頻率計(jì)的原理

頻率計(jì)又稱為頻率計(jì)數(shù)器，是一種專門對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。頻率計(jì)主要由四個(gè)部分構(gòu)成:時(shí)基(T)電路、輸入電路、計(jì)數(shù)顯示電路以及控制電路。

頻率，即是信號(hào)周期的倒數(shù)，也就是說，信號(hào)每單位時(shí)間完成周期的個(gè)數(shù)，一般取一秒為基本單位時(shí)間。

測(cè)量方法

測(cè)量頻率的方法有很多，按照其工作原理分為無源測(cè)頻法、比較法、示波器法和計(jì)數(shù)法等。計(jì)數(shù)法在實(shí)質(zhì)上屬于比較法，其中最常用的方法是電子計(jì)數(shù)器法。電子計(jì)數(shù)器是一種最常見、最基本的數(shù)字化測(cè)量?jī)x器。

無源測(cè)頻法主要包括諧振法、電橋法和頻率-變換電壓法等方法。

2). 電橋法

凡是平衡條件與頻率有關(guān)的任何電橋都可用來測(cè)頻，但要求電橋的頻率特性盡可能尖銳。

測(cè)頻電橋的種類很多，常用的有文氏電橋、諧振電橋和雙T電橋，部分內(nèi)容參看有關(guān)書籍。

3). 頻率-電壓變換法

頻率-電壓變換法測(cè)頻就是先把頻率變換為電壓或電流，然后以頻率刻度的電壓表或電流表來指示被測(cè)頻率。

有源比較測(cè)頻法主要包括拍頻法和差頻法。

1).拍頻法

拍頻法是將被測(cè)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)線性元件(如耳機(jī)、電壓表)直接進(jìn)行疊加來實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量的，拍頻法通常只用于音頻的測(cè)量，而不宜用于高頻測(cè)量。

2).差頻法

差頻法是利用非線性器件和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行差頻變換來實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量。高頻段測(cè)頻常用差頻法測(cè)量。

示波法

主要分為李沙育圖形法和周期法。

在示波器上根據(jù)李沙育圖形或信號(hào)波形的周期個(gè)數(shù)進(jìn)行測(cè)頻。這種方法的測(cè)量頻率范圍從音頻到高頻信號(hào)皆可。計(jì)數(shù)法

直接計(jì)數(shù)單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)信號(hào)的脈沖數(shù)，然后以數(shù)字形式顯示頻率值。這種方法測(cè)量精確度高、快速，適合不同頻率、不同精確度測(cè)頻的需要。電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻有兩種方式:一是直接測(cè)頻法，即在一定閘門時(shí)間內(nèi)測(cè)量被測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù);二是間接測(cè)頻法，如周期測(cè)頻法。

由于數(shù)字電路的飛速發(fā)展和集成電路的普及，計(jì)數(shù)器的應(yīng)用十分廣泛。利用電子技術(shù)器測(cè)量頻率具有精度高，顯示醒目直觀，測(cè)量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程自動(dòng)化等一系列突出優(yōu)點(diǎn)，所以該方法是目前最好的。

基本原理

頻率計(jì)最基本的工作原理為:當(dāng)被測(cè)信號(hào)在特定時(shí)間段T內(nèi)的周期個(gè)數(shù)為N時(shí)，則被測(cè)信號(hào)的頻率f=N/T(如右圖所示)。

在一個(gè)測(cè)量周期過程中，被測(cè)周期信號(hào)在輸入電路中經(jīng)過放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門的一個(gè)輸入端。主門的另外一個(gè)輸入端為時(shí)基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。在閘門脈沖開啟主門的期間，特定周期的窄脈沖才能通過主門，從而進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的顯示電路則用來顯示被測(cè)信號(hào)的頻率值，內(nèi)部控制電路則用來完成各種測(cè)量功能之間的切換并實(shí)現(xiàn)測(cè)量設(shè)置。

應(yīng)用范圍

在傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器中，示波器在進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)測(cè)量精度較低，誤差較大。頻譜儀可以準(zhǔn)確的測(cè)量頻率并顯示被測(cè)信號(hào)的頻譜，但測(cè)量速度較慢，無法實(shí)時(shí)快速的跟蹤捕捉到被測(cè)信號(hào)頻率的變化。正是由于頻率計(jì)能夠快速準(zhǔn)確的捕捉到被測(cè)信號(hào)頻率的變化，因此，頻率計(jì)擁有非常廣泛的應(yīng)用范圍。

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，頻率計(jì)被廣泛的應(yīng)用在產(chǎn)線的生產(chǎn)測(cè)試中。頻率計(jì)能夠快速的捕捉到晶體振蕩器輸出頻率的變化，用戶通過使用頻率計(jì)能夠迅速的發(fā)現(xiàn)有故障的晶振產(chǎn)品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，頻率計(jì)被用來對(duì)各種電子測(cè)量設(shè)備的本地振蕩器進(jìn)行校準(zhǔn)。

在無線通訊測(cè)試中，頻率計(jì)既可以被用來對(duì)無線通訊基站的主時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，還可以被用來對(duì)無線電臺(tái)的跳頻信號(hào)和頻率調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析。

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審核編輯 黃宇