Frekvenčni števec - namen, vrste, značilnosti uporabe
Za določanje frekvenc periodičnih signalov in za identifikacijo harmoničnih komponent spektrov se uporabljajo posebne radijske merilne (in električne) merilne naprave, imenovane frekvenčni metri.
Danes obstajata dve vrsti frekvenčnih števcev glede na metodo merjenja: analogni (za neposredno oceno frekvence) in primerjalne naprave (ki vključujejo: elektronsko štetje, heterodinske, resonančne itd.).
Analogni so primerni za proučevanje sinusnih nihanj, heterodinski, resonančni in vibracijski - za merjenje harmoničnih komponent signala, elektronsko štetje in kondenzator - za določanje frekvenc diskretnih dogodkov.
Glede na vrsto konstrukcije so lahko merilniki frekvence nameščeni na plošči, prenosni ali stacionarni - vrsta konstrukcije je odvisna od področja uporabe določene naprave.
Analogni kazalni frekvenčni števec
Analogni analogni merilnik frekvence se nanaša na elektromehanske merilne naprave in deluje na principu magnetoelektričnega, elektromagnetnega oz. elektrodinamični sistem.
Delovanje takšne naprave temelji na odvisnosti modula impedance sestavljenega merilnega vezja od parametrov toka, ki teče skozi njega. Merilno vezje naprave je sestavljeno iz frekvenčno odvisnih in frekvenčno neodvisnih uporov.
Torej se na roko proporcionalnega instrumenta pošljejo različni signali: izmerjeni tok se na eno roko napaja skozi frekvenčno neodvisno vezje, na drugo pa preko frekvenčno odvisno vezje. Posledično je igla naprave postavljena v tak položaj, da bodo magnetni tokovi tokov skozi obe kraki našli ravnotežje.
Primer frekvenčnega števca, ki deluje na tem principu, je sovjetski M800 za merjenje trenutnih frekvenc v območju od 900 do 1100 Hz v shemah mobilnih in stacionarnih objektov. Poraba energije naprave je 7 W.
Merilnik frekvence Reed Reed
Reed frekvenmeter ima na lestvici niz plošč v obliki elastičnih jeklenih jezičkov, vsak od jezičkov pa ima svojo resonančno frekvenco mehanskega nihanja. Resonančne vibracije jezdeka se vzbujajo z delovanjem izmeničnega magnetnega polja elektromagneta.
Ko analizirani tok teče skozi elektromagnetno vezje, začne jeziček z najbližjo resonančno frekvenco frekvenci toka nihati z največjo amplitudo. Frekvenca resonančnega nihanja vsakega jezička se odraža na skali naprave. Vizualna indikacija je torej zelo jasna.
Primer frekvenmetra z vibrirajočim jezičkom je instrument B80, ki se uporablja za merjenje frekvence v izmeničnih tokokrogih.Frekvenčno območje je od 48 do 52 Hz, poraba frekvencmetra je 3,5 W.
Merilnik frekvence kondenzatorja
Danes lahko najdete kondenzatorske merilnike frekvence za območja od 10 Hz do 10 MHz. Načelo delovanja teh naprav temelji na izmeničnem procesu polnjenja in praznjenja kondenzatorja. Kondenzator se polni z baterijo, nato pa se izprazni v elektromehanskem sistemu.
Hitrost ponavljanja polnjenja in praznjenja sovpada s frekvenco preiskovanega signala, saj izmerjeni signal sam določa preklopni impulz. Vemo, da naboj CU teče v enem delovnem ciklu, zato je tok, ki teče skozi magnetoelektrični sistem, sorazmeren s frekvenco. Tako so amperi sorazmerni s herci.
Primer merilnika frekvence kondenzatorja z 21 merilnimi območji je naprava F5043, ki se uporablja za prilagajanje nizkofrekvenčne opreme. Najmanjša merljiva frekvenca je 25 Hz, največja 20 kHz. Poraba naprave v delovnem načinu — ne več kot 13 W.
Frekvenčni števec heterodin
Heterodinski merilniki frekvence so uporabni za nastavitev in vzdrževanje oddajnikov, za merjenje nosilnih frekvenc moduliranih signalov. Frekvenca preiskovanega signala se primerja s frekvenco lokalnega oscilatorja (pomožnega nastavljivega oscilatorja), dokler ni dosežen ničelni ritem.
Ničelni utripi kažejo na sovpadanje frekvence preiskovanega signala s frekvenco lokalnega oscilatorja. Primer časovno preizkušenega heterodinskega merilnika frekvence je cev "Ch4-1 Wave Meter", ki se uporablja za kalibracijo CW oddajnikov in sprejemnikov. Območje delovanja naprave je od 125 kHz do 20 MHz.
Merilnik resonančne frekvence
Frekvenca nastavljivega resonatorja se primerja s frekvenco signala, ki se testira. Resonator je nihajno vezje, resonator z votlino ali četrtvalovni segment. Preiskovani signal gre v resonator, iz izhoda resonatorja pa gre signal v galvanometer.
Največji odčitki galvanometra kažejo najboljše ujemanje naravne frekvence resonatorja s frekvenco proučevanega signala. Operater krmili resonator s številčnico. V nekaterih modelih resonančnih merilnikov frekvence se za povečanje občutljivosti uporabljajo ojačevalniki.
Primer resonančnega frekvenčnega števca je naprava Ch2-33, zasnovana za uglaševanje sprejemnikov in oddajnikov s frekvencami zveznih in impulzno moduliranih signalov od 7 do 9 GHz. Poraba naprave ni večja od 30 vatov.
Elektronski števec frekvenc
Elektronski frekvenčni števec preprosto prešteje število impulzov. Preštete impulze tvorijo vhodna vezja iz periodičnega signala poljubne oblike. V tem primeru je interval odštevanja nastavljen na podlagi kristalnega oscilatorja naprave. Tako je elektronski frekvenčni števec primerjalna naprava, katere natančnost je odvisna od kakovosti standarda.
Elektronski frekvenčni števci za štetje so zelo vsestranske naprave, odlikujejo jih široka merilna frekvenčna območja in visoka natančnost. Merilno območje instrumenta Ch3-33 je na primer od 0,1 Hz do 1,5 GHz, natančnost pa je 0,0000001. Razpoložljive izmerjene frekvence se zaradi uporabe delilnikov v sodobnih napravah povečajo na desetine gigahercev.
Na splošno so elektronski frekvenčni števci najpogostejše in najbolj iskane profesionalne naprave za ta namen.Omogočajo ne le merjenje frekvenc, ampak vam omogočajo tudi iskanje trajanja impulzov in intervalov med njimi ter celo izračun razmerja med frekvencami, da ne omenjamo štetja impulzov.