6-3. ПРИБОРЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ

В электронных аналоговых частотомерах применяются в основном два способа измерения частоты. Первый, используемый в области звуковых частот, основан на формировании импульсов, имеющих постоянную площадь, ограниченную кривой импульса тока и осью времени на диаграмме. Частота этих импульсов

Рис. 6-12. Структурная схема преобразователя частоты в напряжение

должна быть равна частоте измеряемого сигнала. Среднее значение напряжения этих импульсов пропорционально измеряемой частоте. Известны схемы измерительных преобразователей частоты в напряжение (ПЧН), реализующие этот способ. Такие преобразователи применяют как в измерительных информационных системах, так и в электронных частотомерах, в которых на выходе ПЧН устанавливают магнитоэлектрический измерительный механизм. Упрощенная схема преобразователя с использованием перезаряда конденсатора показана на рис. 6-12, где — формирователь импульсов постоянной длительности с частотой входного сигнала — источник стабильного напряжения В — переключатель, С — конденсатор; — нагрузка, в качестве которой, в частности, может быть использован магнитоэлектрический измерительный механизм. Выходные импульсы формирователя управляют работой переключателя В, поочередно подключая его к ИСН и к нагрузке Если постоянные времени цепей заряда и разряда конденсатора подобраны так, что он практически полностью успевает зарядиться от ИСН и разрядиться на то среднее значение выходного напряжения будет где — заряд конденсатора, отдаваемый в нагрузку при каждом импульсе.

Этот принцип положен в основу частотомера типа Ф 5043, имеющего верхний предел измерений и класс точности 0,5.

В основе второго, резонансного, способа измерения лежит сравнение частоты колебаний исследуемого источника с собственной частотой колебаний резонансного контура (рис. 6-13). Источник напряжения и неизвестной частоты может быть непосредственно включен в колебательный контур или связан с ним через элемент связи М. Источник напряжения измеряемой частоты является источником ЭДС в контуре. Изменяя емкость

Рис. 6-13. Функциональная схема резонансного преобразователя частоты в напряжение

Рис. 6-14. (см. скан) Структурная схема (а) и временная диаграмма сигналов (б) преобразователя фазы в напряжение

конденсатора С, можно по показаниям индикатора резонанса ИР настроить контур в резонанс, при котором При известной индуктивности контура шкала конденсатора С градуируется в единицах частоты. Резонансные частотомеры используют, как правило, для измерений в области высоких частот.

Измерительные преобразователи фазы в напряжение могут быть построены по принципу формирования прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна измеряемой фазе. На рис. 6-14 показана упрощенная схема и диаграмма, поясняющая работу такого преобразователя. Схема содержит два формирователя импульсов вырабатывающих короткие импульсы в моменты перехода напряжений через нуль от отрицательных значений к положительным. Сформированные импульсы управляют электронным ключом который замыкается при поступлении импульса от и размыкается при поступлении импульса от . В результате этого на нагрузке выделяются импульсы длительностью и амплитудой Среднее значение напряжения этих импульсов