數字頻率計

數字頻率計

信号頻率測量儀器
數字頻率計是采用數字電路制做成的能實現對周期性變化信号頻率測量的儀器。[1]頻率計主要用于測量正弦波、矩形波、三角波和尖脈沖等周期信号的頻率值。其擴展功能可以測量信号的周期和脈沖寬度。通常說的,數字頻率計是指電子計數式頻率計。
    中文名:數字頻率計 外文名:digital frequency meter 用途:測量正弦波等周期信号的頻率值 别稱:電子計數式頻率計 優點:測量迅速,精度高,顯示直觀

基本原理

測量頻率的方法有很多,按照其工作原理分為無源測量法、比較法、示波器法和計數法等。計數法在實質上屬于比較法,其中最常用的方法是電子計數器法。電子計數器是一種最常見、最基本的數字化測量儀器。

數字計數式頻率計能直接計數單位時間内被測信号的脈沖數,然後以數字形式顯示頻率值。這種方法測量精确度高、快速,适合不同頻率、不同精确度測頻的需要。電子計數器測頻有兩種方式:一是直接測頻法,即在一定閘門時間内測量被測信号的脈沖個數;二是間接測頻法,如周期測頻法。

由于數字電路的飛速發展和集成電路的普及,計數器的應用十分廣泛。利用電子技術器測量頻率具有精度高,顯示醒目直觀,測量迅速,以及便于實現測量過程自動化等一系列突出優點,所以該方法是目前最好的。

主要構成

頻率計主要由四個部分構成:輸入電路、時基(T)電路、計數顯示電路以及控制電路。

輸入電路:由于輸入的信号可以是正弦波,三角波。而後面的閘門或計數電路要求被測信号為矩形波,所以需要設計一個整形電路則在測量的時候,首先通過整形電路将正弦波或者三角波轉化成矩形波。在整形之前由于不清楚被測信号的強弱的情況。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。當輸入信号電壓幅度較大時,通過輸入衰減電路将電壓幅度降低。當輸入信号電壓幅度較小時,若前級輸入衰減為零時不能驅動後面的整形電路,則調節輸入放大的增益,被測信号得以放大。

時基和閘門電路:閘門電路是控制計數器計數的标準時間信号,被測信号的脈沖通過閘門進入計數器的個數就是由閘門信号決定的,閘門信号的精度很大程度上決定了頻率計的頻率測測量精度。當要求頻率測量精度高時,應使用晶體振蕩器通過分頻獲得。時基信号可由555定時器構成一個較穩定的多諧振蕩器,經整形分頻後,産生一個标準的時基信号,作為閘門開通的基準時間。被測信号通過閘門,作為計數器的時鐘信号。

計數顯示電路:在閘門電路導通的情況下,開始計數被測信号中有多少個上升沿。在計數的時候數碼管不顯示數字。當計數完成後,此時要使數碼管顯示計數完成後的數字。

控制電路:控制電路裡面要産生計數清零信号和鎖存控制信号。

被測信号經整形後變為脈沖信号(矩形波或者方波),送入閘門電路,等待時基信号的到來。時基信号有555定時器構成一個較穩定的多諧振蕩器,經整形分頻後,産生一個标準的時基信号,作為閘門開通的基準時間。被測信号通過閘門,作為計數器的時鐘信号,計數器即開始記錄時鐘的個數,這樣就達到了測量頻率的目的。

優點用途

在電子技術領域,頻率是一個最基本的參數。數字頻率計作為一種最基本的測量儀器以其測量精度高、速度快、操作簡便、數字顯示等特點被廣泛應用。許多物理量,例如溫度、壓力、流量、液位、PH值、振動、位移、速度等通過傳感器轉換成信号頻率,可用數字頻率計來測量。尤其是将數字頻率計與微處理器相結合,可實現測量儀器的多功能化、程控化和智能化.随着現代科技的發展,基于數字式頻率計組成的各種測量儀器、控制設備、實時監測系統已應用到國際民生的各個方面。

舉例

若在一定時間間隔T内測得這個周期性信号的重複變化次數N,則其頻率可表示為f=N/T。其中脈沖形成電路的作用是将被測信号變成脈沖信号,其重複頻率等于被測頻率fx。時間基準信号發生器提供标準的時間脈沖信号,若其周期為1s,則門控電路的輸出信号持續時間亦準确地等于1s。閘門電路由标準秒信号進行控制,當秒信号來到時,閘門開通,被測脈沖信号通過閘門送到計數譯碼顯示電路。秒信号結束時閘門關閉,計數器停止計數。由于計數器計得的脈沖數N是在1秒時間内的累計數,所以被測頻率fx=NHz。

相關詞條

相關搜索

其它詞條