Частотомер — это электронный прибор или его компонент , который используется для измерения частоты . Частотомер обычно измеряет количество циклов колебаний или импульсов в секунду в периодическом электронном сигнале . Такой прибор иногда называют частотомером , особенно китайского производства. [ необходима цитата ]
Большинство счетчиков частоты работают с использованием счетчика , который накапливает количество событий, происходящих в течение определенного периода времени. После заданного периода, известного как время ворот (например, 1 секунда), значение в счетчике передается на дисплей, и счетчик сбрасывается на ноль. Если измеряемое событие повторяется с достаточной стабильностью, а частота значительно ниже частоты используемого тактового генератора, разрешение измерения можно значительно улучшить, измеряя время, необходимое для всего количества циклов, а не подсчитывая количество полных циклов, наблюдаемых в течение заданной продолжительности (часто называемое обратной техникой ) . Внутренний генератор , который обеспечивает сигналы времени, называется временной базой и должен быть откалиброван очень точно.
Если событие, которое нужно подсчитать, уже находится в электронной форме, достаточно простого взаимодействия с прибором. Более сложные сигналы могут потребовать некоторой обработки, чтобы сделать их пригодными для подсчета. Большинство счетчиков частот общего назначения будут включать в себя некоторую форму усилителя , фильтрации и формирования схем на входе. Технология DSP , управление чувствительностью и гистерезис — это другие методы повышения производительности. Другие типы периодических событий, которые по своей природе не являются электронными, необходимо будет преобразовать с помощью какой-либо формы преобразователя . Например, механическое событие можно организовать так, чтобы оно прерывало световой луч, а счетчик сделать так, чтобы он подсчитывал полученные импульсы.
Частотомеры, предназначенные для радиочастот (РЧ), также распространены и работают по тем же принципам, что и счетчики более низких частот. Часто они имеют больший диапазон до переполнения. Для очень высоких ( СВЧ ) частот многие конструкции используют высокоскоростной предварительный делитель , чтобы понизить частоту сигнала до точки, где может работать обычная цифровая схема. Дисплеи на таких приборах учитывают это, поэтому они по-прежнему отображают правильное значение. Счетчики микроволновой частоты в настоящее время могут измерять частоты почти до 56 ГГц . Выше этих частот измеряемый сигнал объединяется в смесителе с сигналом от локального генератора , создавая сигнал на разностной частоте, которая достаточно низкая для непосредственного измерения.
Точность счетчика частоты сильно зависит от стабильности его временной базы. Временная база очень чувствительна, как стрелки часов, и может быть изменена движением, помехами или даже дрейфом из-за возраста, что означает, что она может «тикать» неправильно. Это может привести к тому, что показание частоты, применительно к временной базе, будет казаться выше или ниже фактического значения. Высокоточные схемы используются для генерации временных баз в целях приборостроения, обычно с использованием кварцевого генератора в герметичной камере с контролируемой температурой, известной как кварцевый генератор с контролируемой температурой или кристаллическая печь .
Для более точных измерений можно использовать внешний опорный генератор частоты, привязанный к очень высокостабильному генератору, например, к рубидиевому генератору с дисциплиной GPS . Если частота не должна быть известна с такой высокой степенью точности, можно использовать более простые генераторы. Также можно измерить частоту, используя те же методы в программном обеспечении во встроенной системе . Например, центральный процессор (ЦП) может быть настроен на измерение собственной частоты работы, при условии, что у него есть некоторая опорная временная база для сравнения.
Точность часто ограничивается доступным разрешением измерения. Разрешение одного отсчета обычно пропорционально частоте генератора временной развертки и времени стробирования. Улучшенное разрешение может быть получено несколькими методами, такими как передискретизация /усреднение. [1] [2]
Кроме того, точность может быть значительно снижена из-за джиттера измеряемого сигнала. Эту ошибку можно уменьшить с помощью методов передискретизации/усреднения.
Интерфейсы ввода-вывода позволяют пользователю отправлять информацию на частотомер и получать информацию от частотомер. Обычно используемые интерфейсы включают RS-232 , USB , GPIB и Ethernet . Помимо отправки результатов измерений, счетчик может уведомлять пользователей о превышении определенных пользователем пределов измерений. Общими для многих счетчиков являются команды SCPI, используемые для управления ими. Новой разработкой является встроенное управление на основе локальной сети через Ethernet с графическим интерфейсом пользователя . Это позволяет одному компьютеру управлять одним или несколькими приборами и устраняет необходимость писать команды SCPI.
