدیک به منحنی 3 باشد، اندازه گیری ها تکمیل می شوند. اگر تفاوت قابل توجهی با این منحنی داشت، با آزمایش، موقعیت های دستگیره های کنترل را پیدا کنید که مشخصه در آنها ساده تر است و علائم مربوطه روی دستگیره های کنترل ایجاد می شود.

از نمودار در شکل. به وضوح مشاهده می شود که برای تقویت کننده باس دارای چنین ویژگی هایی، حد کنترل تون در پایین ترین فرکانس 63 هرتز (طبق GOST) 6+ و -6 دسی بل و در بالاترین میزان برابر با 12 کیلوهرتز از تقریباً +5 تا -10 دسی بل.

مهمترین مشخصه فرآیندهای دوره ای فرکانس است که با تعداد سیکل های کامل (دوره های) نوسانات در واحد بازه زمانی تعیین می شود. نیاز به اندازه گیری فرکانسدر بسیاری از زمینه‌های علم و فناوری و به ویژه اغلب در الکترونیک رادیویی پدید می‌آید که محدوده وسیعی از نوسانات الکتریکی از فرکانس‌های مادون پایین تا فرکانس‌های فوق‌العاده را شامل می‌شود.

برای اندازه‌گیری فرکانس منابع تغذیه دستگاه‌های رادیویی الکتریکی، از فرکانس‌سنج‌های الکترومغناطیسی، الکترو و فرودینامیکی با ارزیابی مستقیم در مقیاس نسبت‌سنج و همچنین فرکانس‌سنج چنگال تنظیم استفاده می‌شود. این ابزارها دارای محدودیت‌های اندازه‌گیری باریکی هستند، معمولاً در 10-% یکی از فرکانس‌های اسمی 25، 50، 60، 100، 150، 200، 300، 400، 430، 500، 800، 1000، 2، 1400 و 1500z. با ولتاژ نامی 36، 110، 115، 127، 220 یا 380 ولت کار کند.

فرکانس‌های بسیار پایین (کمتر از 5 هرتز) را می‌توان تقریباً با شمارش تعداد دوره‌های نوسان کامل در یک بازه زمانی ثابت تعیین کرد، برای مثال، با استفاده از یک دستگاه مغناطیسی الکتریکی متصل به مدار مورد مطالعه و کرونومتر. فرکانس مورد نظر برابر است با میانگین تعداد دوره های نوسان سوزن ابزار در 1 ثانیه. فرکانس های پایین را می توان با روش ولت متر، روش پل و همچنین با مقایسه با فرکانس مرجع با استفاده از ضربان های صوتی یا اسیلوسکوپ پرتو الکترونی اندازه گیری کرد. فرکانس‌سنج‌ها بر اساس روش‌های شارژ-دشارژ خازن و روش‌های شمارش گسسته در طیف وسیعی از فرکانس‌های پایین و بالا کار می‌کنند. برای اندازه‌گیری فرکانس‌های بالا و فوق‌بالا (از 50 کیلوهرتز و بالاتر)، از فرکانس‌سنج‌ها بر اساس روش‌های تشدید و هتروداین استفاده می‌شود. در فرکانس های مایکروویو (از 100 مگاهرتز و بالاتر)، روش تخمین مستقیم طول موج نوسانات الکترومغناطیسی با استفاده از خطوط اندازه گیری به طور گسترده استفاده می شود.

اگر نوسانات مورد مطالعه شکلی غیر از سینوسی داشته باشند، به عنوان یک قاعده، فرکانس هارمونیک اساسی این نوسانات اندازه گیری می شود. اگر لازم است ترکیب فرکانسی یک ارتعاش پیچیده را تجزیه و تحلیل کنید، از دستگاه های خاصی استفاده می شود - تحلیلگرهای طیف فرکانس.

فناوری اندازه گیری مدرن امکان اندازه گیری فرکانس های بالا را با خطای نسبی تا 10 -11 امکان پذیر می کند. این بدان معناست که فرکانس تقریباً 10 مگاهرتز را می توان با خطای بیش از 0.0001 هرتز تعیین کرد. نوسان سازهای کوارتز، مولکولی و اتمی به عنوان منابع فرکانس های مرجع بسیار پایدار و نوسان سازهای چنگال تنظیم در محدوده فرکانس پایین استفاده می شوند. روش‌های تثبیت فرکانس مورد استفاده در ایستگاه‌های پخش، حفظ فرکانس را با خطای نسبی بیش از 10 -6 ممکن می‌سازد، بنابراین فرکانس‌های حامل آنها می‌توانند با موفقیت به عنوان فرکانس مرجع در اندازه‌گیری فرکانس استفاده شوند. علاوه بر این، از طریق ایستگاه های رادیویی سرویس زمان و فرکانس ایالتی اتحاد جماهیر شوروی، نوسانات تعدادی از فرکانس های استاندارد (100 و 200 کیلوهرتز، 2.5؛ 5؛ 10 و 15 مگاهرتز)، که نشان دهنده یک حامل بدون مدوله هستند، به طور دوره ای با قطع می شوند. عرضه علائم تماس و سیگنال های زمانی دقیق، به طور منظم مخابره می شود.

در بسیاری از موارد تمرین مهندسی رادیو، هنگام اندازه گیری فرکانس های پایین، خطای 5-10٪ می تواند مجاز باشد، و هنگام اندازه گیری فرکانس های بالا - تا 0.1-1٪، که الزامات مدار و طراحی را ساده می کند. فرکانس متر استفاده شده

اندازه گیری فرکانس با ولت متر

ساده ترین روش غیرمستقیم اندازه گیری فرکانس است که بر اساس وابستگی مقاومت عناصر راکتیو به فرکانس جریان عبوری از آنها است. یک طرح اندازه گیری احتمالی در شکل نشان داده شده است. 1.

برنج. 1. مدار برای اندازه گیری فرکانس با استفاده از ولت متر

زنجیره ای از یک مقاومت غیر واکنشی R و یک خازن C با تلفات کم، که پارامترهای آن دقیقاً مشخص است، به منبع نوسانات فرکانس F x متصل می شود. یک ولت متر AC با مقاومت بالا V با حد اندازه گیری نزدیک به مقدار ولتاژ ورودی به طور متناوب ولتاژهای U R و U C را روی عناصر زنجیره اندازه گیری می کند. از آنجایی که U*R = I*R، و U C = I/(2πF x C) (که I جریان در مدار است)، پس نسبت U R /U C = 2πF x RC، که به شرح زیر است:

F x = 1/(2πRC) * U R / R C

مقاومت ورودی V ولت متر باید حداقل 10 برابر مقاومت هر عنصر در زنجیره باشد. با این حال، تأثیر یک ولت متر را می توان حذف کرد اگر فقط به عنوان نشانگر برابری ولتاژهای U R و U C استفاده شود، به عنوان مثال، با تغییر صاف در مقاومت R به دست می آید. در این مورد، فرکانس اندازه گیری شده توسط تعیین می شود. یک فرمول ساده:

F x = 1/(2πRC) ≈ 0.16/(RC)،

و با ظرفیت ثابت خازن C، مقاومت متغیر R را می توان به مقیاسی با گزارش در مقادیر F x مجهز کرد.

اجازه دهید ترتیب احتمالی فرکانس های اندازه گیری شده را تخمین بزنیم. اگر مقاومت R دارای حداکثر مقاومت R M = 100 کیلو اهم باشد، در C = 0.01 μF، 1000 و 100 pF، حد بالایی اندازه گیری به ترتیب 160، 1600 و 16000 هرتز خواهد بود. هنگام انتخاب R M = 10 کیلو اهم و مقادیر ظرفیت یکسان، این محدودیت ها برابر با 1600 هرتز، 16 و 160 کیلوهرتز خواهد بود. اثربخشی روش به دقت انتخاب نام‌ها و کیفیت عناصر زنجیره RC بستگی دارد.

فرکانس متر خازنی

برای اهداف عملی، فرکانس‌سنج‌های نشان‌دهنده مستقیم راحت‌تر هستند، که امکان مشاهدات مداوم فرکانس ارتعاشات مورد مطالعه در مقیاس شماره‌گیر را فراهم می‌کنند. اینها، اول از همه، فرکانس‌سنج‌های خازنی هستند که عملکرد آنها بر اساس اندازه‌گیری مقدار متوسط ​​شارژ یا جریان تخلیه یک خازن مرجع است که به طور دوره‌ای با ولتاژ فرکانس اندازه‌گیری شده f x شارژ می‌شود. از این ابزارها برای اندازه گیری فرکانس های 5-10 هرتز تا 200-500 کیلوهرتز استفاده می شود. با خطای قابل قبول اندازه گیری تقریباً 3-5٪، می توان آنها را با استفاده از طرح های ساده انجام داد که یکی از گزینه های آن در شکل نشان داده شده است. 2. در اینجا، ترانزیستور T1، که در حالت سوئیچ کار می کند، با ولتاژ فرکانس f x کنترل می شود که از پتانسیومتر ورودی R1 به پایه آن عرضه می شود. در صورت عدم وجود سیگنال ورودی، ترانزیستور T1 باز است، زیرا پایه آن از طریق مقاومت های R3 و R2 به قطب منفی منبع تغذیه متصل می شود. در این مورد، یک افت ولتاژ U در سراسر مقاومت R5 تقسیم کننده R5، R2 ایجاد می شود. دومی، به دلیل وجود یک خازن بزرگ C2، به عنوان ولتاژ تغذیه آبشار ترانزیستور ثابت می شود و با تغییرات سریع دوره ای در حالت ترانزیستور تقریباً تغییر نمی کند. هنگام نصب سوئیچ که دردر موقعیت "U-"، متر And، که به صورت سری به مقاومت اضافی R6 متصل است، ولت متری را تشکیل می دهد که ولتاژ ثابت U را در خازن C2 اندازه گیری می کند، که در یک سطح مشخص، به عنوان مثال 15 ولت، با کمک حفظ می شود. به جای مدار مورد بحث، می توان با موفقیت از تثبیت ولتاژ پارامتریک روی دیود زنر استفاده کرد که نیازی به نظارت سیستماتیک ندارد.

برنج. 2. مدار فرکانس متر خازنی

در طول نیم چرخه مثبت ولتاژ ورودی فرکانس f x، ترانزیستور T1 بسته می شود و ولتاژ در کلکتور آن به شدت به مقدار U افزایش می یابد. در این حالت یکی از خازن های C به سرعت به ولتاژی نزدیک به U شارژ می شود که جریان شارژ آن از کنتور عبور می کند. وو دیود D2. در طول نیم چرخه منفی، ترانزیستور T1 باز می شود، مقاومت آن بسیار کم می شود، که منجر به تخلیه سریع و تقریبا کامل خازن C با جریان عبوری از دیود D1 می شود. در طول یک دوره فرکانس اندازه گیری شده، مقدار الکتریسیته ای که در هنگام شارژ به خازن وارد می شود و در هنگام تخلیه توسط خازن آزاد می شود q ≈ CU است. از آنجایی که فرآیند شارژ-تخلیه با فرکانس f x تکرار می شود، پس مقدار متوسط منجریان شارژ ثبت شده توسط متر و، مشخص می شود که متناسب با این فرکانس است:

I = q*f x ≈ C*U*f x .

این به متر اجازه می دهد تا با یک مقیاس خطی مجهز شود که مستقیماً در مقادیر فرکانس های اندازه گیری شده کالیبره می شود.

اگر جریان انحراف کل متر I و ولتاژ ثابت U مشخص باشد، برای یک مقدار حدی معین از فرکانس های اندازه گیری شده f p خازن باید دارای ظرفیت باشد.

C = I و /(U*f n).

به عنوان مثال، با مقادیر عناصر مدار نشان داده شده در شکل. 2، فرکانس متر را می توان تنظیم کرد تا در محدوده های اندازه گیری بالای 100 هرتز، 1، 10 و 100 کیلوهرتز کار کند.

در این مدار، سوئیچ ترانزیستور T1 به طور همزمان وظایف یک تقویت کننده-محدود کننده را انجام می دهد، به همین دلیل قرائت های فرکانس متر کمی به شکل ولتاژ ورودی بستگی دارد. هر ولتاژ ورودی دوره ای با دامنه تقریباً 0.5 ولت و بالاتر به یک ولتاژ پالسی تقریباً مستطیلی با دامنه ثابت U f تبدیل می شود که مدار اندازه گیری (شمارش) فرکانس متر را تغذیه می کند. خازن C3، یک شنت متر، موج های سوزن دومی را هنگام اندازه گیری پایین ترین فرکانس های محدوده عمومی صاف می کند.

مقاومت تریمر R7 که به صورت موازی با متر وصل شده است، برای تصحیح مقیاس فرکانس متر در حین کار آن عمل می کند. در این حالت، یک ولتاژ فرکانس مرجع از یک ژنراتور اندازه‌گیری یا یک شبکه جریان متناوب (50 هرتز) به ورودی فرکانس‌سنج وارد می‌شود و با تنظیم مقاومت R7، سوزن متر به تقسیم مربوط به مقیاس فرکانس منحرف می‌شود. این تنظیم چندین بار تکرار می شود و با تنظیم فوق الذکر ولتاژ تغذیه U که با استفاده از مقاومت R2 انجام می شود، متناوب می شود.

ولتاژ ورودی کمتر از 0.3-0.5 ولت ممکن است برای خاموش کردن ترانزیستور T1 در اکثر نیم سیکل مثبت کافی نباشد. سپس خازن C زمان شارژ شدن به ولتاژ U را نخواهد داشت و قرائت فرکانس متر دست کم گرفته می شود. برای افزایش حساسیت ولتاژ ورودی به 20-50 میلی ولت، سوئیچ الکترونیکی گاهی اوقات با یک مرحله تقویت، مطابق مدار با یک امیتر مشترک انجام می شود.

اگر ولتاژ ورودی بیش از حد باشد، ترانزیستور ورودی ممکن است آسیب ببیند. این منجر به نیاز به گنجاندن عناصر محدود کننده یا تنظیم کننده در ورودی می شود، به عنوان مثال، پتانسیومتر R1 در مدار در شکل. 2. ولتاژ ورودی باید به تدریج افزایش یابد، با نظارت بر قرائت های فرکانس متر، و هنگامی که دومی، پس از یک فاصله زمانی مشخص از افزایش، تثبیت شد، فرکانس f x را می توان تخمین زد. نظارت بر ولتاژ ورودی به منظور تنظیم آن در سطح بهینه برای یک فرکانس متر معین، به عنوان مثال 1.5 ولت مفید است. در این مدار، این در موقعیت "U~" سوئیچ B انجام می شود، زمانی که متر با دیودهای D1، D2 و مقاومت R4 یک جریان ولت متر AC با حد اندازه گیری تقریباً 3 ولت تشکیل می دهند و ولتاژ گرفته شده از پتانسیومتر R1 را کنترل می کنند.

فرکانس‌سنج‌های ساخته شده بر اساس مدارهایی مشابه مدارهای مورد بحث در بالا فقط در ولتاژهای ورودی نزدیک به ولتاژهای (معمولاً سینوسی) مورد استفاده در هنگام اشکال‌زدایی و کالیبراسیون دستگاه، قرائت‌های نسبتاً دقیقی را ارائه می‌دهند. فرکانس‌سنج خازنی جهانی به شما امکان می‌دهد فرکانس‌های ولتاژ پیوسته و پالسی را با هر شکل و قطبی در طیف وسیعی از فرکانس‌ها و ولتاژ ورودی اندازه‌گیری کنید. - مرحله تطبیق - تقویت کننده - ماشه اشمیت - مدار افتراق با دیود فیلتر - مولتی ویبراتور آماده به کار - مدار شمارش. یک تقسیم کننده ورودی با امپدانس بالا، معمولاً پله ای، حداکثر ولتاژ ورودی مجاز را تا صدها ولت افزایش می دهد. یک امیتر یا دنبال کننده منبع، امپدانس ورودی بالایی را برای دستگاه فراهم می کند و تأثیر آن را بر مدارهای مورد آزمایش ضعیف می کند. تقویت کننده حداکثر ولتاژ ورودی مجاز را به ده ها میلی ولت کاهش می دهد. نوسانات فرکانس f x تقویت شده توسط آن به طور دوره ای یک ماشه اشمیت را ایجاد می کند که پالس های مستطیلی با فرکانس تکرار f x ایجاد می کند.

برنج. 3. طرح فرکانس متر خازنی جهانی

از آنجایی که مدت زمان این پالس ها به فرکانس و دامنه سیگنال ورودی بستگی دارد، برای اندازه گیری دقیق فرکانس مناسب نیستند. بنابراین، با کمک یک مدار RC متمایز، هر پالس مستطیلی ماشه به یک جفت پالس نوک تیز با قطبیت های مختلف تبدیل می شود. یکی از این پالس ها، که در لبه سقوط پالس مستطیلی رخ می دهد، توسط یک دیود فیلتر می شود، و دوم، مربوط به لبه بالارونده پالس مستطیلی فلیپ فلاپ، برای راه اندازی مولتی ویبراتور آماده به کار استفاده می شود. دومی پالس های مستطیلی با مدت زمان و دامنه کاملاً مشخص تولید می کند که فرکانس تکرار آن آشکارا برابر با f x است. در نتیجه، یک مدار شمارش با خازن های قابل تعویض با درجه بندی های مختلف، عناصر یکسو کننده و یک عدد شمارنده اندازه گیری فرکانس f x را با استقلال کامل قرائت از دامنه و شکل ولتاژ ورودی تضمین می کند. به منظور کاهش خطای اندازه گیری (در بهترین نمونه ها از 1% تجاوز نمی کند)، مدت زمان بهینه پالس های مولتی ویبراتور در هر حد فرکانس تقریباً برابر با نیمی از دوره بالاترین فرکانس این حد اندازه گیری تنظیم می شود. اگر فرکانس‌سنج جهانی از یک شبکه جریان متناوب تغذیه می‌شود، باید تثبیت پارامتریک ولتاژ یکسو شده انجام شود و فرکانس شبکه 50 هرتز یا مقدار دو برابر آن 100 هرتز (فرکانس ضربان) به عنوان مرجع برای مقیاس استفاده می‌شود. تصحیح

در دستگاه های خاص، نمودار عملکردی در نظر گرفته شده در نسخه های مختلف پیاده سازی می شود. در شکل شکل 3 نموداری از یک فرکانس‌سنج جهانی نسبتاً ساده با محدودیت‌های اندازه‌گیری بالایی 200، 2000 و 20000 هرتز را نشان می‌دهد که در آن می‌توان از متر استفاده کرد. وبا جریان انحراف کل 1-3 میلی آمپر. این دستگاه شامل یک تقسیم کننده گام ورودی R1-R3، یک تقویت کننده در ترانزیستور T1، یک ماشه اشمیت در ترانزیستورهای T2 و T3، یک مدار تمایز C3، R13 با دیود D2 است که تنها پالس های قطب مثبت را عبور می دهد، و یک مولتی ویبراتور آماده به کار روی ترانزیستورها. T4، T5. ویژگی خاص فرکانس متر عدم وجود عناصر یکسو کننده خاص است. AND متر در یکی از بازوهای مولتی ویبراتور قرار دارد که برای یک بازه زمانی ثابت توسط پالس های ماشه متفاوت باز می شود و مقدار متوسط ​​جریان کلکتور را متناسب با فرکانس f x ثبت می کند. حدود بالایی اندازه گیری f p با مدت زمان پالس های مولتی ویبراتور تعیین می شود که با انتخاب مقادیر خازن های C4-C6 با استفاده از مقاومت های برش R18-R20 تنظیم می شود. از آنجایی که در این مدار تمام زنجیره های شمارش RC به هم متصل هستند، باید به ترتیب زیر تنظیم شوند: C4-R18، C5-R19 و C6-R20، و به دنبال آن مجدداً تمام محدودیت ها با مقاومت های R18-R20 تنظیم شوند.

خطای اندازه گیری فرکانس متر عمدتاً توسط دقت تنظیم و پایداری مولتی ویبراتور آماده به کار تعیین می شود ، بنابراین ولتاژ تغذیه دومی توسط مقاومت R12 و دیود زنر D1 تثبیت می شود. با استفاده از مقاومت پیرایش R4، بایاس بهینه بر اساس ترانزیستور T1 (4-5 ولت) انتخاب می شود. اگر محدودیت اندازه گیری فرکانس بالا (مثلا تا 200 کیلوهرتز) وجود دارد، برای افزایش سرعت ماشه و مولتی ویبراتور، اتصال خازن های کوچک (ده ها پیکوفاراد) به موازات مقاومت های R10 و R15 مفید است.

از آنجایی که تقویت کننده در ترانزیستور T1 در حالت محدود کننده دامنه کار می کند، در ولتاژهای ورودی تا 10-20 ولت می توانید بدون تقسیم کننده ولتاژ ورودی انجام دهید. در این حالت، یک مقاومت محدود کننده باید در ورودی روشن شود.

فرکانس‌سنج‌های الکترونیکی (دیجیتال)

فرکانس شمار های الکترونیکی در قابلیت های خود دستگاه های جهانی هستند. هدف اصلی آنها اندازه گیری فرکانس نوسانات پیوسته و پالسی است که در محدوده فرکانس وسیع (از حدود 10 هرتز تا 100 مگاهرتز) با خطای اندازه گیری بیش از 0.0005٪ انجام می شود. علاوه بر این، اندازه گیری دوره های نوسانات فرکانس پایین، مدت زمان پالس، نسبت دو فرکانس (دوره ها) و غیره را ممکن می سازند.

عملکرد فرکانس‌سنج‌های شمارش الکترونیکی بر اساس شمارش گسسته تعداد پالس‌هایی است که در یک بازه زمانی کالیبره شده به یک شمارنده الکترونیکی با نمایشگر دیجیتال می‌رسند. در شکل شکل 4 نمودار عملکردی ساده شده دستگاه را نشان می دهد. ولتاژ فرکانس اندازه گیری شده f x در دستگاه تشکیل دهنده تقویت کننده به دنباله ای از پالس های تک قطبی تبدیل می شود که با همان فرکانس f x تکرار می شوند. برای این منظور، اغلب از یک سیستم تقویت کننده محدود کننده و یک ماشه اشمیت استفاده می شود که در خروجی با یک مدار متمایز کننده و یک محدود کننده دیود تکمیل می شود (نگاه کنید به و شکل 3). یک انتخابگر زمان (یک سوئیچ الکترونیکی با دو ورودی) این پالس ها را فقط در طول یک بازه زمانی کاملاً ثابت Δt به شمارنده الکترونیکی ارسال می کند که توسط مدت زمان پالس مستطیلی که در ورودی دوم آن عمل می کند تعیین می شود. هنگام ثبت m پالس با شمارنده، فرکانس اندازه گیری شده توسط فرمول تعیین می شود

به عنوان مثال، اگر در طول زمان Δt = 0.01 s، 5765 پالس مشخص شود، آنگاه f x = 576.5 کیلوهرتز.

خطای اندازه گیری فرکانس عمدتاً توسط خطای کالیبراسیون بازه زمانی شمارش انتخاب شده تعیین می شود. جزء اصلی در سیستم برای تشکیل این بازه، یک نوسان ساز کوارتز بسیار پایدار است، مثلاً با فرکانس 100 کیلوهرتز. نوساناتی که با کمک گروهی از تقسیم کننده های فرکانس متصل به سری ایجاد می کند به نوساناتی با فرکانس (f 0) 10 و 1 کیلوهرتز، 100، 10، 1 و 0.1 هرتز تبدیل می شود. که مربوط به دوره های (T 0) 0.0001; 0.001; 0.01; 0.1; 1 و 10 ثانیه (یک یا دو مورد آخر از مقادیر نشان داده شده f 0 و T 0 برای برخی فرکانس سنج ها وجود ندارد).

نوسانات فرکانس انتخاب شده (از طریق سوئیچ B2) f 0 (مقدار عددی دومی ضریب شمارنده است) با استفاده از یک ماشه اشمیت به نوسانات مستطیلی با فرکانس تکرار f 0 تبدیل می شود. تحت عمل آنها، یک پالس بازه زمانی Δt = T 0 = 1/f 0 به شکل کاملا مستطیلی در دستگاه کنترل تشکیل می شود. این پالس باعث می‌شود که قرائت‌های شمارنده قبلی مجدداً تنظیم شوند و سپس (با تأخیر چند میکروثانیه) به انتخابگر رسیده و آن را برای مدتی Δt باز می‌کند تا پالس‌هایی با فرکانس تکرار f x ارسال شود. پس از بستن سلکتور، تعداد پالس های گذرانده شده توسط آن توسط نشانگر شمارنده ثبت می شود و فرکانس اندازه گیری شده با فرمول f x = m*f 0 تعیین می شود.

برنج. 4. نمودار عملکردی ساده شده یک فرکانس متر شمارش الکترونیکی (دیجیتال).

مدار کنترل انتخابگر را می توان به صورت دستی راه اندازی کرد (با فشار دادن دکمه "شروع"). در این حالت، دستگاه کنترل یک پالس منفرد با مدت زمان Δt را به انتخابگر می فرستد و شمارنده یک نتیجه اندازه گیری یک بار با زمان نشان دادن نامحدود تولید می کند. در حالت اندازه گیری فرکانس خودکار، پالس های رله زمانی به صورت دوره ای تکرار می شوند و نتایج اندازه گیری در بازه های زمانی انتخاب شده به روز می شوند.

فرکانس‌سنج می‌تواند به عنوان منبع نوسانات تعدادی از فرکانس‌های مرجع f 0 که با استفاده از نوسان‌گر کوارتز، ضرب‌کننده و تقسیم‌کننده‌های فرکانس به دست آمده و از یک خروجی خاص گرفته شده است، استفاده کند. همان نوسانات اعمال شده بر روی ورودی فرکانس متر می تواند برای بررسی صحت قرائت های متر مفید باشد.

شمارنده فرکانس سنج از 4-7 دهه محاسبه مجدد روی مدارهای ماشه و لامپ های نشانگر دیجیتال مونتاژ می شود. تعداد دهه ها حداکثر تعداد ارقام مهم (اعداد) را در نتایج اندازه گیری تعیین می کند. خطای شمارش احتمالی که خطای گسستگی نامیده می شود، یک واحد در کمترین رقم قابل توجه است. بنابراین، انتخاب یک بازه زمانی شمارش Δt که از حداکثر تعداد ارقام شمارنده استفاده می کند، مطلوب است. بنابراین، در مثال مورد بحث در بالا، با Δt = 0.01 s (f 0 = 100 هرتز)، چهار رقم شمارنده و نتیجه اندازه گیری f x = 576.5 کیلوهرتز + 100- هرتز برای شمارش کافی بود. فرض کنید اندازه‌گیری‌ها در Δt = 0.1 ثانیه (f 0 = 10 هرتز) تکرار می‌شوند و تعداد m = 57653 پالس به‌دست می‌آید. سپس f x = 576.53 کیلوهرتز +-10 هرتز. یک خطای گسست حتی کوچکتر (+-1 هرتز) در Δt = 1 ثانیه به دست می آید (در این مورد، شمارنده باید حداقل شش دهه داشته باشد).

هنگام گسترش دامنه اندازه گیری فرکانس متر به سمت فرکانس های بالا، عامل محدود کننده سرعت دهه های محاسبه مجدد است. هنگام اجرای مدارهای ماشه روی ترانزیستورهای سیلیکونی با فرکانس بالا (به عنوان مثال، نوع KT316A)، که زمان جذب بار در پایه تقریباً 10 ns دارند، فرکانس قابل اندازه گیری حد بالایی می تواند به ده ها مگاهرتز برسد. در برخی ابزارها، هنگام اندازه گیری فرکانس های بالای بیش از 10 مگاهرتز، ابتدا با استفاده از روش هتروداین به فرکانس کمتر از 10 مگاهرتز (به عنوان مثال، فرکانس 86.347 مگاهرتز به فرکانس 6.347 مگاهرتز) تبدیل می شوند. ).

عامل محدود کننده حد پایین فرکانس اندازه گیری شده زمان اندازه گیری است. برای مثال، اگر بزرگترین بازه زمانی شمارش را برای بسیاری از فرکانس‌سنج‌ها روی Δt = 1 s قرار دهیم، وقتی شمارنده 10 پالس را ثبت می‌کند، نتیجه اندازه‌گیری فرکانس f x = 10 = +-1 هرتز خواهد بود، یعنی. خطای اندازه گیری می تواند به 10٪ برسد. برای کاهش خطا، فرض کنید، به 0.01٪، شمردن پالس ها در یک دوره زمانی Δt = 1000 ثانیه ضروری است. حتی زمان بیشتری برای اندازه گیری دقیق فرکانس های برابر با 1 هرتز یا کمتر مورد نیاز است. بنابراین، در فرکانس شمار های الکترونیکی، اندازه گیری فرکانس های بسیار پایین f x با اندازه گیری دوره نوسان آنها T x = 1/f x جایگزین می شود. مدار اندازه گیری دوره نوسان با نصب کلید تشکیل می شود در 1به موقعیت "Tx" (شکل 4). ولتاژ مورد مطالعه، پس از تبدیل در ماشه اشمیت، بر روی دستگاه کنترل عمل می کند، که در آن یک پالس مستطیلی با مدت زمان Tx تشکیل می شود و انتخابگر زمان را در حالت باز نگه می دارد. در طی این مدت، شمارنده پالس های تولید شده از نوسانات یکی از فرکانس های مرجع f o را که با تنظیم سوئیچ تعیین می شود، ثبت می کند. در 2. برای تعداد m پالس های مشخص شده، دوره اندازه گیری شده است

به عنوان مثال، با m = 15625 و f 0 = 1000 هرتز، دوره T x = 15.625 s، که مربوط به فرکانس f x = 1/T x = 0.054 هرتز است. برای کاهش خطای آنها، توصیه می شود اندازه گیری ها را در بالاترین فرکانس ممکن f o انجام دهید (البته به استثنای بارگذاری بیش از حد متر). اگر دوره T x< 1 с (f x >1 هرتز)، پس ممکن است منطقی باشد که از نوسانات فرکانس f 0 برابر با 1 یا 10 مگاهرتز استفاده کنیم که پس از ضرب کننده های فرکانس به دست می آیند. در این حالت، حد پایین فرکانس های اندازه گیری شده را می توان تا 0.01 هرتز افزایش داد.

اندازه گیری نسبت دو فرکانس f 1 / f 2 (f 1 > f 2) مربوط به تنظیم سوئیچ های B2 در موقعیت "خاموش" و B1 در موقعیت "f x" است. ولتاژی با فرکانس پایین f 2 به پایانه های "f o" اعمال می شود و دوره آن بازه زمانی شمارش Δt را تعیین می کند. ولتاژ فرکانس f 1 عرضه شده به ورودی به پالس هایی تبدیل می شود که تعداد آنها (m) توسط شمارنده در طول زمان Δt = 1/f 2 ثبت می شود. نسبت فرکانس مورد نظر f 1 / f 2 = m (با خطا تا واحد). بدیهی است که این روش برای یافتن نسبت فرکانس‌های بسیار متفاوت بسیار منطقی است.

از معایب فرکانس شمارهای الکترونیکی می توان به پیچیدگی مدارهای آنها، ابعاد و وزن قابل توجه و هزینه بالا اشاره کرد.

روش های اندازه گیری فرکانس اسیلوگرافی

فرکانس اندازه گیری شده را می توان با مقایسه آن با فرکانس مرجع شناخته شده f o تعیین کرد. این مقایسه اغلب با استفاده از اسیلوسکوپ پرتو کاتدی یا روش های ضربتی انجام می شود.

اسیلوسکوپ های پرتو کاتدی برای اندازه گیری فرکانس های نوسان شکل موج های سینوسی در یک محدوده فرکانسی تقریباً 10 هرتز تا مقدار تعیین شده توسط حد بالایی پهنای باند کانال انحراف استفاده می شود. خطای اندازه گیری عملاً برابر با خطای کالیبراسیون منبع نوسان (ژنراتور) فرکانس مرجع f 0 است. اغلب، با استفاده از نمودار اتصال نشان داده شده در شکل، اندازه گیری ها با اسکن اسیلوسکوپ خاموش انجام می شود. 5. ولتاژ فرکانس های اندازه گیری شده و شناخته شده به طور مستقیم یا از طریق تقویت کننده ها به جفت های مختلف صفحات انحرافی CRT اعمال می شود (بسته به اینکه این ولتاژها بر کدام ورودی اسیلوسکوپ تأثیر می گذارد، فرکانس آنها را با f x و f y نشان خواهیم داد). اگر این فرکانس ها به صورت اعداد صحیح با یکدیگر مرتبط باشند، مثلاً 1:1، 1:2، 2:3 و غیره، حرکت پرتو الکترونی تناوبی می شود و یک تصویر ثابت به نام شکل Lissajous روی صفحه مشاهده می شود. . شکل این شکل به نسبت دامنه ها، فرکانس ها و فازهای اولیه نوسانات مقایسه شده بستگی دارد.

برنج. 5. طرح اندازه گیری فرکانس با استفاده از روش شکل Lissajous

در شکل شکل 6 تشکیل یک شکل Lissajous را زمانی نشان می دهد که صفحات منحرف کننده لوله در معرض دو نوسان سینوسی با فرکانس یکسان و دامنه های مساوی، اما دارای فازهای اولیه متفاوت هستند. این شکل ظاهر یک بیضی مایل است که با جابجایی فاز بین نوسانات 0 تا 180 درجه، به صورت یک خط مایل مستقیم فشرده می شود و با تغییر فاز 90 درجه و 270 درجه، به یک دایره تبدیل می شود (به طور معمول ما فرض کنید حساسیت به انحراف هر دو جفت صفحه یکسان است). اگر دامنه ولتاژ فرکانس های f x و f y برابر نباشد، در حالت دوم، به جای دایره، یک بیضی با محورهای موازی با صفحات صفحات منحرف کننده مشاهده می شود.

برنج. 6. ساخت یک اسیلوگرام با نسبت فرکانس های مقایسه شده f x /f y = 1

اگر نسبت فرکانس f x /f y (یا f y /f x) برابر با دو باشد، شکل روی صفحه به شکل شکل هشت است که با جابجایی فاز اولیه 90 و 270 درجه، به صورت قوس منقبض می شود. (تغییر فاز اولیه همیشه نسبت به دوره ولتاژ فرکانس بالاتر ارزیابی می شود). از جدول نشان داده شده در شکل. 7، واضح است که هرچه تعداد کسری که نسبت فرکانس های مقایسه شده را مشخص می کند بیشتر باشد، شکل Lissajous پیچیده تر روی صفحه مشاهده می شود.

در طول اندازه گیری، فرکانس نوسانگر مرجع f 0 (برابر f x یا f y) به آرامی تغییر می کند تا زمانی که یکی از شکل های Lissajous با ساده ترین شکل ممکن روی صفحه ظاهر شود. این شکل به صورت ذهنی با خطوط xx و y موازی با صفحات منحرف کننده X1، X2 و Y1، Y2 عبور می کند و تعداد تقاطع های هر خط با شکل شمارش می شود. نسبت اعداد به دست آمده دقیقا برابر با نسبت فرکانس های f x:f y است مشروط بر اینکه خطوط ترسیم شده از نقاط گرهی شکل یا مماس بر آن عبور نکنند و شکل نوسانات مقایسه شده نزدیک به سینوسی باشد. .

برنج. 7. ارقام مشاهده شده بر روی صفحه نمایش در نسبت های فرکانسی مختلف f x / f y

با تعیین نسبت f x:f y و دانستن یکی از فرکانس ها، به عنوان مثال f y، به راحتی می توان فرکانس دوم را پیدا کرد.

فرض کنید در یک فرکانس معلوم f y = 1000 هرتز شکل نشان داده شده در شکل روی صفحه نمایش به دست می آید. 5. از ساختار نشان داده شده در نقاشی مشخص است که این شکل مربوط به نسبت فرکانس f x:f y = 3:4 است که از آن f x = 750 هرتز است.

به دلیل برخی ناپایداری فرکانس های مقایسه شده، رابطه عدد صحیح یا کسری-عقلانی ایجاد شده بین آنها به طور مداوم نقض می شود، که منجر به تغییر تدریجی شکل شکل مشاهده شده، عبور متوالی از تمام حالت های فاز ممکن می شود. اگر زمان Δt را ثابت کنیم که در طی آن شکل یک چرخه کامل از تغییرات فاز را تجربه می کند (از 0 تا 360 درجه)، آنگاه می توانیم تفاوت بین فرکانس های مقایسه شده را محاسبه کنیم |f x - f y | = 1/Δt که علامت آن را می توان به راحتی با تغییر کمی فرکانس f 0 به صورت تجربی تعیین کرد. در فرکانس‌های بالا، حتی یک ناپایداری بسیار کوچک یکی از فرکانس‌ها باعث تغییرات سریعی در شکل Lissajous می‌شود که تعیین نسبت فرکانس غیرممکن می‌شود. این حد بالای فرکانس های قابل اندازه گیری را به حدود 10 مگاهرتز محدود می کند.

برنج. 8. مدار اندازه گیری فرکانس با استفاده از روش اسکن دایره ای با مدولاسیون روشنایی

زمانی که نسبت عدد صحیح فرکانس های مقایسه شده از 8-10 بیشتر شود یا نسبت کسری آنها با اعداد مخرج یا عددی بیشتر از 4-5 باشد، به دلیل پیچیدگی شکل Lissajous، احتمال خطا در تعیین نسبت فرکانس واقعی افزایش می یابد. . تعیین دقیق نسبت های فرکانس اعداد صحیح نسبتاً بزرگ (تا 30-50) را می توان با استفاده از روش اسکن دایره ای با مدولاسیون روشنایی تصویر انجام داد (شکل 8). در این مورد، ولتاژی با فرکانس پایین‌تر f 1، با استفاده از دو مدار RC تقسیم فاز یکسان، به دو ولتاژ با فرکانس یکسان تبدیل می‌شود که متقابلاً 90 درجه در فاز جابجا می‌شوند. هنگامی که این ولتاژها به ترتیب به ورودی های Y و X اسیلوسکوپ اعمال می شود و نسبت دامنه آنها توسط مقاومت های R و کنترل های بهره کانال های Y و X تنظیم می شود، نقطه نوری روی صفحه در امتداد یک منحنی حرکت می کند. نزدیک به یک دایره؛ دومی با استفاده از کنترل روشنایی به وضوح قابل مشاهده است. ولتاژی با فرکانس بالاتر f 2 به ورودی مدولاتور M (یا کانال Z) اعمال می شود و به طور دوره ای شدت پرتو الکترونی و بنابراین روشنایی بخش های منحنی اسکن روی صفحه را افزایش و کاهش می دهد. . با نسبت فرکانس عدد صحیح f 2: f 1 = m که با تغییر یکی از آنها به دست می آید، منحنی دایره مشاهده شده خط تیره می شود، شامل fبخش های نورانی بی حرکت با طول مساوی که با فواصل تاریک از هم جدا شده اند. هنگامی که رابطه اعداد صحیح نقض می شود، چرخش دایره نقطه چین مشاهده می شود که در سرعت زیاد آن دایره جامد به نظر می رسد.

روش در نظر گرفته شده همچنین می تواند برای اندازه گیری فرکانس تکرار f p نوسانات پالس استفاده شود. در این حالت، یک جارو دایره ای با استفاده از ولتاژ فرکانس مرجع f 0 انجام می شود و با یک کنترل روشنایی بسته به قطبیت (به ترتیب منفی یا مثبت) نوسانات پالس عرضه شده به مدولاتور، قابل مشاهده یا نامرئی می شود. مورد دوم در حالت اول، بر روی خط اسکن شکاف های تیره و در حالت دوم نقاط درخشان ایجاد می کند. با تغییر آرام فرکانس fo (از حداقل مقدار ممکن آن)، یک رد پالس ثابت یا به آرامی در حال حرکت روی خط اسکن، با f p = f 0 به دست می‌آید.

فرکانس fp نوسانات پالس را می توان با استفاده از نمودار در شکل 1 اندازه گیری کرد. 5 هنگام اعمال یک ولتاژ سینوسی با فرکانس مرجع f 0 به ورودی X و یک ولتاژ پالس به ورودی Y اسیلوسکوپ. فرکانس اسکن f 0 = f x به تدریج افزایش می یابد، از کمترین مقدار آن شروع می شود، تا زمانی که یک تصویر نسبتاً پایدار از یک پالس منفرد روی صفحه ظاهر شود، که وقتی f p = f 0 رخ می دهد. این روش اندازه‌گیری احتمال خطا را از بین می‌برد، زیرا یک پالس منفرد روی صفحه برای نسبت‌های فرکانسی دیگر، بزرگتر از واحد، f 0:f n مشاهده می‌شود.

اندازه گیری فرکانس با استفاده از روش های ضربان

منبع نوسانات فرکانس های مرجع معمولاً یک مولد اندازه گیری با تنظیم صاف یا بدون پله است که فرکانس آن f 0 را می توان برابر با فرکانس اندازه گیری شده f x تنظیم کرد. اگر فرکانس‌های f 0 و f x صدا باشند، می‌توان با گوش دادن به آهنگ‌های ارتعاشاتی که با استفاده از تلفن یا بلندگو ایجاد می‌کنند، برابری آنها را تقریباً ارزیابی کرد.

خطای اندازه گیری تقریباً به خطای کالیبراسیون ژنراتور اندازه گیری کاهش می یابد اگر نوسانات الکتریکی هر دو فرکانس مقایسه شده به طور همزمان بر روی تلفن ها مطابق با نمودار در شکل 1 اعمال شود. 9، الف. اگر فرکانس‌های f 0 و f x به یکدیگر نزدیک باشند، هنگامی که نوسانات مربوطه اضافه می‌شوند، ضربان‌های صوتی به وجود می‌آیند که خود را با افزایش و کاهش دوره‌ای در شدت صدای T f که در تلفن‌ها شنیده می‌شود، نشان می‌دهند. فرکانس ضربه

را می توان با گوش دادن به تعداد افزایش یا کاهش شدت صدا در یک دوره زمانی مشخص تعیین کرد. برای اینکه ضربان ها کاملاً واضح ظاهر شوند، دامنه نوسانات فرکانس های f 0 و f x باید تقریباً یکسان باشد. این از در نظر گرفتن شکل بدست می آید. 9، b، که در آن منحنی متوسط ​​نوسانات با فرکانس F حاصل جمع منحنی‌های نوسان بالا و پایین مربوط به فرکانس‌های f 0 و f x است.

برنج. 9. به اصل اندازه گیری فرکانس های پایین با استفاده از روش ضربان آکوستیک

با تغییر تنظیمات ژنراتور، فرکانس f 0 به فرکانس f x نزدیکتر می شود که با افزایش دوره ضربان تشخیص داده می شود. هنگامی که فرکانس های مقایسه شده با هم منطبق می شوند، ضربان ها ناپدید می شوند و صدای یکنواختی در تلفن ها شنیده می شود. به جای تلفن، می توان از یک ولت متر AC به عنوان نشانگر ضربان استفاده کرد. این به ویژه هنگام اندازه گیری فرکانس های بالاتر از 5 کیلوهرتز، که صدای آن به وضوح در تلفن ها شنیده نمی شود، مفید است.

در فرکانس های بالا، مقایسه فرکانس های f 0 و f x اغلب با استفاده از روش ضربان صفر انجام می شود. در شکل 10 ساده ترین طرح اندازه گیری را نشان می دهد. نوسانات فرکانس f 0 و f x به طور همزمان از طریق سیم پیچ های جفت L1، L2 و L وارد مدار دیود D می شوند. در نتیجه تشخیص نوسان کل، یک جریان ضربانی در مدار دیود ظاهر می شود که شامل اجزای فرکانس های اساسی f 0 و f x و همچنین اجزای هارمونیک های بالاتر و فرکانس های ترکیبی f 0 + f x و |f 0 - f x | . اگر فرکانس های f 0 و f x نزدیک به یکدیگر باشند، آنگاه فرکانس اختلاف ضربان F = |f 0 - f x | ممکن است در محدوده فرکانس های صوتی باشد و آهنگ این فرکانس در تلفن های Tf شنیده می شود که توسط خازن C از جریان های فرکانس بالا جدا شده است.

برنج. 10. به اصل اندازه گیری فرکانس های بالا با استفاده از روش ضربان صفر

اگر یکی از فرکانس ها را تغییر دهید، مثلا f o را به فرکانس دیگری نزدیک کنید f x، صدای گوشی ها کاهش می یابد و اگر این فرکانس ها برابر باشند، ضربات صفر مشاهده می شود که با از دست دادن صدا در گوشی ها تشخیص داده می شود. بنابراین، اندازه گیری فرکانس به تعیین فرکانس نوسانگر مرجع که در آن ضربان صفر رخ می دهد کاهش می یابد. همانطور که از نمودار در شکل مشاهده می شود. 11، a، هنگام دور شدن از نقطه صفر، فرکانس اختلاف F هم با افزایش و هم با کاهش فرکانس ژنراتور f 0 افزایش می یابد.

برنج. 11. نمودارهای وابستگی فرکانس ضربه به تنظیمات مولد فرکانس مرجع

خطای اندازه گیری فرکانس عمدتاً توسط خطای کالیبراسیون فرکانس f 0 نوسانگر مرجع تعیین می شود. با این حال، هنگام انجام اندازه‌گیری‌های دقیق، باید خطای احتمالی چند ده هرتز را در نظر گرفت، زیرا سیستم شنوایی انسان صداهایی را با فرکانس زیر فرکانس مشخص F n درک نمی‌کند. مقادیر دومی برای افراد مختلف از 10-30 هرتز متغیر است. برای رفع این خطا می توانید یک جریان سنج مغناطیسی را به صورت سری به تلفن های T f متصل کنید که سوزن آن در فرکانس اختلاف بسیار کم F با این فرکانس تپش خواهد داشت. هنگامی که به ضربات صفر نزدیک می شوید، نوسانات سوزن کاهش می یابد و به راحتی در یک دوره زمانی ثابت شمارش می شود.

ارتباط بین نوسانگر مرجع و منبع فرکانس اندازه گیری شده نباید قوی باشد تا از وقوع پدیده "قفل کردن" جلوگیری شود که منجر به افزایش خطای اندازه گیری می شود. در صورت وجود ارتباط قوی بین دو ژنراتور که اختلاف تنظیمات فرکانس آنها کم است، یکی از ژنراتورها می تواند فرکانس خود را به دیگری تحمیل کند و هر دو ژنراتور نوساناتی با فرکانس یکسان ایجاد می کنند. در این حالت فرکانس ضربان F مطابق با نمودار شکل 1 تغییر می کند. 11، b، یعنی در کل منطقه "گرفتن" صفر است و هیچ صدایی در تلفن ها وجود ندارد.

به عنوان یک نشانگر حساس ضربان صفر، می توانید از یک اسیلوسکوپ پرتو کاتدی، ترجیحا با ورودی باز در کانال Y استفاده کنید. در این حالت، به جای تلفن، یک مقاومت با مقاومت 50-200 کیلو اهم به عنوان بار متصل می شود. مدار آشکارساز (شکل 10)، ولتاژی که از آن به ورودی U اسیلوسکوپ می رسد. هنگامی که اسکن روشن می شود، منحنی ولتاژ فرکانس ضربان F روی صفحه نمایش قابل مشاهده است، با نزدیک شدن به ضربات صفر، دوره این ولتاژ افزایش می یابد و در f 0 = f x فقط یک خط اسکن افقی روی صفحه نمایش قابل مشاهده است. اگر اندازه گیری ها با اسکن خاموش انجام شود، خط عمودی مشاهده شده روی صفحه در f 0 = f x به یک نقطه تبدیل می شود.

عملکرد کالیبراتورهای کوارتز و فرکانس‌سنج‌های هتروداین بر اساس اصل اندازه‌گیری فرکانس‌های بالا با استفاده از روش ضربان صفر است.

کالیبراتورهای کوارتز

از ابزارهای با دقت بالا که برای اندازه گیری فرکانس های بالا استفاده می شود، ساده ترین آنها کالیبراتورهای کوارتز هستند. آنها به شما امکان می دهند مقیاس دستگاه های گیرنده رادیویی و ارسال کننده رادیویی (تولید کننده) را در تعدادی از نقاط مربوط به فرکانس های کاملاً تعریف شده (مرجع) بررسی کنید.

برنج. 12. نمودار عملکردی کالیبراتور کوارتز

نمودار عملکردی کالیبراتور کوارتز در کاملترین نسخه آن در شکل 1 نشان داده شده است. 12. جزء اصلی دستگاه یک نوسان ساز کوارتز است که به گونه ای کار می کند که نوسانات برانگیخته شده توسط آن شکلی کاملاً متفاوت از شکل سینوسی دارند و بنابراین علاوه بر جزء فرکانس اصلی f 0، یک تعداد زیادی هارمونیک که فرکانس آنها 2f 0، 3f 0، 4f 0 و غیره است و با افزایش فرکانس، دامنه ها به تدریج کاهش می یابد. معمولاً می توان برای اندازه گیری از ده ها تا چند صد هارمونیک استفاده کرد که پایداری بالایی دارند (معمولاً در 0.01 - 0.001٪) به عنوان فرکانس f 0) که توسط یک تشدید کننده کوارتز (کوارتز) در غیاب دستگاه های خاص تثبیت شده است. به عنوان مثال، ترموستات ها) اثر تثبیت را افزایش می دهند.

نوسانات برانگیخته شده توسط نوسان ساز کوارتز به سوکت (یا گیره) ارتباطی An عرضه می شود که به همراه یک هادی کوچک یا پین متصل به آن، بسته به ماهیت استفاده از دستگاه، نقش آنتن گیرنده یا فرستنده را ایفا می کند. . برای اهداف محافظ، دستگاه معمولاً در یک محفظه فلزی قرار می گیرد.

هنگام بررسی مقیاس گیرنده های رادیویی، کالیبراتور به عنوان منبع نوسان تعدادی از فرکانس های مرجع منتشر شده از طریق سیم ارتباطی عمل می کند. گیرنده به طور متوالی با هارمونیک های مختلف نوسانگر کوارتز تنظیم می شود و نقاط مقیاس مربوطه تعیین می شود. اگر گیرنده در حالت تلگراف کار می کند، تنظیم آن بر روی هارمونیک ژنراتور با ضربات صفر با فرکانس نوسانگر محلی دوم که در تلفن ها یا بلندگوی متصل به خروجی گیرنده شنیده می شود، ضبط می شود. مقیاس گیرنده های تقویت مستقیم با بازخوردی که به تولید می رسد بررسی می شود. برای بررسی کالیبراسیون گیرنده هایی که فقط در حالت تلفن کار می کنند، به عنوان مثال، پخش، نوسانات یک نوسان ساز کوارتز باید با فرکانس صوتی مدوله شود، که نیاز به معرفی یک ژنراتور نوسان با فرکانس 400 یا 1000 هرتز در دستگاه دارد. کالیبراتور (در دستگاه های دارای منبع تغذیه، گاهی اوقات از ولتاژی با فرکانس 50 یا 100 هرتز برای مدولاسیون هرتز استفاده می شود). در این حالت، گیرنده بر اساس بالاترین حجم صدای بازتولید شده توسط بلندگو، یا به طور دقیق تر، بر اساس حداکثر قرائت های ولت متر متصل به خروجی گیرنده، روی هارمونیک های نوسانگر کوارتز تنظیم می شود.

اگر کالیبراتور کوارتز همچنین برای بررسی مقیاس های نوسانگرهای فرکانس بالا، به عنوان مثال فرستنده های رادیویی، در نظر گرفته شده است، سپس با یک آشکارساز (میکسر) تکمیل می شود که ورودی آن به سوکت ارتباطی An و خروجی کوارتز متصل می شود. نوسان ساز نوسانات فرستنده مورد آزمایش، القا شده در هادی ارتباطی، ضربانی را با هارمونیک نوسانگر کوارتز از نظر فرکانس به آنها نزدیک‌تر می‌سازد. در نتیجه تشخیص، نوسانات فرکانس ضربان اختلاف آزاد می شود که پس از تقویت، در تلفن ها شنیده می شود. فرستنده به طور متوالی با فرکانس های تعدادی از هارمونیک های ژنراتور با استفاده از ضربات صفر تنظیم می شود و در نتیجه نقاط مربوطه را در مقیاس فرکانس فرستنده تعیین می کند.

عیب اصلی کالیبراتورهای کوارتز ابهام در نتایج اندازه گیری است، زیرا ضربان صفر فقط به یک نفر اجازه می دهد تا این واقعیت را ثابت کند که فرکانس اندازه گیری شده برابر با یکی از هارمونیک های نوسانگر کوارتز است بدون اینکه تعداد این هارمونیک ثابت شود. برای جلوگیری از خطا در تعیین فرکانس هارمونیک که ضربان صفر ایجاد می کند، مطلوب است که دستگاه مورد مطالعه دارای مقیاس فرکانس تقریباً کالیبره شده با استفاده از دستگاهی با تخمین فرکانس بدون ابهام (فرکانس سنج رزونانس، مولد اندازه گیری و غیره) باشد. دقت اندازه گیری که می تواند کم باشد.

اختلاف فرکانس بین نقاط مرجع مجاور کالیبراتور برابر با فرکانس اساسی نوسانگر کوارتز f 0 است. به منظور پوشش باندهای پخش اصلی، فرکانس f 0 اغلب برابر با 100 کیلوهرتز در نظر گرفته می شود، که تضمین می کند که مقیاس دستگاه های رادیویی می تواند تا فرکانس های مرتبه 10 مگاهرتز (λ = 30 متر) بررسی شود. برای گسترش دامنه فرکانس‌های اندازه‌گیری شده به سمت امواج کوتاه‌تر و حذف خطاها در تعیین فرکانس هارمونیک‌های مورد استفاده، می‌توان یک نوسان‌گر کوارتز را در دو فرکانس پایه تثبیت‌شده و 10 برابر، معمولاً برابر با 100 و 1000 کیلوهرتز، کار کرد. هر یک از این فرکانس ها شبکه ای از نقاط مرجع خود را دارند. اصل اشتراک هر دو فرکانس اساسی را می توان از مثال زیر فهمید. بیایید فرض کنیم که تنظیم فرستنده در فرکانس 7300 کیلوهرتز بررسی می شود. سپس کالیبراتور در ابتدا در فرکانس اصلی 1000 کیلوهرتز روشن می شود. فرستنده بر اساس ضربات صفر در نزدیکترین فرکانس به فرکانس مورد نظر، مضربی از 1000 کیلوهرتز، یعنی تا فرکانس 7000 کیلوهرتز تنظیم می شود. در این فرکانس، امکان خطا عملا حذف می شود، زیرا نقاط مرجع به ندرت، هر 1000 کیلوهرتز قرار می گیرند. سپس کالیبراتور به فرکانس اصلی 100 کیلوهرتز تغییر می کند. با تنظیم دقیق کوارتز، ضربان صفر باید حفظ شود. تنظیم فرستنده به آرامی به سمت فرکانس مورد نیاز تغییر می کند و نقاط مقیاس مربوط به ضربات صفر در فرکانس های 7100، 7200 و 7300 کیلوهرتز به صورت متوالی مشخص می شوند.

اگر لازم باشد فاصله بین فرکانس های مرجع مجاور کاهش یابد، از تقسیم کننده های فرکانس استفاده می شود که معمولاً با استفاده از یک مدار مولتی ویبراتور هماهنگ شده در زیر هارمونیک سیگنال ورودی اجرا می شوند. بدین ترتیب با استفاده از دو مرحله تقسیم با ضریب تقسیم برابر با 10، با فرکانس اساسی یک نوسان ساز کوارتز 1 مگاهرتز، می توان نوساناتی با فرکانس های اساسی 100 و 10 کیلوهرتز و تعداد هارمونیک زیاد به دست آورد. سپس نقطه مقیاس مربوط، به عنوان مثال، به فرکانس 7320 کیلوهرتز با عبور متوالی نقاط مرجع در فرکانس های 7000، 7100، 7200، 7300، 7310 و 7320 کیلوهرتز شناسایی می شود. با فرکانس کوارتز پایه 100 کیلوهرتز، دو تقسیم کننده می توانند نوساناتی با فرکانس های اساسی 10 و 1 (یا 2) کیلوهرتز ایجاد کنند، اما هارمونیک آنها در فرکانس های بالا بسیار ضعیف خواهد بود. نوسانات فرکانس های ترکیبی با فواصل کم بین نقاط مرجع، اما با شدت قابل توجه، می تواند با مخلوط کردن نوسانات چندین فرکانس اساسی به دست آید.

برنج. 13. طرح یک کالیبراتور کوارتز جهانی

در شکل شکل 13 نمودار یک کالیبراتور کوارتز ساده مناسب برای اندازه گیری فرکانس ژنراتور و دستگاه های گیرنده رادیویی را نشان می دهد. یک نوسان ساز کوارتز بر روی ترانزیستور T2 نوسانات فرکانس اصلی 100 یا 1000 کیلوهرتز را برحسب تنظیم سوئیچ تحریک می کند. در 2. تنظیم دقیق فرکانس های اساسی به مقادیر اسمی توسط هسته های تنظیم سیم پیچ های L1 و L2 انجام می شود. اعوجاج شکل نوسان، لازم برای به دست آوردن تعداد زیادی از اجزای هارمونیک، با اتصال دیود D1 بین امیتر و پایه ترانزیستور T2 به دست می آید. اگر نیاز به تعدیل این نوسانات باشد، سوئیچ B1 ژنراتور فرکانس پایین ترانزیستور T1 را راه اندازی می کند. تشخیص ضربان توسط دیود D2 انجام می شود، اجزای فرکانس بالا جریان اصلاح شده توسط خازن C9 فیلتر می شوند.

ولتاژ فرکانس ضربان، تقویت شده توسط ترانزیستور T3، ارتعاشات صوتی را در تلفن های Tf ایجاد می کند.

برنج. 14. شماتیک کالیبراتور کوارتز با تقسیم کننده فرکانس

در شکل شکل 14 نمودار یک کالیبراتور کوارتز را نشان می دهد که برای کالیبراسیون مقیاس فرکانس گیرنده های رادیویی طراحی شده است. یک نوسان ساز کوارتز روی ترانزیستورهای T1 و T2 نوسانات فرکانس 100 کیلوهرتز را تحریک می کند. تنظیم دقیق فرکانس به مقدار نامی را می توان با انتخاب ظرفیت خازن C2 یا با استفاده از یک خازن تنظیم با ظرفیت کم که به موازات کنتاکت های نگهدارنده کوارتز متصل است، انجام داد. پارامترهای مولتی ویبراتور در ترانزیستورهای T3، T4، که برای تقسیم فرکانس 10 برابر عمل می کند، به گونه ای انتخاب می شوند که در حالت خود نوسان آزاد، نوساناتی با فرکانس کمی کمتر از 10 کیلوهرتز ایجاد می کند. سپس، هنگامی که در معرض نوسانات یک نوسان ساز کوارتز قرار می گیرد، در فرکانس 10 کیلوهرتز همگام می شود. این باید هنگام تنظیم دستگاه به دقت بررسی شود: بین نوسانات هارمونیک های مجاور با فرکانس 100 کیلوهرتز در 9 نقطه در مقیاس دستگاه مورد آزمایش، هارمونیک های فرکانس 10 کیلوهرتز باید ظاهر شود. فراوانی هارمونیک ها با کاهش مدت زمان پالس ها با استفاده از زنجیره های متمایز کننده C3، R6 و C6، R12 و همچنین تقویت پالس ها توسط یک تقویت کننده پالس در ترانزیستور T5 که در خروجی روشن است، تسهیل می شود.

هنگام کار با کالیبراتورهای کوارتز باید در نظر داشت که به دلیل قدیمی شدن فرکانس طبیعی تشدید کننده های کوارتز در طول زمان کمی تغییر می کند.

فرکانس سنج هترودین

فرکانس سنج هتروداین برای اندازه گیری فرکانس دقیق در محدوده فرکانس بالا صاف استفاده می شود. در اصل، فرکانس‌سنج هترودین با کالیبراتور کوارتز که مطابق نمودار عملکردی در شکل ساخته شده است متفاوت است. 12، فقط در آن به جای یک نوسان ساز کوارتز از یک نوسان ساز محلی استفاده می کند، یعنی یک ژنراتور کم مصرف با فرکانس تنظیم متغیر پیوسته. وجود میکسر به دستگاه اجازه می دهد تا نه تنها برای کالیبراسیون مقیاس فرکانس گیرنده های رادیویی، بلکه برای اندازه گیری فرکانس ژنراتورها با استفاده از روش ضربان صفر نیز استفاده شود. نشانگر ضربان صفر توسط تلفن، اسیلوسکوپ و نشانگرهای نور الکترونیکی و همچنین شماره گیری متر انجام می شود.

خطای اندازه‌گیری فرکانس‌سنج هترودین عمدتاً با پایداری فرکانس نوسان‌گر محلی و خطای تنظیم آن تعیین می‌شود. بنابراین، آنها اغلب ترجیح می دهند نوسانگرهای محلی را با استفاده از لوله های خلاء انجام دهند. افزایش پایداری فرکانس با انتخاب صحیح مدار و طراحی نوسان ساز محلی، استفاده از قطعات با ضریب دمای پایین، گنجاندن یک مرحله بافر بین نوسان ساز محلی و مدارهای خروجی، تثبیت ولتاژهای تغذیه و طولانی مدت تسهیل می شود. گرمایش مدت دستگاه تحت جریان قبل از اندازه گیری. برای افزایش نرمی تنظیم و دقت تنظیم فرکانس، خازن تنظیم نوسان ساز محلی معمولاً از طریق مکانیزم ورنیه با تاخیر زیاد (تا 100-300 بار) کنترل می شود. خواندن فرکانس مستقیم در مقیاس یک خازن متغیر فقط در ساده ترین طرح ها انجام می شود. در اکثر ابزارها، مقیاس با تعداد بسیار زیادی تقسیم (تا چندین هزار) یکنواخت است و خواندن روی آن با استفاده از جداول یا نمودارها به فرکانس تبدیل می شود.

به منظور کاهش تعداد زیر دامنه‌های فرکانس و افزایش پایداری فرکانس، نوسان‌گرهای محلی معمولاً در محدوده باریکی از فرکانس‌های نسبتاً پایین (با ضریب همپوشانی دو) کار می‌کنند و برای اندازه‌گیری، هم فرکانس‌های اساسی نوسانات تولید شده و هم تعدادی هارمونیک آنها استفاده می شود. وقوع مورد دوم با انتخاب حالت عملکرد نوسانگر محلی یا تقویت کننده بافر تضمین می شود. به عنوان مثال، در یک فرکانس‌سنج پرکاربرد از نوع Ch4-1 با محدوده کلی فرکانس‌های اندازه‌گیری شده از 125 کیلوهرتز تا 20 مگاهرتز، نوسان‌گر محلی دارای دو زیر محدوده صاف از فرکانس‌های اصلی است: 125-250 کیلوهرتز و 2-4 مگاهرتز. . در زیر باند اول، هنگام استفاده از هارمونیک های اول، دوم، چهارم و هشتم، می توان باند فرکانسی 125-2000 کیلوهرتز را به آرامی پوشش داد. در زیر باند دوم، هنگام استفاده از هارمونیک های اول، دوم، چهارم و تا حدی پنجم، باند فرکانسی 2-20 مگاهرتز همپوشانی دارد. بنابراین، هر موقعیت دستگیره تنظیم نوسان ساز محلی مربوط به سه یا چهار فرکانس کاری است که مقادیر آنها را می توان از جدول کالیبراسیون تعیین کرد. به عنوان مثال، فرکانس های 175، 350، 700 و 1400 کیلوهرتز با همان تنظیمات نوسانگر محلی در فرکانس اصلی f g = 175 کیلوهرتز اندازه گیری می شوند.

ابهام فرکانس‌های تنظیم نوسان‌گر محلی، احتمال خطا را در ایجاد هارمونیک ایجاد می‌کند که با آن نوسانات فرکانس اندازه‌گیری شده f x ضربات ایجاد می‌کند. بنابراین، هنگام شروع اندازه گیری، لازم است مقدار تقریبی فرکانس f x را بدانیم. با این حال، دومی را نیز می توان با محاسبه با استفاده از خود فرکانس متر هترودین تعیین کرد.

فرض کنید هنگام تغییر تنظیمات نوسانگر محلی، ضربات صفر با فرکانس f x در دو مقدار مجاور فرکانس های اصلی f g1 و f g2 از همان زیرمجموعه نوسانگر محلی به دست می آید. بدیهی است که فرکانس f x به طور همزمان هارمونیک هر دوی این فرکانس ها است، یعنی.

f x = n*f g1 = (n+1)*f g2.

که در آن n و (n + 1) به ترتیب اعداد هارمونیک ها برای فرکانس های اساسی f g1 و f g2 هستند (برای f g2< f г1).

با حل برابری حاصل برای n، پیدا می کنیم

n = f g2 /(f g1 -f g2).

بنابراین، فرکانس اندازه گیری شده است

f x = n*f g1 = f g1 *f g2 / (f g1 -f g2).

به عنوان مثال، اگر ضربات صفر در فرکانس های اساسی f g1 ≈ 1650 کیلوهرتز و f g2 ≈ 1500 کیلوهرتز به دست آید، تقریباً f x ≈ 1650*1500/(1650 - 1500) = 16500 کیلوهرتز.

هنگام اندازه گیری فرکانس، باید مراقب خطاهای ناشی از احتمال وقوع ضربات بین نوسانات نوسانگر محلی و هارمونیک فرکانس اندازه گیری شده باشید. بنابراین، اندازه گیری ها باید با اتصال ضعیف بین فرکانس متر و ژنراتور مورد مطالعه انجام شود. هنگامی که دستگاه در معرض ارتعاشات مدوله شده قرار می گیرد، خطای اندازه گیری نیز افزایش می یابد. در این حالت، ضربات با فرکانس اصلی (حامل) در برابر نویز پس‌زمینه ضربات با فرکانس‌های جانبی شنیده می‌شود.

فرکانس‌سنج‌های هترودین از نوع در نظر گرفته شده، اندازه‌گیری فرکانس‌های بالا را با خطای تقریباً 1 درصد فراهم می‌کنند. کاهش خطای اندازه گیری به 0.01٪ یا کمتر با افزودن یک نوسان ساز کوارتز به فرکانس متر حاصل می شود که امکان بررسی و تصحیح مقیاس نوسان ساز محلی را در تعدادی از نقاط مرجع قبل از شروع اندازه گیری ها فراهم می کند.

یک نمودار عملکردی گسترده از یک فرکانس‌سنج هترودین با دقت بالا در شکل نشان داده شده است. 15. نوسان ساز محلی دارای دو زیر محدوده است که تنظیم آن توسط خازن های C3 و C4 برش انجام می شود. فرکانس نوسانات اساسی توسط یک خازن متغیر فرکانس مستقیم C1 تنظیم می شود. سطح سیگنال ورودی (خروجی) توسط پتانسیومتر R کنترل می شود. نوسانگر کریستالی نوسانات غنی از هارمونیک ایجاد می کند که فرکانس اصلی آن اغلب 1 مگاهرتز در نظر گرفته می شود. نوع عملکرد دستگاه بدون ایجاد اختلال در اتصالات بین مرحله ای با روشن یا خاموش کردن برق تک تک اجزا انتخاب می شود. هنگامی که سوئیچ B2 روی موقعیت 3 ("کوارتز") تنظیم می شود، نوسانگر محلی خاموش می شود و نوسانگر کریستالی روشن می شود. در این حالت فرکانس متر می تواند به عنوان کالیبراتور کوارتز برای اندازه گیری فرکانس روی هارمونیک های ژنراتور استفاده شود. در موقعیت سوئیچ 1 ("Loterodyne")، برعکس، نوسانگر کریستالی خاموش و نوسانگر محلی روشن است. این حالت عادی کارکرد فرکانس سنج است.

برنج. 15. نمودار عملکردی فرکانس متر هترودین با دقت بالا

مقیاس فرکانس نوسانگر محلی با تنظیم سوئیچ B2 در موقعیت 2 ("بررسی") بررسی می شود، زمانی که نوسانگر محلی و ژنراتور همزمان روشن می شوند، نوسانات آن به آشکارساز عرضه می شود. در نسبت معینی از فرکانس ها یا هارمونیک های این ارتعاشات، ضربان های صوتی ایجاد می شود که فرکانس آن با فرمول تعیین می شود.

F = |m*f g - n*f k |،

که در آن f g و f k به ترتیب فرکانس های اساسی نوسان ساز محلی و نوسانگر کوارتز هستند و m و n اعداد صحیح مربوط به تعداد هارمونیک های برهم کنش هستند.

فرکانس ضربان برای تعدادی از فرکانس‌ها در محدوده نوسانگر محلی که شرایط را برآورده می‌کنند، صفر است (F = 0).

f g =(n/m)*f c.

این فرکانس ها فرکانس های مرجع نامیده می شوند و به طور خاص در جداول کالیبراسیون مشخص شده اند. به عنوان مثال، فرکانس های مرجع (f 0) محدوده نوسان ساز محلی 2000-4000 کیلوهرتز را پیدا کنیم، اگر فرکانس اصلی نوسانگر کوارتز f k = 1000 کیلوهرتز باشد:

در m = 1 و n = 2، 3 و 4 f 0 = 2000، 3000 و 4000 کیلوهرتز. در m = 2 و n = 5 و 7 f 0 = 2500 و 3500 کیلوهرتز.

در m = 3 و n = 7، 8، 10 و 11 f 0 = 2333، 2667، 3333 و 3667 کیلوهرتز، و غیره.

باید در نظر داشت که با افزایش تعداد هارمونیک های برهم کنش، دامنه ضربات کاهش می یابد.

اگر کالیبراسیون مقیاس نوسان ساز محلی نقض شود، هنگامی که دستگیره تنظیم آن بر روی یکی از فرکانس های مرجع تنظیم می شود و نوسانگر کوارتز روشن می شود، به جای ضربات صفر، نوسانات فرکانس صوتی ایجاد می شود که پس از تقویت، شنیده می شود. در تلفن ها برای اصلاح (کالیبراسیون)، از یک خازن با ظرفیت کوچک C2 استفاده می شود که به موازات خازن تنظیم اصلی C1 متصل می شود: با کمک آن، قبل از شروع اندازه گیری، ضربان صفر در نزدیک ترین نقطه مرجع به فرکانس اندازه گیری شده به دست می آید.

بیایید به روش راه اندازی فرکانس متر هترودین با استفاده از مثال زیر نگاه کنیم. فرض کنید می خواهید صحت مقیاس فرستنده را در فرکانس 10700 کیلوهرتز بررسی کنید. با مراجعه به جدول کالیبراسیون فرکانس‌سنج، متوجه می‌شویم که این فرکانس با فرکانس اصلی 10700/4 = 2675 کیلوهرتز مطابقت دارد. با استفاده از جدول یا مقیاس نقاط اصلی، مشخص می کنیم که نزدیکترین فرکانس مرجع 2667 کیلوهرتز است. سپس در مقیاس خازن C1 فرکانس را روی 2667 کیلوهرتز قرار داده و با قرار دادن سوئیچ B2 در موقعیت "Check" (2) از تصحیح کننده C2 ​​برای رسیدن به ضربات صفر استفاده می کنیم. سپس سوئیچ B2 را در موقعیت "Loterodyne" (1) قرار می دهیم و با تنظیم فرکانس نوسانگر محلی روی 2675 کیلوهرتز، مقیاس فرستنده را در این فرکانس بررسی می کنیم.

هنگام اندازه گیری فرکانس مجهول f x، مقیاس نوسان ساز محلی در نزدیک ترین نقطه مرجع به مقدار مورد انتظار این فرکانس کالیبره می شود و سپس در حالت اندازه گیری، با تنظیم فرکانس نوسانگر محلی، ضربات صفر تنظیم می شود.

هنگام کالیبره کردن مقیاس نوسان ساز محلی و همچنین هنگام اندازه گیری فرکانس ژنراتورها، مدولاتور باید خاموش شود. هنگام اندازه گیری فرکانس تنظیم گیرنده ها، واحد فرکانس پایین دستگاه مورد نیاز نیست. از یک سوئیچ برای خاموش کردن اجزای فرکانس شمار استفاده نشده استفاده کنید. در ساعت 3.

فرکانس سنج هتروداین انواع مختلف تولیدات صنعتی مجموعاً محدوده فرکانس های اندازه گیری شده از 100 کیلوهرتز تا 80 گیگاهرتز را با خطای اندازه گیری در محدوده +-(5*10 -4 ...5*10 -6) پوشش می دهند. در فرکانس های بسیار بالا بدست آوردن ضربات صفر دشوار است. بنابراین، در فرکانس‌سنج‌های مایکروویو، گاهی اوقات از فرکانس‌سنج کم فرکانس (مثلاً خازنی) به عنوان نشانگر استفاده می‌شود. از آن برای تعیین فرکانس ضربان اختلاف F استفاده می شود که اندازه آن در نتایج اندازه گیری تصحیح می شود.

یک خطای اندازه گیری بسیار کوچک در محدوده فرکانس بسیار وسیع (از کم تا فوق العاده بالا) با ترکیب دو فرکانس متر به دست می آید: یک هتروداین و یک شمارنده الکترونیکی. دومی، علاوه بر استفاده مستقل از آن در محدوده فرکانس ذاتی خود، می تواند برای اندازه گیری دقیق فرکانس تنظیم نوسانگر محلی هنگامی که ضربان صفر به دست می آید، استفاده شود. در این مورد، یک نوسان ساز کوارتز، جداول کالیبراسیون و نمودارها غیر ضروری هستند.

فرکانس سنج رزونانسی

ویژگی‌های فرکانس‌سنج‌های رزونانسی که برای اندازه‌گیری فرکانس‌های بالا و فوق‌بالا استفاده می‌شوند، سادگی طراحی، سرعت عمل و عدم ابهام در نتایج اندازه‌گیری است. خطای اندازه گیری 0.1-3٪ است.

فرکانس‌سنج رزونانسی یک سیستم نوسانی است که با فرکانس اندازه‌گیری شده f x نوسان‌هایی که آن را تحریک می‌کنند، تنظیم می‌شود که از منبع مورد مطالعه از طریق عنصر جفت می‌آیند. فرکانس تشدید با قرائت یک دستگاه تنظیم کالیبره شده تعیین می شود. حالت رزونانس با استفاده از یک نشانگر داخلی یا خارجی ثبت می شود.

فرکانس‌سنج‌هایی که فرکانس‌های 50 کیلوهرتز تا 100-200 مگاهرتز را اندازه‌گیری می‌کنند به شکل یک مدار نوسانی ساخته شده از عناصر با ثابت‌های توده‌ای ساخته می‌شوند: یک سلف L 0 و یک خازن متغیر C 0 (شکل 16). E.M.F در مدار فرکانس متر القا می شود. فرکانس اندازه گیری شده f x، به عنوان مثال، به دلیل جفت شدن القایی با منبع نوسان از طریق یک سیم پیچ L 0 یا یک آنتن کوچک شلاقی متصل به سوکت An. با یک منبع کم مصرف، اتصال با دومی می تواند از طریق یک خازن کوپلینگ C St (با ظرفیت چند پیکوفاراد) و یک هادی کوپلینگ خازنی باشد. با تغییر ظرفیت خازن C 0، مدار با توجه به حداکثر قرائت نشانگر رزونانس به رزونانس با فرکانس fx تنظیم می شود. در این حالت، فرکانس اندازه گیری شده f x برابر است با فرکانس طبیعی مدار:

f 0 = 1/(2π*(L0C0) 0.5)،

با مقیاس خازن C 0 تعیین می شود.

با یک اندوکتانس ثابت L 0، محدوده فرکانس های اندازه گیری شده توسط ضریب همپوشانی محدود می شود، که به عنوان نسبت حداکثر فرکانس تنظیم فرکانس متر f m به کمترین فرکانس f n زمانی که ظرفیت مدار از مقدار اولیه C تغییر می کند، درک می شود. n تا حداکثر C m. ظرفیت اولیه مدار C n از ظرفیت اولیه خازن C 0، ظرفیت های نصب و خازن های خازن های دائمی یا تنظیم کننده موجود در مدار به منظور به دست آوردن ضریب همپوشانی مورد نیاز یا برای اهداف دیگر (شکل 17). در صورت لزوم گسترش دامنه فرکانس های اندازه گیری شده، فرکانس متر به چندین سیم پیچ با اندوکتانس مختلف، قابل تعویض (شکل 16) یا قابل تعویض (شکل 17) مجهز می شود. در مورد دوم، برای جلوگیری از مکش انرژی از مدار فرکانس متر در فرکانس های تنظیم نزدیک به فرکانس های طبیعی این سیم پیچ ها، توصیه می شود سیم پیچ های استفاده نشده را اتصال کوتاه کنید (اگر محافظ نیستند). در این مورد، ارتباط با منبع نوسانات از طریق سوکت ارتباطی An یا از طریق یک سیم پیچ ارتباطی خارجی L St از یک یا چند دور، که با یک کابل فرکانس بالا انعطاف پذیر به مدار متصل است، انجام می شود (شکل 17).

نشانگرهای تشدید به شما امکان می دهند وضعیت تشدید را با حداکثر جریان در مدار یا حداکثر ولتاژ روی عناصر مدار ثبت کنید. نشانگرهای جریان باید دارای مقاومت کم باشند و نشانگرهای ولتاژ باید دارای مقاومت بالا باشند. در این صورت تلفاتی که به مدار وارد می کنند باعث کاهش قابل توجه ویژگی های تشدید مدار نمی شود.

برنج. 16. نمودار فرکانس متر تشدید با نشانگر جریان و سیم پیچ های حلقه قابل تعویض

میلی آمپرهای ترموالکتریک با جریان انحراف کلی تا 10 میلی آمپر گاهی اوقات به عنوان نشانگر جریان استفاده می شوند که به صورت سری به مدار فرکانس متر متصل می شوند (شکل 16). هنگام کار با چنین فرکانس‌سنج، باید با دقت بسیار با جسم اندازه‌گیری ارتباط برقرار کنید و از بارگذاری بیش از حد دستگاه حرارتی هنگام نزدیک شدن به رزونانس خودداری کنید. ساده ترین نشانگر جریان می تواند یک لامپ رشته ای مینیاتوری L باشد. در این حالت خطای اندازه گیری به طور طبیعی افزایش می یابد.

در فرکانس‌سنج‌های مدرن، اغلب از نشانگرهای ولتاژ استفاده می‌شود - ولت مترهای فرکانس بالا با شماره‌گیر. آنها دقت نشانگر بالایی را با مقاومت اضافه بار خوب ارائه می دهند. ساده ترین چنین نشانگر (شکل 17، a) از یک دیود نقطه ای D و یک متر مغناطیسی حساس تشکیل شده است. و، از اجزای فرکانس بالا جریان یکسو شده توسط خازن C2 جدا شده است. فرکانس‌سنج با شماره‌سنج می‌تواند به عنوان نشانگر قدرت میدان هنگام گرفتن الگوهای تشعشعی آنتن‌های فرستنده استفاده شود.

برنج. 17. مدارهای فرکانس متر تشدید با نشانگرهای ولتاژ و سیم پیچ های حلقه قابل تغییر

اگر نوسانات مورد مطالعه مدوله شوند، آنگاه یک تلفن با امپدانس بالا T f می تواند به عنوان یک نشانگر عمل کند (شکل 17، a). در این مورد، رزونانس با بالاترین حجم تن فرکانس تعدیل کننده مشخص می شود. این فرکانس متر برای کنترل کیفیت شنوایی فرستنده های تلفن رادیویی مناسب است.

فرکانس‌سنج‌های تشدید با حساسیت مشخص می‌شوند، یعنی حداقل مقدار توان فرکانس بالا که به آنها عرضه می‌شود، که نشانه واضحی از رزونانس را ارائه می‌دهد. معمولاً در محدوده 0.1-5 میلی وات است و هنگام استفاده از لامپ رشته ای به 0.1 وات افزایش می یابد. به منظور افزایش حساسیت، گاهی اوقات یک تقویت کننده DC ترانزیستوری با مقاومت ورودی بالا به نشانگر رزونانس (بعد از آشکارساز) وارد می شود. ساده ترین مدار چنین تقویت کننده ای در شکل نشان داده شده است. 17، ب.

در فرکانس های بسیار بالا، مدارهای ساخته شده از عناصر با ثابت های توده ای به دلیل کاهش شدید ضریب کیفیت آنها بی اثر می شوند. در محدوده فرکانس 100 تا 1000 مگاهرتز، نتایج نسبتاً خوبی در فرکانس‌سنج‌ها با مدارهای نوع مختلط که دارای خازن توده‌ای و اندوکتانس توزیع شده هستند به دست می‌آید (شکل 18). به عنوان یک عنصر القایی L0، یک بخش منحنی (چرخش) از سیم یا لوله مسی با روکش نقره با قطر 2-5 میلی متر استفاده می شود. سوئیچ B زیر محدوده اندازه گیری را تعیین می کند. فرکانس متر با تغییر طول کار سیم پیچ القایی L0 با استفاده از یک لغزنده تماسی چرخشی تنظیم می شود. حد بالایی فرکانس های اندازه گیری شده با مقدار ظرفیت ظرفیت نصب C m محدود می شود. ارتباط با منبع نوسانات مورد مطالعه از طریق حلقه ارتباطی L1 انجام می شود.

برنج. 18. طرح یک فرکانس متر تشدید با یک مدار نوع مخلوط

در شکل شکل 19 نموداری از یک فرکانس‌سنج تک محدود با برد وسیع با ضریب همپوشانی در محدوده 5-10 را نشان می‌دهد. در اینجا عنصر اندوکتانس مدار یک صفحه فلزی Pl است که به شکل قوس خم شده و به استاتور St خازن خازن متغیر متصل است. یک نوار لغزنده در امتداد صفحه می لغزد که به صورت مکانیکی و الکتریکی به روتور روتور خازن متصل می شود. هنگامی که روتور چرخانده می شود، هم ظرفیت مدار و هم اندوکتانس آن به طور همزمان افزایش (یا کاهش) می یابد. چنین فرکانس‌سنج‌هایی همراه با محدوده اندازه‌گیری وسیع، دارای ضریب کیفیت نسبتاً بالایی با ابعاد کوچک هستند. در محدوده امواج متر، دسی متر و سانتی متر، برای اندازه گیری پارامترهای نوسانات الکترومغناطیسی از ابزارهایی استفاده می شود که از سیستم های نوسانی با ثابت های توزیع شده - مقاطع خطوط انتقال و تشدیدگرهای حجمی استفاده می کنند.

برنج. 19. طرح فرکانس سنج مایکروویو رزونانس تک محدود با برد وسیع

برای افزایش پایداری مشخصه کالیبراسیون، المان های مدار فرکانس متر باید ساختاری محکم و سفت داشته باشند و از موادی با ضریب دمای پایین ساخته شوند. بزرگترین خطا به دلیل تأثیر عوامل خارجی هنگام اندازه گیری بالاترین فرکانس هر زیر باند، زمانی که ظرفیت خازن C 0 کوچک است، رخ می دهد. برای کاهش این خطا، گاهی اوقات با اتصال یک خازن دائمی یا تنظیم کننده به موازات خازن C0، ظرفیت اولیه مدار افزایش می یابد (C1 در شکل 17، a). در عین حال، ضریب همپوشانی فرکانس کاهش می یابد که به کاهش خطای اندازه گیری فرکانس کمک می کند، اما در عین حال تعداد زیر باندهای مورد نیاز را افزایش می دهد. اگر عنصر تنظیم از طریق دستگاه ورنیه با کاهش سرعت چندین ده بار کنترل شود، خطای اندازه گیری نیز کاهش می یابد. در دستگاه های تولید صنعتی، دسته ورنیه اغلب مجهز به ترازو تقسیم شده به 100 تقسیم است و در مقیاس اصلی اندام تنظیم فرکانس متر، تقسیم بندی اعمال می شود که تعداد دورهای کامل دستگیره ورنیه را مشخص می کند. هنگامی که هر دو مقیاس با هم استفاده می شوند، می توان چندین هزار نقطه مرجع را به دست آورد. فرکانس مربوطه آنها با استفاده از جداول یا نمودارها تعیین می شود.

تنظیم فرکانس متر که توسط منبع نوسانات فرکانس f x برانگیخته می شود، باعث تغییر جریان در مدار آن مطابق با منحنی رزونانس دومی می شود (شکل 20). هر چه ضریب کیفیت مدار بیشتر باشد، منحنی تشدید آن تیزتر و خطای احتمالی در ثبت رزونانس کمتر می شود. برای دستیابی به ضریب کیفیت بالا، المان های مدار باید تلفات کمی داشته باشند و اتصال مدار با نشانگر رزونانس و منبع مورد مطالعه تا حد امکان ضعیف باشد.

اتصال با نشانگر را می توان با استفاده از یک تقسیم کننده ولتاژ خازنی (شکل 17، ب) با نسبت ظرفیت C2/C1 >> 1 کاهش داد. اما باید در نظر داشت که تضعیف اتصال با مدار منجر به نیاز به افزایش حساسیت نشانگر یا تقویت ارتباط با منبع مورد مطالعه می شود.

هنگام استفاده از خازن فرکانس مستقیم در فرکانس متر، می توان یک مقیاس فرکانس تقریبا یکنواخت را بدست آورد. فرکانس‌سنج‌های تشدید با استفاده از فرکانس‌سنج‌های استاندارد هترودین کالیبره می‌شوند و در محدوده مایکروویو از خطوط اندازه‌گیری برای این کار استفاده می‌شود. کالیبراسیون تقریبی را می توان با داشتن یک ژنراتور یا فرستنده اندازه گیری با محدوده فرکانس صاف انجام داد.

برنج. 20. مشخصه رزونانس فرکانس متر تشدید

در طول اندازه‌گیری‌ها، یک فرکانس‌سنج یا عنصر جفت آن به ناحیه تابش منبع مورد مطالعه آورده می‌شود. با انتخاب موقعیت نسبی آنها، اتصالی برقرار می شود به طوری که در رزونانس سوزن نشانگر تقریباً در وسط مقیاس خود قرار می گیرد.

اگر حساسیت فرکانس سنج کم باشد، لازم است اتصال با منبع نوسانات تقویت شود. این منجر به مسطح شدن مشخصه تشدید فرکانس‌سنج می‌شود که ثبت دقیق حالت تشدید را دشوار می‌کند. برای کاهش خطاهای احتمالی از روش دو شمارشی استفاده می شود. پس از تنظیم تقریبی فرکانس متر بر روی رزونانس با فرکانس اندازه گیری شده f x تغییر در ظرفیت C 0، مدار ابتدا در یک جهت و سپس در جهت دیگر از فرکانس رزونانس جدا می شود تا زمانی که همان نشانگر قرائت شود (I 1-2) در حدود 50-70٪ مقدار تشدید I m (شکل 20). از آنجایی که از شیب های تند منحنی رزونانس استفاده می شود، می توان فرکانس های تنظیم مدار f 1 و f 2 مربوط به جریان را با دقت زیادی تعیین کرد. فرکانس اندازه گیری شده f x = (f 1 + f 2)/2.

اگر ارتعاشات مورد مطالعه غیر سینوسی باشد، می توان فرکانس سنج را بر روی یکی از هارمونیک ها تنظیم کرد. در این حالت، فرکانس‌سنج تنظیم روی تعدادی فرکانس دیگر را که مضربی از فرکانس نوسان اصلی هستند، تشخیص می‌دهد. دومی به عنوان پایین ترین فرکانس از سری فرکانس های تشدید یافت شده تعیین می شود.

اگر E.M.F القا شده در مدار فرکانس متر برای عملکرد عادی نشانگر رزونانس کافی نباشد، می توان اندازه گیری را با استفاده از روش واکنش (جذب، جذب) انجام داد: تنظیم به رزونانس با تأثیر فرکانس متر بر روی ژنراتور تعیین می شود. حالتی که مدار اندازه گیری مقداری انرژی را از آن جذب می کند. یک اتصال نسبتاً قوی بین مدارهای ژنراتور و فرکانس متر برقرار می شود و تنظیم دومی به آرامی تغییر می کند. در تشدید، مولفه DC جریان آند (یا کلکتور) ژنراتور به حداکثر می رسد و مولفه DC جریان شبکه کنترل (یا پایه) به شدت کاهش می یابد، که می توان با اتصال یک متر DC حساس به یکی از آنها تشخیص داد. این مدارها فرکانس سنج بر فرکانس نوسانات ایجاد شده تأثیر نمی گذارد، زیرا در طول تشدید فقط مقاومت فعال را به مدار ژنراتور وارد می کند.

فرکانس متر تشدید یک دستگاه غیرفعال است، زیرا عملکرد آن بر اساس جذب انرژی از منبع فرکانس اندازه گیری شده است. بنابراین، برای اندازه گیری مستقیم فرکانس تنظیم گیرنده های رادیویی و مدارهای نوسانی ایزوله نامناسب است. با این حال، فرکانس حامل ایستگاه رادیویی که گیرنده روی آن تنظیم می شود را می توان با روش واکنش کاملاً دقیق اندازه گیری کرد. برای انجام این کار، مدار فرکانس متر به وسیله یک سیم پیچ کوپلینگ موجود در این مدار یا با نزدیک شدن به یک آنتن مغناطیسی به مدار آنتن گیرنده متصل می شود. تنظیم فرکانس متر تا زمانی که رزونانس به دست آید تغییر می کند که با افت شدید حجم سیگنال های صوتی بازتولید شده توسط گیرنده تشخیص داده می شود.

من روش پیشنهادی شما را دوست دارم، اما ... در مورد اول به یک اسیلوسکوپ نیاز دارید، در مورد دوم باید "مدار ساده" را جمع آوری کنید. من نه یکی را دارم نه دیگری را...
بنابراین من (به نظرم رسید) راهی پیدا کردم. که در ویدیوی یوتیوب نشان داده شد
من همه چیز را دقیقاً همانطور که در آنجا نشان داده شده است انجام دادم: فرکانس 50 هرتز را اعمال کردم ، یک ولت متر AC را به موازات خروجی تقویت کننده وصل کردم ، قدرت جریان را با یک گیره جریان اندازه گرفتم و در یکی از سیم هایی که به بلندگو می رود. من نفهمیدم آخرش چی گرفتم. جریان = 1 آمپر، ولتاژ - 10 ولت... پس چرا بلندگو به طور کامل طنین انداز می شود؟ انتظار داشتم چیزی در محدوده 300 وات در آنجا ببینم. به عنوان مثال، 6 آمپر * 50 ولت (پارامترهای تقریباً مربوط به مقاومت 8 اهم) = 300 وات. این به نوعی قابل درک است.
من کاملاً نظرات شما را در مورد "بار هماهنگ" درک نمی کنم - من دانش کافی ندارم ...
من تمام کتابچه های راهنما را خواندم، اما این مشکل من را حل نمی کند - برای تعیین میزان مصرف برق به سیستم بلندگو.
من "خوشحال" شدم که فهمیدم می توان آن را با استفاده از ولت متر و گیره های جریان اندازه گیری کرد، اما ... قبلاً نوشتم که چگونه برای من به پایان رسید
ببخشید متن زیاد هست
و من باید این قدرت ها را برای مورد بعدی درک کنم. هنگامی که سیگنال "نابرابر" را از یک تقویت کننده به یک سیستم صوتی تغذیه می کنم، هیچ سوالی مطرح نمی شود: قدرت تقویت کننده و آکوستیک قابل مقایسه هستند و همه چیز حتی با گوش قابل شنیدن است (من تصور می کنم 300 وات با گوش).
اما هنگامی که من یکسان می کنم (با استفاده از یک متقاطع) و سیگنال ها را به سیستم های صوتی مختلف "توزیع" می کنم (فرکانس های پایین را از آکوستیک جلو - پورتال ها حذف می کنم و آنها را به ساب ووفر می فرستم) ، کاملاً برای گوش مشخص نیست که چه قدرت هایی کجا رفته اند. در این زمان، تقریباً 2.5-3 کیلو وات در استودیو غرق می شود.
یک مشکل خاص در ساب ووفر ایجاد می شود. به طور کلی، از طریق گوش مشخص نیست که چه مقدار قدرت به آن عرضه می شود: ساب ووفر - 800 وات، تقویت کننده - 1.5 کیلو وات (هر دو در 8 اهم). بنابراین، در اینجا لازم بود اندازه گیری شود که دقیقاً چه چیزی به سخنران می رسد ... و در اینجا، همانطور که متوجه شدید، من مشکلاتی داشتم که به شما مراجعه کردم.
امیدوارم مشکلاتی که باهاتون اومدم رو براتون روشن کنه.
پیشاپیش ممنون

به عبارت دیگر، سؤال من به طور خلاصه به این صورت است:
آیا می توان از ولتمرت و گیره جریان متناوب برای اندازه گیری توانی که آمپلی فایر به بلندگو می دهد استفاده کرد؟ و در صورت امکان چگونه؟

ولادیمیر، رویکرد شما نادرست است، به همین دلیل پیوند ویدیو را حذف کردم. شما سعی می کنید توان تحویلی را توسط یک بار راکتیو اندازه گیری کنید، نه یک بار مقاومتی. و برای این کار لازم است که مقادیر پیک جریان و ولتاژ را با فرکانس نمونه برداری چندین برابر فرکانس سیگنال اندازه گیری کنیم. پس از این، لازم است مقادیر هر جفت حاصل ضرب شود و ریشه میانگین مقادیر مربع از دنباله حاصل محاسبه شود.

در اصل، چنین دستگاه هایی وجود دارند و ارزان هستند. وات متر یا توان سنج نامیده می شود. آنها بر اساس ADCها و ریزپردازنده هایی کار می کنند که قادر به انجام چنین محاسباتی هستند. قیمت نسخه حدود 15 دلار است.

اما، تمام این پاور سنج های مقرون به صرفه برای اندازه گیری قدرت لوازم خانگی طراحی شده اند و به عنوان آداپتور بین شبکه و بار طراحی شده اند. حداقل ولتاژ اندازه گیری مجاز آنها 80-90 ولت است. دستگاهی که قادر به کار در محدوده وسیع تری از ولتاژها و فرکانس های سیگنال باشد، هزینه بیشتری خواهد داشت.

زمانی که من به یک کاردستی مشابه مشغول بودم، هنوز اثری از چنین وسایلی وجود نداشت. و من یک وات متر از نوع حرارتی (آن زمان چیزی را هم اندازه گرفتند) در زندگی ام فقط یک بار در یکی از آزمایشگاه های شهر دیدم. علاوه بر این، در عمل تعمیر، استفاده از بار فعال حتی ترجیح داده می شود، زیرا، مثلاً، با توان 2x150 وات، تنظیم تست های چهار ساعته تقویت کننده روی بلندگوهای واقعی دشوار است.

آیا می توان از ولتمرت و گیره جریان متناوب برای اندازه گیری توانی که آمپلی فایر به بلندگو می دهد استفاده کرد؟ و در صورت امکان چگونه؟

من در بالا برای شما نوشتم که پس از آن باید بدانید سیگنال در چه دامنه ولتاژ خروجی محدود می شود. در آنجا، ولتاژ مربع یک سهمی است. حتی با یک اشتباه کوچک، نتیجه بسیار متفاوت خواهد بود. علاوه بر این، بلندگو یک بار واکنشی است. جریان و ولتاژ خارج از فاز هستند.

ادمین عزیز (متاسفانه اسم شما را نمی دانم).
اگر شما را خسته کرده ام می توانید پیام من را نادیده بگیرید و حتی آن را حذف کنید اما من واقعاً می خواهم این موضوع را درک کنم.
از همه چیزهایی که به من گفتید، نمی توانم بفهمم که اندازه گیری های ارائه شده در ویدیو چه اشکالی دارد و نکته اصلی این است که چرا، وقتی دقیقاً همان اندازه ها را انجام می دهم، شاخص های کاملاً متفاوتی را می بینم. به هر حال، اگر از روش شماره 2 خود استفاده کنید، از نظر تئوری با روش من 1.44 (ریشه از 2) با روش هایی که من در ولت متر خود می بینم تفاوت دارند. اما من حتی وقتی یک ساب ووفر 800 واتی را وصل می کنم (در تصویر شما 28 ولت است) چنین ولتاژهایی را نمی بینم. بله، من یک اسپیکر وصل می کنم، نه یک مقاومت. اما این نمی تواند شاخص ها را به ترتیب بزرگی تغییر دهد.
من موافقم که اندازه گیری درست نیست (اما من به دنبال دقت مطلق نیستم) و سؤالات باقی می ماند:
1. من یک موج سینوسی 50 هرتز را تغذیه می کنم، نه یک قطعه موسیقی. بنابراین نیازی به اندازه گیری با نمونه برداری بسیار بالا نیست.
2. من قله ها را اندازه نمی گیرم. آمپلی فایر ساب ووفر من (1.5 کیلو وات) بسیار قوی تر از ساب ووفر (800 وات) است و بعید به نظر می رسد که اوج بگیرد... بلندگوی ساب ووفر ابتدا "از کار می افتد"، این چیزی است که من در واقع می خواهم از آن اجتناب کنم - این همان هدف اصلی - درک تقریباً چه قدرتی به بلندگو جریان دارد.
3. من سعی می کنم از ولتاژ خروجی تقویت کننده بفهمم که در چه سطح ولومی 600 وات مورد نیاز خود را از 1.5 کیلو وات در هر کانال به بلندگوها داده است؟ یعنی من پیک ها را نمی گیرم، اما لحظه ای که اضافه کردن صدا از قبل برای بلندگو خطرناک است. به عنوان مثال، بیرون بروید و از سطح 600 وات تجاوز نکنید. با یک بلندگوی 8 اهم (حتی با احتساب راکتانس) این باید تقریباً 8 آمپر و 80 وات باشد. اصلاً 10 واتی که در اندازه گیری هایم می بینم نیست.
4. من آمپر را نه با گیره های جریان ارزان قیمت (مثل ویدیو)، بلکه با گیره هایی که True RMS (مقادیر میانگین ریشه ریشه) را محاسبه می کنند، اندازه گیری می کنم. آمپرمتر، به طور کلی، "نمی داند" که من ولتاژ را نیز اندازه گیری می کنم. بنابراین برای او مهم نیست که جریان و ولتاژ خارج از فاز باشد. باید جریان مربوط به 8 یا 10 آمپر را نشان دهد. سوال اینجاست که چرا من این جریان را در دستگاه نمی بینم! این چیزی است که من را کاملاً گیج می کند ... و من شروع به جستجوی کسانی می کنم که ممکن است "یک راز" را بدانند.
ببخشید اگه سوالم اذیت شدید...
متشکرم.

ولادیمیر، پاسخ دادن به آن برای من دشوار نیست و من به شما در مورد روش های اندازه گیری گفتم که با آن می توانید نتیجه معقولی بگیرید.

به طور منطقی، هنگام محاسبه توان بر اساس مقاومت بلندگو و ولتاژ دو طرف آن، باید نتایج بادکرده‌ای نسبت به واقعی دریافت کنید. اینکه دقیقاً چگونه اندازه گیری می کنید و چه چیزی را می توانید به عنوان مرجع در نظر بگیرید برای من کاملاً نامشخص است. در فناوری نمی توان از مفاهیمی مانند "زمانی که افزایش صدا خطرناک است" استفاده کرد. در عین حال، ما هنوز نمی دانیم خوانش سازهای شما چقدر دقیق است.

یک ولت متر AC را می توان با اندازه گیری ولتاژ خط بررسی کرد. سپس، می توانید تقسیم کننده ولتاژ را لحیم کنید و دستگاه را در سایر محدودیت های اندازه گیری ولتاژ AC تست کنید. با استفاده از مقاومت هایی که مقادیر آنها مشخص است، می توانید اهم متر و آمپرمتر را با انجام محاسبات ساده بررسی کنید. البته اینها تست های اندازه شناسی نیستند، بلکه حداقل نوعی تأیید هستند.

امیدوارم که موج سینوسی در واقع بدون تحریف به بلندگو برسد.

1. ظاهراً متوجه نشدید که چرا این نمونه گیری مورد نیاز است. هنگامی که فازهای جریان و ولتاژ بر هم منطبق نیستند، در این صورت تنها توان پیک را می توان در مدت زمان بسیار کوتاهی اندازه گیری کرد. هرچه این فاصله کوتاهتر باشد، اندازه گیری دقیق تر است. در دوره بعدی، مقادیر پیک ممکن است تغییر کند و باید دوباره اندازه گیری کنید. به عنوان مثال، هنگامی که ولتاژ یک سیگنال سینوسی به حداکثر خود می رسد، جریان به دلیل همان تغییر فاز به هیچ وجه حداکثر نخواهد بود. بنابراین انجام چنین اندازه گیری هایی با ابزارهای معمولی نادرست است.

2. نباید اینطور باشد. توان تقویت کننده نباید از حداکثر توان پیوسته بلندگوها تجاوز کند. اما حتی ترجیح داده می شود که بلندگوها یک و نیم برابر قدرتمندتر باشند. علاوه بر این، مقادیر توان باید در همان واحدها باشد. امروزه اصطلاحات مختلفی ابداع شده است که گمراه کننده هستند. بهتر است از توان RMS (Root Mean Square) استفاده کنید.

3. به نقطه 2 مراجعه کنید. سپس می توانید هر قدرتی را با گوش تنظیم کنید.

4. شما اشتباه می کنید. توان حاصل ضرب جریان و ولتاژ است، بنابراین بسیار مهم است که چه جریانی و چه ولتاژی بر بار در هر لحظه تأثیر می گذارد. در مواردی که جریان ثابت است، یا زمانی که فازهای جریان متناوب و ولتاژ همزمان هستند، مهم نیست.

ادمین عزیز
قبول دارم که ممکن است در این اندازه‌گیری‌ها اشتباهی وجود داشته باشد... در غیاب اسیلوسکوپ، نیازی به صحبت در مورد دقت نیست، اما... نوعی وابستگی حتی با اندازه گیری های نه کاملا درست.
بیایید روش معکوس را امتحان کنیم
اگر روش دوم شما (اندازه‌گیری توان خروجی تقویت‌کننده با استفاده از ولت متر) را به عنوان پایه در نظر بگیریم، می‌توانیم چند رویکرد جایگزین را در نظر بگیریم.
بیایید بگوییم که من یک «طرح ساده» برای گرفتن قله‌ها در دست ندارم... اجازه دهید این مؤلفه را حذف کنیم. بر اساس تئوری، روی ولت متری که در مورد شما روی آمپلی فایر شما وجود دارد، من باید نه 28 ولت، بلکه 28/1.41 = 19.9 ولت یا چیزی نزدیک به آن را ببینم. درست؟
تا جایی که من می بینم شما در تئوری خیلی خوب هستید
اگر مقاومت را با یک سیستم بلندگو با مقاومت 8 اهم جایگزین کنیم، روی ولت متر چه خواهیم دید؟ نه ارزان، بلکه خوش ساخت، با میرایی بالا، که به معنای انحراف شدید از ویژگی های اعلام شده آن نیست. من فکر می کنم قطعا چیزی در همان 19.9 ولت (قطعا نه 10 یا 30) وجود خواهد داشت. ما در مورد یک تقویت کننده 100 وات در مورد شما صحبت می کنیم.
حالا در مورد پرونده من من تقویت کننده ای می گیرم که طبق پاسپورت 8 اهم اسمی 1.5 کیلو وات تولید می کند. اعتراف می کنم که او می تواند کمتر بدهد، اما نه زیاد. این یک آمپلی فایر استودیویی نسبتاً قدرتمند و گران قیمت است. من یک ساب ووفر به آن وصل می کنم (800 وات در همان 8 اهم). من یک موج سینوسی 50 هرتز را به ورودی تقویت کننده تغذیه می کنم و سطح صدا را تا نصف می کنم. من می دانم که صدا را نمی توان با کلمات توصیف کرد، اما من به عنوان یک تحلیلگر عمل می کنم: صدا به طور یکنواخت (از طریق گوش) افزایش می یابد. جایی در وسط (فکر می‌کنم بین 500-600 وات است) پنجره‌های استودیو شروع به لرزیدن می‌کنند، طبل‌های بزرگ «جهش می‌زنند»، میکروفون‌ها روی میز می‌پرند. صدا را "خطرناک" زیاد کنید، به این معنی که ممکن است گوینده قبلاً آسیب دیده باشد... اما بیایید این غزل را به خاطر خلوص آزمایش کنار بگذاریم...
بنابراین، یک آزمایش عملی: 50 هرتز، نیمی از حجم یک تقویت کننده 1.5 کیلوواتی، بلندگوی 800 وات و یک ولت متر متصل به خروجی تقویت کننده (یا پایانه های بلندگو). ولت متر از نظر تئوری چند ولت را نشان می دهد؟
شاید این نادرست باشد، شاید کاملاً واضح نباشد، اما دقیقاً مقداری ثابت را نشان می دهد (همانطور که در مورد شما، 28 ولت روی صفحه ثابت است).
شاید به نظر من برسد، اما این شماره، در غیاب اسیلوسکوپ و سایر قابلیت ها، به من کمک می کند تا بفهمم در سیستم های بلندگو چه اتفاقی می افتد.
سوال: این عدد در تئوری باید در چه حدودی باشد؟
متشکرم
P.S. بررسی ابزار اندازه گیری ایده بسیار خوبی است. فوراً به ذهنم خطور کرد، دستگاه های دیگری را از دوستان قرض گرفتم، نشانگرها را بررسی کردم و غیره. هیچ ناهنجاری شناسایی نشد. حیف که هیچ کس اسیلوسکوپ ندارد. اما من به جستجو ادامه می دهم...

ولادیمیر، من مخالف رویکرد شما نیستم و موافقم که توان نسبی در بار را می توان با استفاده از یک ولت متر اندازه گیری کرد. بر اساس این اصل است که عملکرد نشانگرهای اضافه بار است که اغلب در سیستم های بلندگوهای خانگی تعبیه شده اند تا از خرابی آنها هنگام اتصال ULF با توان ناشناخته جلوگیری کنند. اما این شاخص ها برای کار با یک بار خاص طراحی شده اند. همچنین می توانید جدولی از مکاتبات بسازید که در یک ستون مقادیر توان به دست آمده با روش مشخص شده در مقاله و در ستون دیگر - مقادیر ولتاژ مربوطه در یک بلندگوی خاص وجود دارد. اما برای این شما نیاز به یک نقطه مرجع خاص در شرایط اندازه گیری دارید.

قبلاً در مورد آزمایشات شما در بالا نوشته ام و فقط می توانم از جایی که باید شروع کنید تکرار کنم.

1. ولت متر را بررسی کنید. (آیا دقت قرائت ولت متر را بررسی کرده اید؟)

2. اهم متر را بررسی کنید. (آیا دقت خواندن اهم متر را بررسی کرده اید؟)

3. مقاومت بلندگو را اندازه گیری کنید. به عنوان مثال، دو سیم پیچ چهار حجمی را می توان به صورت موازی و نه سری به هم متصل کرد، یعنی 8 اهم وجود ندارد، بلکه فقط 2 اهم وجود دارد. (آیا شما این اندازه گیری را انجام دادید؟)

4. ولتاژ بلندگو را در موقعیت های مختلف کنترل صدا اندازه گیری کنید.

6. در توان 500 وات، باید در بار فعال 8 اهم، مقدار ولتاژ موثری در حدود:
U = √(P*R) = √(500*8) ≈ 63 (ولت RMS)

در یک بار راکتیو 8 اهم، در تئوری، باید کمی بیشتر باشد، شاید 70 یا 80 ولت RMS. اما من چنین آزمایش های مقایسه ای انجام نداده ام.

و یک چیز آخر هیچ معجزه ای وجود ندارد. پروفسور ما پرئوبراژنسکی این را ثابت کرد. اگر مطمئن هستید، مثلاً، توان بسیار زیاد است، اما ولتاژ خروجی خیلی کم است، در این صورت خطایی در جایی رخ داده است، چه در روش اندازه گیری و محاسبات، یا در عملکرد تجهیزات اندازه گیری. قانون اهم معمولاً به درک اینکه خطا در کجا پنهان شده است کمک می کند.

1. - بررسی کردم. در ورودی آمپلی فایر انصافا 223 ولت را نشان می دهد برای تغییر آن را به دستگاه های دیگر زدم و یک ولت متر دیگر را در همان نزدیکی وصل کردم. هیچ ناهنجاری تشخیص داده نشد.

2. - بررسی کردم. گیره های جریان (Uni-T UT204) در اندازه گیری میلی آمپر اشتباه جزئی داشتند، اما در جریان های بالاتر (از 0.5 آمپر) مانند ساعت کار می کنند. من یک ولت/آمپر متر "عادی" (تا 10 آمپر) را در این نزدیکی وصل کردم - این نشان می دهد همان چیز در واقع، من گیره های جریان را گرفتم، با در نظر گرفتن این واقعیت که جریان در کابل از نظر تئوری می تواند بیش از 10A باشد، اما آن را در آنجا پیدا نکردم.

3. — به مشخصات نگاه کردم و ساب ووفر را نصب کردم. . یک اسپیکر ساب ووفر بدون فیلتر بر اساس اسپیکر MAG 1880 وجود دارد که ظاهراً برای نسخه ساب ووفر قدرت 800 وات ذکر شده است. مقاومت "استراحت" 6 اهم است. آنها 8 را بیان می کنند، ظاهراً برای حالت "فعال" نیز؟ اما همه اینها تغییرات قابل توجهی (در بسیاری از اوقات!) در اندازه گیری ها ایجاد نمی کند ...

4. - سعی کردم ...
در ولوم متوسط ​​10.6 ولت (و 1 آمپر) بود. ولوم شنیدنی با 10-15 وات توی سرم نمی گنجید

در یک بار راکتیو 8 اهم، در تئوری، باید کمی بیشتر باشد، شاید 70 یا 80 ولت RMS.

اما من چنین آزمایش های مقایسه ای انجام نداده ام.

هیچ معجزه ای وجود ندارد ... قانون اهم معمولاً کمک می کند تا بفهمیم خطا در کجا پنهان است ...
- یا معجزات اتفاق می افتد، اما زاک اوما به نحوی به من کمک نکرد

من قبلاً فکر می کردم که یک "الکترو جادوگر" به من بگوید - "رفیق، شما باید فوراً فلان ضریب را اعمال کنید و همه چیز را در 7 ضرب کنید!!!" ... اما افسوس ... چنین چیزی وجود ندارد. ضرایب قابل توجهی که شما و تایید کردید متشکرم. قانون اهم باید حتی با وجود خطاهای اندازه گیری من، باز هم با توان های اعلام شده مطابقت داشته باشد...

خوب. یا 12 وات، یا به جای 10 ولت و 1 آمپر به بلندگو عرضه می شود - این بسیار بلند است!
پس من حتی نمی توانم تصور کنم که اگر 50 ولت به بلندگو اعمال شود، چه چیزی باید تولید کند

در هر صورت، از ایده ها، الگوریتم و زمان شما متشکرم...
در آینده نزدیک دوباره تلاش خواهم کرد تا با سازها به استودیو بروم و همه چیز را دوباره در آنجا امتحان کنم

ولادیمیر، شاید با ترتیب عدد در مقیاس ابزار اشتباه کردی. آیا برای اندازه گیری خروجی ULF از همان محدوده اندازه گیری هنگام اندازه گیری ولتاژ شبکه استفاده کردید؟

در پایان از کلیاچین بپرسید، زیرا قبلاً به او رسیده اید. او در این کارها یک گورو است و احتمالاً با خطاهای اندازه گیری مختلفی مواجه شده است.

روش های اندازه گیری. اندازه گیری فرکانس با مقایسه آن با فرکانس فرآیند تنظیم فرکانس، که به عنوان یک واحد در نظر گرفته می شود، انجام می شود (فرایند تنظیم فرکانس بسته به معیاری که آن را بازتولید می کند، می تواند یک مرجع، مثالی یا کاری باشد). این نوع اندازه گیری یکی از وظایف مهم فناوری اندازه گیری است. در الکترونیک، مهندسی رادیو، اتوماسیون و سایر صنایع مرتبط، سیگنال‌های طیف گسترده‌ای از فرکانس‌ها استفاده می‌شود - از کسری از هرتز تا هزاران گیگاهرتز.

روش های آنالوگ و دیجیتال اندازه گیری فرکانس وجود دارد. آنالوگروش یک روش اندازه گیری غیر مستقیم است که مبتنی بر مقایسه فرکانس اندازه گیری شده با فرکانس منبع دیگر (معمولاً مرجع) با استفاده از روش های اسیلوسکوپ، هتروداین و رزونانس است.

برای مقایسه، داشتن یک ژنراتور مرجع که دقت آن حداقل 5 برابر بیشتر از دقت منبع کنترل شده باشد و یک دستگاه برای مقایسه فرکانس ضروری است. اغلب چنین دستگاهی یک اسیلوسکوپ است.

برای اندازه گیری فرکانس هایی که مضربی از یک فرکانس شناخته شده هستند، استفاده کنید روش فیگور لیساجو.یک ولتاژ فرکانس شناخته شده فرکانس منبع مرجع به یک ورودی اسیلوسکوپ اعمال می شود (به عنوان مثال، ورودی X) , و ولتاژ فرکانس اندازه گیری شده fmeas - در دوم (به عنوان مثال، ورودی Y). فرکانس مولد مرجع تنظیم می شود تا زمانی که یک تصویر پایدار از ساده ترین شکل تداخل روی صفحه به دست آید: یک خط مستقیم، یک دایره یا یک بیضی. ظاهر یکی از این ارقام نشان دهنده برابری فرکانس ها است (نسبت fmeas:frev = 1:1). هنگامی که فرکانس ها با یکدیگر برابر نیستند، بلکه چند برابر هستند، ارقام پیچیده تری روی صفحه اسیلوسکوپ مشاهده می شود.

نسبت فرکانس به روش زیر تعیین می شود. دو خط مستقیم به صورت ذهنی از طریق تصویر شکل کشیده می شود: افقی و عمودی. نسبت عدد تیتقاطع یک خط افقی با یک شکل به یک عدد پتقاطع یک خط عمودی با یک شکل برابر است با نسبت فرکانس ارائه شده به ورودی کانال Y به فرکانس ارائه شده به ورودی کانال X:

برنج. 3.1

اگر فرکانس های مورد مقایسه چند برابر هستند، اما نسبت آنها زیاد است، استفاده کنید روش اسکن دایره ای با مدولاسیون روشنایی.یک ولتاژ مرجع frev به طور همزمان به هر دو ورودی اسیلوسکوپ با تغییر فاز 90 درجه اعمال می شود که با استفاده از شیفتر فاز به دست می آید. بهره هر دو کانال طوری تنظیم می شود که پرتو یک دایره روی صفحه می کشد. ولتاژ فرکانس اندازه گیری شده به کانال کنترل روشنایی عرضه می شود. فرکانس منبع مرجع تا زمانی تنظیم می شود که یک تصویر ثابت از یک دایره بریده بر روی صفحه به دست آید (شکل 3. 1). تعداد کمان های روشن یا فضاهای تاریک بین آنها به طور منحصر به فردی نسبت N = fmeas / frev را تعیین می کند (7:1 در شکل 3. 1).

اگر نسبت فرکانس‌های fmeas و frev کمی با یک عدد صحیح متفاوت باشد، یعنی fmeas = Nfrev Fp (فرکانس Fp نسبتاً کوچک است)، شکل می‌چرخد، و جهت چرخش علامت واگرایی فرکانس را نشان می‌دهد (آسانترین کار برای به صورت تجربی تعیین کنید، جهت چرخش را برای یک رابطه ثابت مشخص f 'meas > Nfo6p و f 'meas > Nfo6p تعیین کنید. درجه اختلاف (و خطای اندازه گیری فرکانس حاصل) را می توان به صورت زیر تعیین کرد: تعداد را بشمارید دقوس هایی که از یک خط شعاعی خاص روی صفحه در یک دوره زمانی ثابت عبور می کنند. سپس اختلاف Fp = d /t.

روش دیجیتال(روش شمارش گسسته) جایگاه غالبی را در فناوری اندازه گیری مدرن به خود اختصاص داده است. مزایای زیادی دارد: طیف بسیار گسترده ای از فرکانس ها که می توان با یک دستگاه اندازه گیری کرد (به عنوان مثال، از 10 هرتز تا 32 گیگاهرتز). دقت اندازه گیری بالا؛ دریافت خواندن به صورت دیجیتال؛ توانایی پردازش نتایج اندازه گیری با استفاده از رایانه و غیره.

برنج. 3.2

مسئله اندازه گیری فرکانس با استفاده از روش دیجیتال معکوس مسئله اندازه گیری دوره است. اگر هنگام اندازه گیری یک دوره، فاصله زمانی تی x = Tx با مُهر زمانی پر شد تی 0 , سپس هنگام اندازه گیری فرکانس بازه زمانی مرجع تی 0 با پالس هایی با نقطه پر می شود تی x = 1/ fایکس . برای انجام این کار، سیگنال مورد مطالعه به دنباله ای تناوبی از پالس های کوتاه تبدیل می شود، لحظات ظهور آنها با لحظات انتقال سیگنال سینوسی از طریق سطح صفر با مشتقی از همان علامت مطابقت دارد. بنابراین، دوره تکرار پالس برابر با دوره سیگنال مورد مطالعه است. از دو پالس فرکانس مرجع مجاور که با فاصله زمانی از هم جدا می شوند تی 0 , یک پالس بارق ایجاد می شود - یک دروازه موقت با مدت زمان t = T 0 . تعداد پالس هایی که وارد دروازه می شوند پ = t/Tایکس . بدیهی است فرکانس مورد نظر از رابطه fx = تعیین خواهد شد p/t.

اندازه گیری ها غیرمستقیم هستند. برای دریافت قرائت مستقیم، در فرکانس متر. بر اساس مداری با منطق سخت (بدون ریزپردازنده) ساخته شده است، مدت زمان گیت های موقت تنظیم می شود. تی = با،جایی که ص = 0; ± 1; ± 2; . . . (روی صفحه ابزار سوئیچ مدت زمان دروازه با کتیبه MEASUREMENT TIME نشان داده شده است). در p=0 (t = 1c) fx = n هرتز.

اگر تی== 1ms، سپس fx == پکیلوهرتز

فرکانس سنج دیجیتال.فرکانس متر دیجیتال مدرن دستگاه های چند منظوره هستند. آنها فرکانس سیگنال های سینوسی و پالس، دوره تکرار سیگنال ها، مدت زمان پالس ها، فواصل زمانی مشخص شده توسط دو پالس از منابع مشابه یا متفاوت، تغییرات فرکانس، نسبت دو فرکانس را اندازه گیری می کنند. آنها تعداد پالس های دریافتی در ورودی و غیره را می شمارند. در شکل نشان داده شده است. 3. نمودار بلوکی 3 به حالت اندازه گیری فرکانس اشاره دارد. عملکرد مدار به شرح زیر است.

یک سیگنال دوره ای، که فرکانس آن باید اندازه گیری شود، به ورودی دستگاه (معمولاً با حرف A مشخص می شود) عرضه می شود. پس از تقویت یا تضعیف در بلوک ورودی، سیگنال به شکل‌دهنده تغذیه می‌شود و در آنجا به دنباله‌ای از پالس‌ها با نرخ تکرار تبدیل می‌شود. fایکس . این پالس ها به ورودی 1 انتخابگر زمان عرضه می شوند و از آن به شمارنده عبور می کنند، اگر در ورودی 2 انتخابگر دارای یک پالس بارق است. پالس بارق از ولتاژ یک نوسان ساز کوارتز فرکانس بالا تولید می شود. از آنجایی که دوره سیگنال خروجی آن کوچک است، برای به دست آوردن مدت زمان مورد نیاز پالس بارق، یک تقسیم کننده فرکانس در مدار ارائه می شود (در پانل جلوی دستگاه به عنوان PERIOD MULTIPLIER تعیین شده است). تقسیم‌کننده مجموعه‌ای از دهه‌ها است که هر یک از آن‌ها سرعت تکرار پالس را 10 برابر کاهش می‌دهد. نسبت تقسیم qبستگی به تعداد دهه های گنجانده شده دارد. از یک توالی تناوبی پالس های تولید شده در خروجی تقسیم کننده، واحد اتوماسیون (مدار دروازه زمان) یک پالس بارق (دروازه زمانی) با مدت زمان تولید می کند. تی == تی 0 , به ورودی عرضه می شود 2 انتخابگر زمان و تعیین مدت زمان شمارش.

برنج. 3.3

بیایید روند را در نظر بگیریم اندازه گیری نسبت فرکانس Fx1 / Fx2 (Fx1 > Fx2). فرکانس بالاتر Fx1 به ورودی فرکانس‌سنج و فرکانس پایین‌تر Fx2 از طریق یک شکل‌دهنده اضافی به واحد اتوماسیون عرضه می‌شود (در این حالت، نوسان‌گر و تقسیم‌کننده کوارتز خاموش می‌شوند). پالس های با دوره Tx1 در طول دوره Tx2 از انتخابگر زمان عبور کرده و شمارش می شوند. تعداد پالس ها m = Tx2 / Tx1 = Fx1 / Fx2 . برای بهبود دقت اندازه گیری، فرکانس Fx2 از طریق یک تقسیم کننده عرضه می شود (فقط نوسانگر کریستالی خاموش است).

خطاهای اندازه گیری فرکانس مشابه خطاهایی است که در تحلیل اندازه گیری های بازه زمانی در نظر گرفته می شود.