Частотомер — это электронный прибор или его компонент , который используется для измерения частоты . Частотомеры обычно измеряют количество циклов колебаний или импульсов в секунду в периодическом электронном сигнале . Такой прибор иногда называют цимометром , особенно китайского производства. [ нужна цитата ]
Большинство счетчиков частоты работают с использованием счетчика , который накапливает количество событий, произошедших за определенный период времени. По истечении заданного периода, известного как время ворот (например, 1 секунда), значение счетчика переносится на дисплей, и счетчик сбрасывается на ноль. Если измеряемое событие повторяется с достаточной стабильностью и частота значительно ниже частоты используемого тактового генератора, разрешение измерения может быть значительно улучшено путем измерения времени, необходимого для полного числа циклов, а не подсчета количество полных циклов, наблюдаемых в течение заранее установленной продолжительности (часто называемое методом взаимного обмена ). Внутренний генератор , который выдает сигналы времени, называется временной разверткой и должен быть откалиброван очень точно.
Если событие, подлежащее подсчету, уже представлено в электронной форме, все, что требуется, — это простое взаимодействие с прибором. Более сложные сигналы могут нуждаться в некоторой обработке, чтобы сделать их пригодными для подсчета. Большинство частотомеров общего назначения включают в себя на входе те или иные схемы усилителя , фильтрации и формирования сигнала. Технология DSP , контроль чувствительности и гистерезис — это другие методы улучшения производительности. Другие типы периодических событий, которые по своей природе не являются электронными, необходимо будет преобразовывать с использованием преобразователя той или иной формы . Например, можно организовать механическое событие для прерывания светового луча, а счетчик — для подсчета полученных импульсов.
Частотомеры, предназначенные для радиочастот (РЧ), также распространены и работают по тем же принципам, что и более низкие частотные счетчики. Часто у них есть больший диапазон, прежде чем они переполнятся. Для очень высоких ( микроволновых ) частот во многих конструкциях используется высокоскоростной прескалер , позволяющий снизить частоту сигнала до уровня, при котором могут работать обычные цифровые схемы. Дисплеи таких приборов учитывают это и по-прежнему отображают правильное значение. СВЧ-частотомеры в настоящее время могут измерять частоты почти до 56 ГГц . Выше этих частот измеряемый сигнал объединяется в смесителе с сигналом гетеродина , создавая сигнал на разностной частоте, которая достаточно низка, чтобы ее можно было измерить напрямую.
Точность частотомера сильно зависит от стабильности его временной развертки. Временная шкала очень тонкая, как стрелки часов, и может быть изменена в результате движения, помех или даже смещения из-за возраста, что означает, что она может «тикать» неправильно. Из-за этого показание частоты по отношению к временной развертке может оказаться выше или ниже фактического значения. Высокоточные схемы используются для генерации временной развертки для измерительных целей, обычно с использованием кварцевого генератора в герметичной камере с контролируемой температурой, известного как кварцевый генератор с печным управлением или кристаллическая печь .
Для более точных измерений можно использовать внешний источник опорной частоты, привязанный к генератору с очень высокой стабильностью, например рубидиевому генератору с поддержкой GPS . Там, где частоту не нужно знать с такой высокой степенью точности, можно использовать более простые генераторы. Также возможно измерить частоту, используя те же методы в программном обеспечении встроенной системы . Например, центральный процессор (ЦП) может быть настроен на измерение собственной частоты работы при условии, что у него есть некоторая эталонная временная база для сравнения .
Точность часто ограничивается доступным разрешением измерения. Разрешение одиночного счета обычно пропорционально частоте генератора временной развертки и времени стробирования. Улучшенное разрешение можно получить с помощью нескольких методов, таких как передискретизация /усреднение. [1] [2]
Кроме того, точность может значительно ухудшиться 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 частотомера. Обычно используемые интерфейсы включают RS-232 , USB , GPIB и Ethernet . Помимо отправки результатов измерений, счетчик может уведомлять пользователей о превышении установленных пользователем пределов измерения. Общим для многих счетчиков являются команды SCPI , используемые для их управления. Новой разработкой является встроенное управление по локальной сети через Ethernet в сочетании с графическим интерфейсом пользователя. Это позволяет одному компьютеру управлять одним или несколькими приборами и устраняет необходимость написания команд SCPI.
