1. Метод сравнения

Этот метод получил широкое распространение благодаря своей простоте и универсальности. Измеряемая частота f_x определяется по равенству или кратности образцовой частоте f_o. Следовательно, для реализации метода сравнения необходим источник образцовой частоты и индикатор равенства или кратности частот f_x и f_o. Индикатором может служить осциллограф или нелинейный преобразователь частоты. В соответствии с этим метод сравнения делится на две вида: осциллографический и гетеродинный.

Осциллографический метод

Область применения метода ограничена только полосой пропускания ЭЛТ. Измерения могут проводиться при следующих видах развёртки: линейной, синусоидальной и круговой.

Линейная развёртка

Напряжение измеряемой частоты f_x подают на вход канала Y, а сигнал с генератора меток f_o – на вход канала Z. На экране ЭЛТ устанавливают несколько периодов измеряемой частоты и регулируют частоту меток так, чтобы их изображение попадало в одну и ту же точку каждого периода (рис.37). В этом случае измеряемая частота f_x=f_o/n, где n- число меток, находящихся в пределах одного периода исследуемого сигнала ( в данном случае n=10 и f_x=0,1f_o).

t

u(t)

0

Рис. 37.

Точность измерений определяется точностью и стабильностью образцовой частоты (частоты меток).

Более простым вариантом является использование собственного калибратора длительности осциллографа. После калибровки канала Х осциллографа на вход Y подают исследуемый сигнал и получают неподвижное изображение 1-2 периодов. Частота сигнала определяется по формуле

,

где - масштаб времени осциллографа, - число делений осциллограммы, занимаемых одним периодом сигнала.

Синусоидальная развёртка

При синусоидальной развёртке измеряемая частота подается на канал Y, образцовая – на канал Х (генератор развертки отключен). Изменяя образцовую частоту получают неподвижную или медленно вращающуюся фигуру Лиссажу. При равенстве частот получается линия, эллипс или круг в зависимости от фазовых соотношений.

В общем случае

,

где - число пересечений с горизонтальной осью (проходящих не через узел), - число пересечений с вертикальной осью. Практически выбирается кратность не более 10.

В качестве примера на рис.38,а изображены фигура Лиссажу с n_y=2 и n_x=2, т.е. , на рис.38,б n_y=4 и n_x=2, т.е. . Следует заметить, что форма фигуры Лиссажу зависит от фазового сдвига между частотами , при этом число пересечений осей Х и Y не изменяется.

φ=45^о

φ=0^о

Круговая развёртка

Круговая развертка реализуется при подаче на вход Х осциллографа напряжения образцовой частоты , а на вход Y- этого же напряжения, но сдвинутого на 90⁰, т.е. . Обычно сдвиг частот осуществляется с помощью фазосдвигающей цепи на входе осциллографа.

Напряжение измеряемой частоты подается на канал модуляции яркости луча Z. При этом если частоты f_x > f₀ и относятся как целые числа, то на экране ЭЛТ появятся светящиеся дуги (рис.39). Если f_x < f₀, то источники частот нужно поменять местами.

Число светящихся меток (дуг) равно кратности частот k= f_x /f_0, откуда .

Осциллограмма неподвижна только при точном равенстве или кратности частот. В противном случае она вращается со скоростью, пропорциональной разности частот f_x и f₀.

Данный факт используется при настройке частоты f_кг кварцевых генераторов цифровых частотомеров. Сигнал эталонной частоты, принимаемый по радиоканалу обеспечивает круговую развертку на ЭЛТ. Подавая частоту f_кг на вход канала Z, подстройкой генератора добиваются остановки или медленного вращения осциллограммы. В этом случае частота f_кг будет с высокой точностью равна или кратна эталонной частоте.