Частотомер, прибор для измерения частоты периодических процессов (колебаний). Частоту механических колебаний обычно измеряют с помощью вибрационных механических Частотомер и электрических Частотомер, используемых совместно с преобразователями механических колебаний в электрические. Простейший вибрационный механический Частотомер, действие которого основано на резонансе, представляет собой ряд упругих пластин, укрепленных одним концом на общем основании. Пластины подбирают по длине и массе так, чтобы частоты их собственных колебаний составили некую дискретную шкалу, по которой и определяют значение измеряемой частоты. Механические колебания, воздействующие на основание Частотомер, вызывают вибрацию упругих пластин, при этом наибольшая амплитуда колебаний наблюдается у той пластины, у которой частота собственных колебаний равна (или близка по значению) измеряемой частоте.

  Для измерения частоты электрических колебаний применяют электромеханические, электродинамические, электронные, электромагнитные, магнитоэлектрические Частотомер Простейший электромеханический Частотомер вибрационного типа состоит из электромагнита и ряда упругих пластин (как в механическом Частотомер) на общем основании, соединённом с якорем электромагнита (рис. 1). Измеряемые электрические колебания подают в обмотку электромагнита; возникающие при этом колебания якоря передаются пластинам, по вибрации которых определяют значение измеряемой частоты. В электродинамических Частотомер основным элементом является логометр, в одну из ветвей которого включен колебательный контур, постоянно настроенный на среднюю для диапазона измерений данного прибора частоту (рис. 2). При подключении такого Частотомер к электрической цепи переменного тока измеряемой частоты подвижная часть логометра отклоняется на угол, пропорциональный сдвигу фаз между токами в катушках логометра, который зависит от соотношения измеряемой частоты и резонансной частоты колебательного контура. Погрешность измерений электродинамического Частотомер 10^—1¾5·10^¾2.

Рис. 1. Электромеханический вибрационный частотомер: а — шкала (отмечается частота 50 гц); б — схема устройства; 1 — обмотка электромагнита; 2 — якорь электромагнита; 3 — основание частотометра; 4 — пружинящее крепление ; 5 — пластины.

Рис. 2. Схема электродинамического частотомера: K — неподвижная катушка логометра из двух одинаковых частей для создания равномерного магнитного поля; К₁ и К₂ — подвижные катушки, жёстко скреплённые под углом 90° и взаимодействующие с катушкой K; C, L, R — электрические ёмкость, индуктивность и сопротивление колебательного контура; С₁ — конденсатор, обеспечивающий сдвиг фаз (90°) между U и I₁; U — напряжение, частота которого измеряется; I и I₁ — токи в ветвях логометра.

  Частоту электромагнитных колебаний в диапазоне радиочастот и СВЧ измеряют при помощи электронных Частотомер (волномеров) — резонансных, гетеродинных, цифровых и др.

  Действие резонансного Частотомер основано на сравнении измеряемой частоты с частотой собственных колебаний электрического контура (или резонатора СВЧ), настраиваемого в резонанс с измеряемой частотой. Резонансный Частотомер состоит из колебательного контура с петлёй связи, воспринимающей электромагнитные колебания (радиоволны), детектора, усилителя и индикатора резонанса (рис. 3). При измерении контур настраивают при помощи калиброванного конденсатора (или поршня резонатора в диапазоне СВЧ) на частоту воспринимаемых электромагнитных колебаний до наступления резонанса, который регистрируют по наибольшему отклонению указателя индикатора. Погрешность измерений таким Частотомер 5^.10^¾3—5·10^¾4. В гетеродинных Частотомер измеряемая частота сравнивается с известной частотой (или её гармониками) образцового генератора — гетеродина. При подстройке частоты гетеродина к частоте измеряемых колебаний на выходе смесителя (где происходит сравнение частот) возникают биения, которые после усиления индицируются стрелочным прибором, телефоном или (реже) осциллографом. Относительная погрешность гетеродинных Частотомер 5·10^¾4—5·10^¾6.

Рис. 3. Схема электрического резонансного частотометра: L_св — петля (виток) связи; L, C — колебательный контур (C — калиброванный конденсатор переменной ёмкости); Д — детектор (полупроводниковый диод); У — усилитель; И — индикатор (микроамперметр, милливольтметр).

  Широкое применение получили цифровые Частотомер, принцип действия которых заключается в подсчёте числа периодов измеряемых колебаний за определённый промежуток времени. Электронно-счётный Частотомер состоит из формирующего устройства, преобразующего синусоидальное напряжение измеряемой частоты в последовательность однополярных импульсов, временного селектора импульсов, открываемого на определённый промежуток времени (обычно от 10^¾4 до 10 сек), электронного счётчика, отсчитывающего число импульсов на выходе селектора, и цифрового индикатора. Современные цифровые Частотомер работают в диапазоне частот 10^¾4¾10⁹гц, относительная погрешность измерения 10^¾9¾10^¾11; чувствительность 10^¾2в. Такие Частотомер используются преимущественно при испытаниях радиоаппаратуры, а с применением различных измерительных преобразователей — для измерения температуры, вибраций, давления, деформаций и других физических величин.

  Разновидностью образцовых Частотомер, высшей точности являются эталоны и стандарты частоты, погрешность которых лежит в пределах 10^¾12—5^.10^¾14. Измерителем частоты вращения валов машин и механизмов служит тахометр.

 

  Лит.: Мирский Г. Я., Радиоэлектронные измерения, 3 изд., М., 1975; Кушнир Ф. В., Радиотехнические измерения, 3 изд., М., 1975.

  Е. Г. Билык.