1. 頻率測量的方法
頻率測定方式:
(1)常見的測量頻率的方法包括擴展閱讀:
物理中頻率的基本單位是赫茲(Hz),簡稱赫,也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或吉赫(GHz)做單位。1kHz=1000Hz,1MHz=1000000Hz,1GHz=1000MHz。
為了定量分析物理學上的頻率,勢必涉及頻率測量。
頻率測量一般原理,是通過相應的感測器,將周期變化的特性轉化為電信號,再由電子頻率計顯示對應的頻率,如工頻、聲頻、振動頻率等。除此之外,還有應用多普勒效應原理,對聲頻的測量。
2. 頻率測量有哪三種方法
1,數字示波器有5-6位頻率計,調出即可。 2,測量菜單中也有頻率測量。 3,模擬示波器,讀出周期,算倒數。
振動頻率是指機械部件振盪的速率,振動頻率越高,振盪越快。振動頻率可以通過數振動部件在每秒中的振盪循環數來確定其頻率。對振動頻率的測量方法,主要是用比較法和直接讀數法兩種。
(一)比較法
比較法測量振動頻率就是用同類的已知量頻率與被測的未知量頻率進行比較,從而確定被測頻率的大小。常用的方法有以下幾種:
1、李薩育圖形法
李薩育圖形法測量振動頻率的原理是把已知頻率的電信號和被測振動通過機電轉換裝置(測振感測器)轉換的未知頻率的電信號輸出,經過放大器輸入到示波器的z軸,示波器的Y軸接信號發生器的已知頻率信號,這時在示波器熒光屏上就會出現一個圖形,這就是李薩育圖形。如果被測振動頻率與信號發生器的頻率不相同時,圖形就會變化不定。如果調整信號發生器的頻率使其與被測振動頻率成整數倍時,示波器上就會出現穩定的圖形,然後再根據圖形的形狀來確定未知振動的頻率值。
用李薩育圖形法測頻率,其測量精度取決於信號發生器頻率指示精度以及圖形穩定性程度。因此,用這種方法測量振動頻率要求示波器和振盪器的工作頻率范圍要大於被測振動頻率范圍,在測量中要注意把圖形調穩定後再讀數。
2、錄波比較法
錄波比較法是通過感測器將被測機械振動轉換成電信號,經過適當的放大後接到記錄儀器上,在刻有標准時標和幅度大小的記錄紙上,把振動的波形記錄下來,然後以一定時標內記錄的波形數來確定振動頻率。這種方法在工程測量中較為常見。
3、閃光測頻法
閃光測頻法是用閃光儀來測量頻率。閃光儀主要由一個頻率可調的電脈沖發生器和一閃光燈組成。脈沖電流使燈泡按已知頻率閃光來照亮振動物體,如果閃光頻率正好和物體的振動頻率一樣時,當物體每次被照亮,振動物體正好振動到同一位置,看起來就好像物體不振動了,這時從閃光儀上讀出的閃光頻率就是振動物體的振動頻率。
(二)直接讀數法
用直接讀數法測定物體振動頻率一般有兩種方法:一種是用指針式的頻率表;另一種是用數字式的頻率計。這兩種方法的共同特點是把被測的機械信號轉換為電信號,然後再經過放大指示出來。隨著晶體管和集成電路器件的不斷發展,目前多數採用數字式頻率計來測量頻率。這種方法具有測量精度高、穩定性能好等優點。在使用數字頻率計測量頻率時應注意阻抗匹配,應保證感測器的輸出信號一定要大於數字式頻率計的觸發信號。如果感測器的輸出信號太小,則應在感測器與頻率計之間加一放大器,信號通過放大器放大後再送入數字式頻率計,否則頻率計就不能正常工作,即使有指示也不準確。除此之外,還要注意當振動波形失真太大時,要濾波後再調頻。
在機械設備中,每一個運動著的零部件都有其特定的固有頻率和振動頻率,我們可以通過分析設備的頻率特徵來判斷設備的工作狀態。若不了解設備的結構和運動零部件的振動頻率,就不能確切地判斷設備的故障。因此,設備振動頻率的計算和特徵頻率的檢測,是故障診斷工作的重要環節。
4. 用示波器測頻率的優缺點
示波器測量頻率的優點:可以直觀的觀察出波形。
示波器測量頻率的缺點:誤差較大,因為示波器都沒有配高精度時基,沒有一個准確的參考,測量結果不準確。
要保證儀器在安全范圍內正常工作,保證測量波形准確、數據可靠。通用示波器通過調節亮度和聚焦旋鈕使光點直徑最小以使波形清晰,減小測試誤差;不要使光點停留在一點不動,否則電子束轟擊一點宜在熒光屏上形成暗斑,損壞熒光屏。
用示波器測量信號頻率的方法很多,下面介紹常用的兩種基本方法。
1.周期法
對於任何周期信號,可用前述的時間間隔的測量方法,先測定其每個周期的時間T,再用下式求出頻率f :f=1/T
例如示波器上顯示的被測波形,一周期為8div,「t/div」開關置「1μs」位置,其「微調」置「校準」位置。則其周期和頻率計算如下:
T=1us/div×8div = 8us
f= 1/8us =125kHz
所以,被測波形的頻率為125kHz。
2.李沙育圖形法測頻率
將示波器置X-Y工作方式,被測信號輸入Y軸,標准頻率信號輸入「X外接」,慢慢改變標准頻率,使這兩個信號頻率成整數倍時,例如fx :fy=1:2,則在熒光屏上會形成穩定的李沙育圖形。李沙育圖形的形狀不但與兩個偏轉電壓的相位有關,而且與兩個偏轉電壓的頻率也有關。用描跡法可以畫出ux與uy的各種頻率比、不同相位差時的李沙育圖形。
利用李沙育圖形與頻率的關系,可進行准確的頻率比較來測定被測信號的頻率。其方法是分別通過李沙育圖形引水平線和垂直線,所引的水平線垂直線不要通過圖形的交叉點或與其相切。若水平線與圖形的交點數為m,垂直線與圖形的交點數n,則fy / fx=m / n
當標准頻率fx(或fy)為已知時,由上式可以求出被測信號頻率fy(或fx)。顯然,在實際測試工作中,用李沙育圖形進行頻率測試時,為了使測試簡便正確,在條件許可的情況下,通常盡可能調節已知頻率信號的頻率,使熒光屏上顯示的圖形為圓或橢圓。這時被測信號頻率等於已知信號頻率。
由於加到示波器上的兩個電壓相位不同,熒光屏上圖形會有不同的形狀,但這對確定未知頻率並無影響。
李沙育圖形法測量頻率是相當准確的,但操作較費時。同時,它只適用於測量頻率較低的信號。
七、用示波器測量頻率
用示波器測量頻率的基本方法有兩種:一是掃速定度法,另一種是李沙育圖形法。用掃速定度法測量時,t/div微調旋鈕一定要置於校正位置。用李沙育圖形法測量頻率時,t/div旋鈕開關置於x-y檔上。將被測信號f(y)加到y軸輸入插座上,將已知頻率信號f(x)加到外接x插座上。
(1) 掃速定度法
如果示波器的掃描范圍開關具有時間定度(即給出示波管熒光屏上標尺線的每一橫格與時間的關系,例如秒/格,毫秒/格,微秒/格),則可利用示波器顯示出的被測信號波形。讀出該信號的各種時間參數,如信號的周期等於熒光屏上波形一個周期的水平距離乘以掃描范圍開關所在位置的時間/格。因為信號的頻率是周期的倒數,所以可由已求得的周期計算出頻率,即頻率=1/周期。例如:熒光屏上被測信號波形一個周期的水平距離為四格,掃描范圍開關所在位置的讀數是1毫秒/格,則被測信號的頻率=1/周期=1/(4格*1毫秒/格)=250赫。為了提高掃速定度法測量頻率的精度,應使熒光屏上顯示的被測波形的周期數多一些,如果以x軸方向10格內佔有幾個周期來計算頻率,算式如下:f=周期數/(時間/格*10)。
(2) 李沙育圖形法
任何一種示波器都可以用李沙育圖形法對頻率進行准確的測量。用李沙育圖形法測量頻率時按圖A連接測量電路。將一個信號電壓(設為被測頻率的信號)接於示波器的CHA輸入端,將另一個信號電壓(設為已知頻率的信號)接於示波器的CHB輸入端。若被測信號頻率是固定的,則已知頻率應該是可調。緩慢調節已知頻率,當兩個信號成整數倍時,熒光屏上便顯示出穩定的李沙育圖形。
5. 頻率的單位是什麼
頻率的單位是秒分之一,符號為s-1。
頻率是時間內完成周期性變化的次數,是描述周期運動頻繁程度的量。頻率的表示符號為HZ,讀音是赫茲,簡稱「赫」。
物質在1s內完成周期性變化的次數叫做頻率,常用f表示。為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻,所以人們把頻率的單位命名為赫茲。
頻率分為:
工頻、聲頻、潮汐頻率、角頻率、轉角頻率、統計頻率
(5)常見的測量頻率的方法包括擴展閱讀:
頻率的測量方法:
常用的頻率測量方法有兩種:頻率測量法和周期測量法。
頻率測量法是在時間t內對被測信號的脈沖數N進行計數,然後求出單位時間內的脈沖數,即為被測信號的頻率。
周期測量法是先測量出被測信號的周期T,然後根據頻率f=1/T求出被測信號的頻率。
但是上述兩種方法都會產生±1個被測脈沖的誤差,在實際應用中有一定的局限性。
根據測量原理,很容易發現頻率測量法適合於高頻信號測量,周期測量法適合於低頻信號測量,但二者都不能兼顧高低頻率同樣精度的測量要求。
1、等精度測量原理:
等精度測量的一個最大特點是測量的實際門控時間不是一個固定值,而是一個與被測信號有關的值,剛好是被測信號的整數倍。
在計數允許時間內,同時對標准信號和被測信號進行計數,再通過數學公式推導得到被測信號的頻率。
2、等精度測頻的實現:
等精度測量的核心思想在於如何保證在實際測量門閘內被測信號為整數個周期,這就需要在設計中讓實際測量門閘信號與被測信號建立一定的關系。
基於這種思想,設計中以被測信號的上升沿作為開啟門閘和關閉門閘的驅動信號,在「實際閘門」Tx內被測信號的個數就能保證整數個周期,這樣就避免普通測量方法中被測信號的±1的誤差,但會產生高頻的標准頻率信號的±l周期誤差。
由於標准頻率f0的頻率遠高於被測信號,因此它產生的±1周期誤差對測量精度的影響十分有限,特別是在中低頻測量的時候,相較於傳統的頻率測量和周期測量方法,可以大大提高測量精度。
3、測量結果的誤差分析:
採用高精度信號源輸出不同頻率的正弦波信號,經過信號調理電路,整形得到的方波信號提供給FPGA進行計數測量,將測量結果與高精度信號源輸出的頻率相比較,計算其誤差。
6. 信號頻率測量方法
測量信號頻率的最好方法就是用示波器進行測量,選著適當的輸入衰減比,使信號峰峰值在示波器屏幕的三分之二的左右,調整適當時基旋鈕,通過觸發旋鈕使信號波形穩定,使信號波形在屏幕上穩定顯示一個半周期。觀察信號波形一個周期所佔有的格數再乘以時基旋鈕所指的時基值,這就是信號波形的波長,再進行倒數就是信號波形的頻率。
無論是衰減比旋鈕還是時基旋鈕,在測量時一定將微調旋鈕置於校正位置,即右旋至關的位置,否則測量的結果是不準確的。
7. 頻率計的測量方法
測量頻率的方法有很多,按照其工作原理分為無源測頻法、比較法、示波器法和計數法等。計數法在實質上屬於比較法,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。 無源測頻法主要包括諧振法、電橋法和頻率-變換電壓法等方法。
1).諧振法
2). 電橋法
凡是平衡條件與頻率有關的任何電橋都可用來測頻,但要求電橋的頻率特性盡可能尖銳。
測頻電橋的種類很多,常用的有文氏電橋、諧振電橋和雙T電橋,部分內容參看有關書籍。
3). 頻率-電壓變換法
頻率-電壓變換法測頻就是先把頻率變換為電壓或電流,然後以頻率刻度的電壓表或電流表來指示被測頻率。
下圖為頻率-電壓變換法測正弦波頻率原理框圖
有源比較測頻法主要包括拍頻法和差頻法。
1).拍頻法
拍頻法是將被測信號與標准信號經線性元件(如耳機、電壓表)直接進行疊加來實現頻率測量的,其原理電路如圖5.3所示。拍頻法通常只用於音頻的測量,而不宜用於高頻測量。
2).差頻法
差頻法是利用非線性器件和標准信號對被測信號進行差頻變換來實現頻率測量。高頻段測頻常用差頻法測量
主要分為李沙育圖形法和周期法。
在示波器上根據李沙育圖形或信號波形的周期個數進行測頻。這種方法的測量頻率范圍從音頻到高頻信號皆可。 直接計數單位時間內被測信號的脈沖數,然後以數字形式顯示頻率值。這種方法測量精確度高、快速,適合不同頻率、不同精確度測頻的需要。電子計數器測頻有兩種方式:一是直接測頻法,即在一定閘門時間內測量被測信號的脈沖個數;二是間接測頻法,如周期測頻法。
由於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,以及便於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。
8. 用示波器測量頻率有哪幾種常用方法
用模擬的示波器的話,讀出周期,然後算倒數;數字式的就簡單了,一般屏幕上都顯示有頻率,如果沒顯可以調節為顯示,這個不好說,自己摸索一下,又按不壞
9. 如何用示波器測量信號頻率
一、周期法:
1、對於任何周期信號,可用前述的時間間隔的測量方法,先測定其每個周期的時間T,再用下式求出頻率f:f=1/T。
2、例如示波器上顯示的被測波形,一周期為8div,「t/div」開關置「1μs」位置,其「微調」置「校準」位置。則其周期和頻率計算如下:T=1us/div&TImes,8div=8us,f=1/8us=125kHz所以,被測波形的頻率為125kHz。
二、李沙育圖形法測頻率:
1、將示波器置X-Y工作方式,被測信號輸入Y軸,標准頻率信號輸入「X外接」,慢慢改變標准頻率,使這兩個信號頻率成整數倍時,例如fx:fy=1:2,則在熒光屏上會形成穩定的李沙育圖形。
2、李沙育圖形的形狀不但與兩個偏轉電壓的相位有關,而且與兩個偏轉電壓的頻率也有關。用描跡法可以畫出ux與uy的各種頻率比、不同相位差時的李沙育圖形。
3、利用李沙育圖形與頻率的關系,可進行准確的頻率比較來測定被測信號的頻率。其方法是分別通過李沙育圖形引水平線和垂直線,所引的水平線垂直線不要通過圖形的交叉點或與其相切。若水平線與圖形的交點數為m,垂直線與圖形的交點數n,則fy/fx=m/n
4、當標准頻率fx為已知時,由上式可以求出被測信號頻率fy。顯然,在實際測試工作中,用李沙育圖形進行頻率測試時,為了使測試簡便正確,在條件許可的情況下,通常盡可能調節已知頻率信號的頻率,使熒光屏上顯示的圖形為圓或橢圓。這時被測信號頻率等於已知信號頻率。
5、由於加到示波器上的兩個電壓相位不同,熒光屏上圖形會有不同的形狀,但這對確定未知頻率並無影響。李沙育圖形法測量頻率是相當准確的,但操作較費時。同時,它只適用於測量頻率較低的信號。
(9)常見的測量頻率的方法包括擴展閱讀:
示波器分類:
模擬示波器採用的是模擬電路(示波管,其基礎是電子槍)電子槍向屏幕發射電子,發射的電子經聚焦形成電子束,並打到屏幕上。屏幕的內表面塗有熒光物質,這樣電子束打中的點就會發出光來。
數字示波器則是數據採集,A/D轉換,軟體編程等一系列的技術製造出來的高性能示波器。數字示波器的工作方式是通過模擬轉換器(ADC)把被測電壓轉換為數字信息。
數字示波器捕獲的是波形的一系列樣值,並對樣值進行存儲,存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止,隨後,數字示波器重構波形。數字示波器可以分為數字存儲示波器(DSO),數字熒光示波器(DPO)和采樣示波器。
模擬示波器要提高帶寬,需要示波管、垂直放大和水平掃描全面推進。數字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉換器的性能,對示波管和掃描電路沒有特殊要求。
加上數字示波管能充分利用記憶、存儲和處理,以及多種觸發和超前觸發能力。廿世紀八十年代數字示波器異軍突起,成果累累,大有全面取代模擬示波器之勢,模擬示波器的確從前台退到後台。