Măsurarea undelor electromagnetice de frecvență, metrologie

Semestrul de lucru pentru Metrologie, Standardizare și Certificare pe tema: „Măsurarea frecvenței undelor electromagnetice“

Fragmente ale semestrului

  • introducere
  • Principalele caracteristici ale frecvenței
  • Metode de măsurare a frecvenței
  • Prezentare generală
  • Metoda Recharge condensator
  • metoda de rezonanță
  • frecvența de rezonanță trimestru
  • Frecvența de rezonanță cu o linie încărcată
  • Frecvența de rezonanță la cavitate rezonantă
  • Metoda de comparație

Măsurarea Frecvența este realizată, în general, foarte diverse moduri, deoarece fluctuațiile în natură sunt de natură diferită. Acest lucru poate fi pendulul cel mai obișnuit, circuitul electric, val, sau vibrația unui organism. procese oscilatorii sunt foarte frecvente în lumea de astăzi, tehnologia, iar frecvența este una dintre cele mai de baza caracteristicilor lor, cel mai adesea, nu depinde de mediul înconjurător, de aceea este foarte important să măsurarea precisă. Luați în considerare metodele de măsurare de bază oscilații de frecvență ale undelor electromagnetice.

Principalele caracteristici ale frecvenței

Una dintre problemele majore este tehnica de măsurare - măsurarea frecvenței sau lungimea de undă oscilație. frecvența de măsurare și lungimea de undă sunt de natură diferită: prima se bazează pe măsurarea timpului, iar al doilea - pe măsurarea: lungime. De obicei, valoarea de frecvență de bază este selectată, deoarece valoarea sa nu depinde de condițiile de propagare și, ultimul, dar nu cel mai puțin, există standarde de înaltă frecvență de precizie cu care să compare frecvența măsurată. Principalele caracteristici ale instrumentelor utilizate pentru a măsura frecvența și lungimea de undă sunt următoarele: sensibilitatea eroare relativă, gama de frecvențe și fiabilitate măsurate. Sub eroarea relativă a dispozitivului este raportul dintre diferența dintre frecvența măsurată și referință la valoarea frecvenței de referință. Prin precis toate dispozitivele sunt împărțite în trei grupe: acuratețe scăzută, cu o eroare relativă mai mare de 0,1%, o eroare medie de precizie (0,01-0,1%) și de mare precizie, cu o eroare mai mică de 0,01%. Sensibilitatea aparatului se caracterizează printr-o putere minimă a semnalului furnizat la un contor de frecvență, cu care este posibil conta frecvența.

Metode de măsurare a frecvenței

Prezentare generală

Frecventa Oscilația este numărul de oscilații complete pe unitatea de timp este: f = n / t
unde t timp existența n oscilații.
Pentru armonice frecvență de oscilație f = 1 / T, unde T - perioada de oscilație.

Unitatea de hertzi frecvență este definită ca fiind una oscilație pe secundă. Frecvența și timpul sunt inseparabil interconectate, astfel încât valoarea de măsurare sau alta este dictată de comoditatea experimentului și precizia de măsurare necesară. Sistemul internațional de unități de timp SI este una dintre cele șapte mărimi fizice de bază. Frecvența undelor electromagnetice asociate cu perioada de oscilație T și un val plan spațiu uniform lungime svobod¬nom următoarele relații. unde c - viteza luminii egală cu 299 792,5 ± 0,3 km / s.

Spectrul undelor electromagnetice de frecvențe utilizate în radio, se extinde de la o fracțiune de hertz la mii de gigahertzi. Acest spectru este mai întâi divizată în două intervale - frecvențele joase și înalte. Pentru frecvențele joase și transporta infrasonic (sub 20 Hz), sunet (20- 20.000 Hz) si ultrasunete (20-200 kHz). Gama de înaltă frecvență, la rândul lor, împărțită într-o frecvență ridicată (20 kHz - 30 MHz), ultraînaltă (30 - 300 MHz) și ultraînaltă (peste 300 MHz). Limita superioară a frecvenței de ultra-înaltă este crescută în mod continuu și a atins în prezent 80 GHz (cu excepția benzii optice). Această separare se explică prin diferite metode de producere a oscilațiilor electrice și diferența în proprietățile lor fizice, precum și caracteristici de propagare la distanță. Cu toate acestea, o limită clară între porțiunile individuale ale spectrului nu poate fi posibil, astfel încât această diviziune este în mare măsură arbitrară.

Metoda Recharge condensator

Adjoin condensatorul C a cărui capacitate la sursa de tensiune U. este încărcat condensatorul și se acumulează cantitatea de energie electrică q = CU. În cazul în care comutatorul de condensator la magnetoelectric metru curent, apoi să curgă prin cantitatea de energie electrică q, provocând o deformare pointer. În cazul în care condensatorul pri¬soedinyat alternativ la o sursă de tensiune pentru încărcare și un contor de curent pentru descărcarea cu frecvența de comutare de ori f pe secundă, cantitatea de energie electrică care trece prin ampermetru în timpul descărcării, va fi f ori mai mult: FQ = FCU = I, unde I - valoarea medie a curentului de descărcare. Rezultă că, curentul într-un circuit este direct proporțională cu frecvența de comutare și la scară constantă CU produs ampermetru poate fi calibrat în unități de frecvență: