Частотомер
Частотомер — это прибор, который отображает периодического электрического частоту сигнала . В прошлом использовались различные типы механических частотомеров, но с 1970-х годов они почти повсеместно были заменены цифровыми частотомерами .
Низкочастотные системы
[ редактировать ]Вибрационные герконовые счетчики
[ редактировать ]Одной из самых основных форм частотомера является вибрирующий геркон или настроенный геркон . Он состоит из катушки электромагнита, несущей сигнал, расположенной рядом с концом настроенного металлического язычка или устройства типа камертона . Когда сигнал проходит через катушку, он создает магнитное поле с частотой выборки, которое толкает и притягивает трость, небольшой кусок металла или подключенный к нему магнит. Трость имеет форму, способную вибрировать на определенной частоте, и если сигнал в магните близок к ней, он начнет вибрировать. [1] Несколько язычков можно разместить на одном электромагните с помощью различных механических соединений, а частоту сигнала можно определить, увидев, какой язычок вибрирует больше всего. [2]
Подобные системы, « герконовые приемники », также использовались в ранних радиоуправления системах ; когда трость вибрировала с достаточной амплитудой, это вызывало замыкание электрического контакта и срабатывание органов управления. [3]
Системы перемещения игл
[ редактировать ]Более совершенные системы относились к отклоняющему типу и обычно использовались для измерения низких частот, но могли использоваться и для частот до 900 Гц. Существует два распространенных типа: измеритель резонансной частоты BTH и частотомер Weston . Оба используют электрический резонанс для создания магнитного поля для перемещения указателя, различаясь точной конструкцией.
Счетчик BTH, названный в честь британской компании тяжелой промышленности Thomson-Houston , состоит из магнитной катушки, подключенной к входному сигналу. Через центр магнита проходит железный сердечник, который выходит за конец катушки и изогнут и сужается примерно как сабля . На другом конце сердечника находится вторая катушка, которой разрешено перемещаться ближе или дальше от фиксированной входной катушки. Эта подвижная катушка соединена с конденсатором для создания LC-цепи, настроенной на определенную частоту. [4]
Поскольку железный сердечник проходит через подвижную катушку, а сердечник имеет коническую форму, индуктивность LC-цепи изменяется по мере того, как катушка приближается или удаляется от катушки с фиксированным входом. Когда на входную катушку подается сигнал, подвижная катушка воспринимает силу, направленную к входной катушке или от нее, и начинает двигаться до тех пор, пока результирующий резонанс LC+сердечника не станет той же частоты, что и входной сигнал. Обычно подвижная катушка подвешивается на шарнире над ней, поэтому линейное движение вдоль сердечника заставляет катушку и прикрепленный к ней указатель вращаться по циферблату. [5]
Частотомер Вестона также использует настроенные цепи, но в этом случае относительная индуктивность между двумя такими цепями создает движение измерителя. В системе используются катушки с открытым центром, в которых расположена подвижная часть счетчика. Каждая катушка имеет партнера, который электрически соединен так, что результирующее поле между ними однородно, как в соленоиде . Используются две такие парные катушки, расположенные под прямым углом так, что полученная сборка выглядит как решетка #, если смотреть сбоку. [6]
Одна из пар катушек подключена к индукторам и резисторам, а вторая не имеет индукторов. Это приводит к изменению тока на стороне индуктора по мере отклонения частоты сигнала от выбранной базовой частоты, в то время как поле во втором наборе катушек не изменяется. Это приводит к тому, что токи в двух наборах петель изменяются по отношению друг к другу, а также к результирующему магнитному полю между ними. Небольшой магнит, вставленный в открытый центр, поворачивается, выравниваясь с результирующим полем. [7]
Радиочастотные системы
[ редактировать ]Раньше счетчики с механическими дисплеями были ограничены частотами порядка 1000 Гц, хотя были известны примеры и с более высокими частотами. Для радиочастотных сигналов эти системы, как правило, реагировали слишком медленно, и были введены новые счетчики.
Абсорбционный волномер
[ редактировать ]Абсорбционный волномер представляет собой простую систему, состоящую из одной перестраиваемой LC-цепи и отдельного вольтметра или амперметра. Пользователь настраивает LC-цепь, обычно через переменный конденсатор, до тех пор, пока напряжение в цепи внезапно не упадет. Это указывает на то, что локальная LC-цепь настроена на частоту, равную частоте тестируемого сигнала, после чего она начинает поглощать энергию сигнала и вызывать падение тока в цепи.
Волномер полостного поглощения
[ редактировать ]Уникальная форма абсорбционного волномера, разработанная в 1960-х годах для использования с микроволновыми системами или другими коротковолновыми источниками. В отличие от других конструкций, волномер с полостным поглощением имеет механическую природу. [8]
Система состоит из цилиндрического контейнера с внутренним поршнем, который перемещается вверх и вниз внутри цилиндра. Положение обычно контролируется винтом в верхней части устройства или, альтернативно, сам цилиндр образует винт, который перемещает поршень вверх и вниз при его вращении. Их иногда называли «автоматами для жевательной резинки» из-за их общей формы. [8]
Тестируемый сигнал подается через волновод на одной стороне устройства под поршнем, а детектор микроволновой мощности подключается к другому волноводу на противоположной стороне. Затем пользователь поворачивает регулятор до тех пор, пока выходное напряжение внезапно не упадет. Это происходит, когда размеры полости кратны длине волны микроволнового излучения, и она начинает резонировать. Это приводит к тому, что часть сигнала рассеивается в резонаторе, снижая выходной сигнал. [8]
Гетеродинные счетчики
[ редактировать ]
Гетеродин — это сигнал, который создается посредством смеси двух других сигналов. Выходной сигнал представляет собой разность двух сигналов, обычно на совершенно другой частоте, чем входные. Простой пример гетеродинирования используется для настройки фортепиано ; камертон используется для получения заведомо хорошей частоты, а затем соответствующая клавиша на пианино застревает. Два сигнала смешиваются, и слышимое «ваа-ваа» или «биение» можно услышать на гораздо более низкой частоте, часто в несколько герц. Затем струна фортепиано регулируется до тех пор, пока биение не исчезнет, что означает, что две частоты (почти) равны.
Эту же систему можно использовать для измерения неизвестной радиочастоты. В этом случае камертон заменяется небольшим радиопередатчиком — гетеродином (ГГ), настроенным на частоту, близкую к измеряемой. Пока они находятся относительно близко, результирующий гетеродинный сигнал будет слышен. Затем пользователь может изменять частоту своего радиоприемника LO до тех пор, пока звуковой сигнал не исчезнет, точно так же, как при настройке фортепиано. Тогда неизвестная частота равна частоте их гетеродина, которую обычно можно считать с помощью шкалы настройки. В качестве альтернативы частота биений может быть передана в один из указанных выше частотомеров, что позволяет точно настроить тюнер, проверяя движение шкалы.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]Цитаты
[ редактировать ]- ^ Бакши, Бакши и Бакши 2008 , стр. 2.73, 2.74.
- ^ «Частотомер братьев Эллиотт» .
- ^ Джадд, ФК (2013). Радиоуправление моделями кораблей, лодок и самолетов . п. 13. ISBN 9781447489580 .
- ^ Бакши, Бакши и Бакши 2008 , с. 2,75.
- ^ Бакши, Бакши и Бакши 2008 , с. 2.76.
- ^ Бакши, Бакши и Бакши 2008 , с. 2.77.
- ^ Бакши, Бакши и Бакши 2008 , стр. 2.77, 2.78.
- ^ Jump up to: а б с УофТ .
Библиография
[ редактировать ]- Бакши, Удай; Бакши, Аджай; Бакши, Кшитиджа (2008). Электрические измерения и измерительные приборы . Технические публикации. ISBN 9788184314380 .
- «Частотомер HP 536A» (PDF) . Кафедра физики Университета Торонто .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
