Resonansfrekvens målemetode.
Frekvenssammenligningsmetode;
Den diskrete tellemetoden er basert på å telle pulser med den nødvendige frekvensen for en bestemt tidsperiode. Den brukes oftest av digitale frekvenstellere, og det er takket være denne enkle metoden at ganske nøyaktige data kan oppnås.
Du kan lære mer om AC-frekvens fra videoen:
Metoden for å lade opp en kondensator involverer heller ikke komplekse beregninger. I dette tilfellet er gjennomsnittsverdien av overladingsstrømmen proporsjonal med frekvensen, og måles ved hjelp av et magnetoelektrisk amperemeter. Skalaen til enheten, i dette tilfellet, er gradert i Hertz.
Feilen til slike frekvensmålere er innenfor 2%, og derfor er slike målinger ganske egnet for husholdningsbruk.
Målemetoden er basert på elektrisk resonans som oppstår i en krets med justerbare elementer. Frekvensen som skal måles bestemmes av en spesiell skala av selve innstillingsmekanismen.
Denne metoden gir svært lav feil, men gjelder kun for frekvenser over 50 kHz.
Frekvenssammenligningsmetoden brukes i oscilloskop, og er basert på å blande referansefrekvensen med den målte. I dette tilfellet oppstår slag med en viss frekvens. Når disse slagene når null, blir det målte lik referansen. Videre, i henhold til figuren oppnådd på skjermen, ved hjelp av formlene, kan du beregne ønsket frekvens av den elektriske strømmen.
En annen interessant video om AC-frekvens:
Tiden som en fullstendig endring i EMF skjer, det vil si en svingningssyklus eller en fullstendig omdreining av radiusvektoren, kalles vekselstrøms oscillasjonsperiode(bilde 1).
Bilde 1. Periode og amplitude av en sinusformet oscillasjon. Periode - tidspunktet for en svingning; Amplituden er dens største øyeblikkelige verdi.
Perioden er uttrykt i sekunder og angitt med bokstaven T.
Mindre periodeenheter brukes også, disse er millisekund (ms) - en tusendels sekund og mikrosekund (μs) - en milliondels sekund.
1 ms = 0,001 sek = 10 -3 sek.
1 µs = 0,001 ms = 0,000001 sek = 10 -6 sek.
1000 µs = 1 ms.
Antall fullstendige endringer i EMF eller antall omdreininger av radiusvektoren, det vil si antallet komplette sykluser med svingninger utført av vekselstrøm i ett sekund, kalles AC oscillasjonsfrekvens.
Frekvensen er angitt med bokstaven f og uttrykkes i perioder per sekund eller hertz.
Tusen hertz kalles en kilohertz (kHz), og én million hertz kalles megahertz (MHz). Det er også en enhet gigahertz (GHz) lik tusen megahertz.
1000 Hz = 103 Hz = 1 kHz;
1000 000 Hz = 106 Hz = 1000 kHz = 1 MHz;
1000.000.000 Hz = 109 Hz = 1000.000 kHz = 1000 MHz = 1 GHz;
Jo raskere EMF endres, det vil si at jo raskere radiusvektoren roterer, jo kortere svingningsperioden. Jo raskere radiusvektoren roterer, jo høyere frekvens. Dermed er frekvensen og perioden til en vekselstrøm omvendt proporsjonal med hverandre. Jo større en av dem, jo mindre den andre.
Det matematiske forholdet mellom perioden og frekvensen til vekselstrøm og spenning er uttrykt med formlene
For eksempel, hvis frekvensen til strømmen er 50 Hz, vil perioden være lik:
T \u003d 1 / f \u003d 1/50 \u003d 0,02 sek.
Omvendt, hvis det er kjent at perioden for strømmen er 0,02 sek, (T=0,02 sek), vil frekvensen være:
f \u003d 1 / T \u003d 1 / 0,02 \u003d 100/2 \u003d 50 Hz
Frekvensen av vekselstrøm som brukes til belysning og industrielle formål er nøyaktig 50 Hz.
Frekvenser fra 20 til 20 000 Hz kalles lydfrekvenser. Strømmene i antennene til radiostasjoner svinger med frekvenser opp til 1 500 000 000 Hz, eller med andre ord opptil 1 500 MHz eller 1,5 GHz. Slike høye frekvenser kalles radiofrekvenser eller høyfrekvente oscillasjoner.
Til slutt svinger strømmene i antennene til radarstasjoner, og andre spesialsystemer (for eksempel GLANASS, GPS) ved frekvenser opp til 40 000 MHz (40 GHz) og høyere.
AC amplitude
Den høyeste verdien som EMF eller strømstyrken når i en periode kalles amplitude av emk eller vekselstrøm. Det er lett å se at den skalerte amplituden er lik lengden på radiusvektoren. Amplituder av strøm, EMF og spenning er angitt med henholdsvis bokstaver Im, Em og Um (bilde 1).
Vinkel (syklisk) frekvens for vekselstrøm.
Rotasjonshastigheten til radiusvektoren, det vil si endringen i verdien av rotasjonsvinkelen i ett sekund, kalles den vinkelmessige (sykliske) frekvensen til vekselstrømmen og er betegnet med den greske bokstaven ? (omega). Rotasjonsvinkelen til radiusvektoren i et gitt øyeblikk i forhold til dens utgangsposisjon måles vanligvis ikke i grader, men i spesielle enheter - radianer.
Radianen er vinkelverdien til sirkelbuen, hvis lengde er lik radiusen til denne sirkelen (figur 2). Hele sirkelen som er 360° er lik 6,28 radianer, som er 2.
Figur 2.
1rad = 360°/2
Derfor går enden av radiusvektoren i løpet av en periode en bane lik 6,28 radianer (2). Siden radiusvektoren i ett sekund gjør et antall omdreininger lik frekvensen til vekselstrømmen f, så går enden i løpet av ett sekund en sti lik 6,28*f radian. Dette uttrykket, som karakteriserer rotasjonshastigheten til radiusvektoren, vil være vinkelfrekvensen til vekselstrømmen - ? .
? = 6,28*f = 2f
Rotasjonsvinkelen til radiusvektoren i et gitt øyeblikk i forhold til dens utgangsposisjon kalles AC fase. Fasen karakteriserer størrelsen på EMF (eller strømmen) i et gitt øyeblikk, eller, som de sier, den øyeblikkelige verdien av EMF, dens retning i kretsen og retningen for dens endring; fase viser om emk er avtagende eller økende.
Figur 3
En fullstendig rotasjon av radiusvektoren er 360°. Med begynnelsen av en ny revolusjon av radiusvektoren, skjer endringen i EMF i samme rekkefølge som under den første revolusjonen. Derfor vil alle faser av EMF bli gjentatt i samme rekkefølge. For eksempel vil fasen til EMF når radiusvektoren roteres gjennom en vinkel på 370 ° være den samme som når den roteres med 10 °. I begge disse tilfellene inntar radiusvektoren samme posisjon, og derfor vil de øyeblikkelige verdiene til emf være de samme i fase i begge disse tilfellene.
Et kjennetegn ved en periodisk prosess, lik antall komplette sykluser av prosessen fullført per tidsenhet. Standardnotasjonen i formler er , , eller . Frekvensenheten i International System of Units (SI) er vanligvis hertz ( Hz, Hz). Den gjensidige av frekvens kalles periode. Frekvens, som tid , er en av de mest nøyaktig målte fysiske størrelsene: opp til en relativ nøyaktighet på 10 −17 .
Periodiske prosesser er kjent i naturen med frekvenser som strekker seg fra ~10 −16 Hz (omdreiningsfrekvensen til solen rundt sentrum av galaksen) til ~1035 Hz (frekvensen av feltoscillasjoner som er karakteristisk for de mest energirike kosmiske strålene) .
Syklisk frekvens
Diskret hendelsesfrekvens
Frekvensen av diskrete hendelser (pulsfrekvens) er en fysisk størrelse lik antall diskrete hendelser som oppstår per tidsenhet. Frekvensenheten for diskrete hendelser er en sekund til minus første potens ( s −1, s−1), men i praksis brukes hertz vanligvis for å uttrykke pulsfrekvensen.
Rotasjonsfrekvens
Rotasjonshastigheten er en fysisk størrelse lik antall hele omdreininger per tidsenhet. Enheten for rotasjonshastighet er et sekund til minus første potens ( s −1, s−1), omdreining per sekund. Enheter som ofte brukes er omdreininger per minutt, omdreininger per time osv.
Andre mengder relatert til frekvens
Metrologiske aspekter
målinger
- For å måle frekvensen brukes ulike typer frekvensmålere, inkludert: for å måle frekvensen til pulser - elektronisk telling og kondensator, for å bestemme frekvensene til spektralkomponentene - resonans- og heterodyne frekvensmålere, samt spektrumanalysatorer.
- For å reprodusere frekvensen med en gitt nøyaktighet, brukes ulike mål - frekvensstandarder (høy nøyaktighet), frekvenssynthesizere, signalgeneratorer, etc.
- Sammenlign frekvenser med en frekvenskomparator eller med et oscilloskop ved å bruke Lissajous-tall.
Standarder
- Oppgi primær standard for tidsenheter, frekvens og nasjonal tidsskala GET 1-98 - lokalisert på VNIIFTRI
- Sekundær standard for enheten for tid og frekvens VET 1-10-82- lokalisert i SNIIM (Novosibirsk)
se også
Notater
Litteratur
- Fink L. M. Signaler, forstyrrelser, feil ... - M .: Radio og kommunikasjon, 1984
- Enheter av fysiske mengder. Burdun G. D., Bazakutsa V. A. - Kharkiv: Vishcha skole,
- Håndbok i fysikk. Yavorsky B. M., Detlaf A. A. - M .: Nauka,
Lenker
Wikimedia Foundation. 2010 .
Synonymer:Se hva "Frekvens" er i andre ordbøker:
FREKVENS- (1) antall repetisjoner av et periodisk fenomen per tidsenhet; (2) H. lateral frekvens, større eller mindre bærefrekvens for høyfrekvensgeneratoren som oppstår når (se); (3) N. rotasjon er en verdi lik forholdet mellom antall omdreininger ... ... Great Polytechnic Encyclopedia
Ionisk plasmafrekvens - frekvensen av elektrostatiske oscillasjoner som kan observeres i plasma, hvis elektrontemperatur er mye høyere enn temperaturen til ioner; denne frekvensen avhenger av konsentrasjonen, ladningen og massen av plasmaioner. ... ... Atomkraftvilkår
FREKVENS, frekvenser, pl. (spesielle) frekvenser, frekvenser, kvinner. (bok). 1. bare enheter distraksjon substantiv å hyppige. Saksfrekvens. rytme frekvens. Økt hjertefrekvens. Gjeldende frekvens. 2. En verdi som uttrykker en eller annen grad av en slags hyppig bevegelse ... Ushakovs forklarende ordbok
s; frekvenser; og. 1. til Frequent (1 siffer). Hold oversikt over hyppigheten av repetisjon av trekk. Nødvendige timer med planting av poteter. Vær oppmerksom på pulsen. 2. Antall repetisjoner av de samme bevegelsene, svingninger i hva l. tidsenhet. H. hjulrotasjon. Ch... encyklopedisk ordbok
- (Frekvens) antall perioder per sekund. Frekvens er den gjensidige av oscillasjonsperioden; f.eks. hvis frekvensen til vekselstrømmen f \u003d 50 oscillasjoner per sekund. (50 N), så er perioden T = 1/50 sek. Frekvensen måles i hertz. Ved karakterisering av stråling ... ... Marine Dictionary
Munnspill, oscillasjonsordbok over russiske synonymer. substantiv frekvens tetthet tetthet (om vegetasjon)) Ordbok over russiske synonymer. Context 5.0 Informatikk. 2012 ... Synonymordbok
Frekvens- forekomsten av en tilfeldig hendelse er forholdet m/n mellom antall m forekomster av denne hendelsen i en gitt sekvens av forsøk (dens forekomst) og det totale antallet n forsøk. Begrepet frekvens brukes også i betydningen forekomst. I en gammel bok... Ordbok for sosiologisk statistikk
Frekvens- oscillasjoner, antall komplette perioder (sykluser) av den oscillerende prosessen som oppstår per tidsenhet. Frekvensenheten er hertz (Hz), tilsvarende en hel syklus på 1 sekund. Frekvens f=1/T, der T er oscillasjonsperioden, men ofte... ... Illustrert encyklopedisk ordbok
Alt på planeten har sin frekvens. I følge en versjon er det til og med grunnlaget for vår verden. Akk, teorien er veldig komplisert å presentere den innenfor rammen av en publikasjon, så vi vil bare vurdere frekvensen av svingninger som en uavhengig handling. Innenfor rammen av artikkelen vil denne fysiske prosessen, dens måleenheter og den metrologiske komponenten bli definert. Og til slutt vil et eksempel på viktigheten av en vanlig lyd i det vanlige livet bli vurdert. Vi lærer hva det er og hva dets natur er.
Hva er oscillasjonsfrekvensen?
Med dette menes en fysisk størrelse som brukes til å karakterisere en periodisk prosess, som er lik antall repetisjoner eller forekomster av bestemte hendelser i en tidsenhet. Denne indikatoren beregnes som forholdet mellom antallet av disse hendelsene og tidsperioden de ble begått. Hvert element i verden har sin egen oscillasjonsfrekvens. En kropp, et atom, en veibro, et tog, et fly - alle gjør visse bevegelser, som kalles det. La disse prosessene ikke er synlige for øyet, det er de. Måleenhetene som oscillasjonsfrekvensen vurderes i er hertz. De fikk navnet sitt til ære for den tyskfødte fysikeren Heinrich Hertz.
Øyeblikkelig frekvens
Et periodisk signal kan karakteriseres av en øyeblikkelig frekvens, som opp til en faktor er faseendringens hastighet. Det kan representeres som summen av harmoniske spektrale komponenter som har sine egne konstante svingninger.
Syklisk oscillasjonsfrekvens
Det er praktisk å bruke det i teoretisk fysikk, spesielt i avsnittet om elektromagnetisme. Syklisk frekvens (også kalt radial, sirkulær, kantet) er en fysisk størrelse som brukes til å indikere intensiteten til opprinnelsen til oscillerende eller roterende bevegelse. Den første er uttrykt i omdreininger eller svingninger per sekund. Under rotasjonsbevegelse er frekvensen lik modulen til vinkelhastighetsvektoren.
Denne indikatoren er uttrykt i radianer per sekund. Dimensjonen av syklisk frekvens er den gjensidige tiden. I numeriske termer er det lik antall svingninger eller omdreininger som skjedde i antall sekunder 2π. Dens introduksjon for bruk gjør det mulig å betydelig forenkle de forskjellige formlene i elektronikk og teoretisk fysikk. Det mest populære brukstilfellet er beregningen av den resonanssykliske frekvensen til en oscillerende LC-krets. Andre formler kan bli mye mer kompliserte.
Diskret hendelsesfrekvens
Denne verdien betyr verdien, som er lik antall diskrete hendelser som inntreffer i en tidsenhet. I teorien brukes vanligvis indikatoren - en andre til minus første grad. I praksis brukes hertz vanligvis for å uttrykke frekvensen til pulser.
Rotasjonsfrekvens
Det forstås som en fysisk størrelse, som er lik antall komplette omdreininger som skjer i en tidsenhet. Indikatoren brukes også her - en andre til minus første grad. For å indikere arbeidet som er utført, kan setninger som omdreining per minutt, time, dag, måned, år og andre brukes.
Enheter
Hva er frekvensen av svingninger målt i? Hvis vi tar hensyn til SI-systemet, så her er måleenheten hertz. Det ble opprinnelig introdusert av International Electrotechnical Commission tilbake i 1930. Og den 11. generalkonferansen om vekter og mål i 1960 konsoliderte bruken av denne indikatoren som en enhet av SI. Hva ble fremsatt som "idealet"? De var frekvensen når en syklus er fullført på ett sekund.
Men hva med produksjonen? Vilkårlige verdier ble fastsatt for dem: kilocycle, megacycle per sekund, og så videre. Hvis du derfor plukker opp en enhet som fungerer med en indikator i GHz (som en datamaskinprosessor), kan du omtrent forestille deg hvor mange handlinger den utfører. Det ser ut til hvor sakte tiden går for en person. Men teknologien klarer i samme periode å utføre millioner og til og med milliarder av operasjoner per sekund. På én time gjør datamaskinen allerede så mange ting at de fleste ikke engang kan forestille seg dem i numeriske termer.
Metrologiske aspekter
Oscillasjonsfrekvensen har funnet sin anvendelse selv i metrologi. Ulike enheter har mange funksjoner:
- Mål pulsfrekvensen. De er representert av elektronisk telling og kondensatortyper.
- Bestem frekvensen til spektralkomponentene. Det finnes heterodyne og resonanstyper.
- Utfør spekteranalyse.
- Gjengi den nødvendige frekvensen med en gitt nøyaktighet. I dette tilfellet kan ulike tiltak brukes: standarder, synthesizere, signalgeneratorer og annet utstyr i dette området.
- Indikatorene for de mottatte svingningene sammenlignes; for dette formål brukes en komparator eller et oscilloskop.
Arbeidseksempel: lyd
Alt som er skrevet ovenfor kan være ganske vanskelig å forstå, siden vi brukte fysikkens tørre språk. For å forstå informasjonen ovenfor, kan du gi et eksempel. Alt vil bli detaljert i den, basert på en analyse av saker fra det moderne livet. For å gjøre dette, vurder det mest kjente eksemplet på vibrasjoner - lyd. Dens egenskaper, så vel som funksjonene ved implementering av mekaniske elastiske oscillasjoner i et medium, er direkte avhengig av frekvens.
Menneskelige hørselsorganer kan fange opp vibrasjoner som er i området fra 20 Hz til 20 kHz. Med alderen vil dessuten den øvre grensen gradvis synke. Hvis frekvensen av lydsvingninger faller under 20 Hz (som tilsvarer mi subcontra-oktav), vil infralyd bli opprettet. Denne typen, som i de fleste tilfeller ikke er hørbar for oss, kan folk fortsatt føle taktil. Når grensen på 20 kilohertz overskrides, genereres svingninger, som kalles ultralyd. Hvis frekvensen overstiger 1 GHz, vil vi i dette tilfellet ha å gjøre med hyperlyd. Hvis vi betrakter et slikt musikkinstrument som et piano, kan det skape vibrasjoner i området fra 27,5 Hz til 4186 Hz. Samtidig bør det huskes at den musikalske lyden ikke bare består av den grunnleggende frekvensen - overtoner og harmoniske er også lagt til den. Alt sammen bestemmer klangen.
Konklusjon
Som du har hatt muligheten til å lære, er svingningsfrekvensen en ekstremt viktig komponent som lar vår verden fungere. Takket være henne, kan vi høre, med hennes hjelp fungerer datamaskiner og mange andre nyttige ting blir utført. Men hvis oscillasjonsfrekvensen overskrider den optimale grensen, kan en viss ødeleggelse begynne. Så hvis du påvirker prosessoren slik at dens krystall fungerer med dobbelt så mye ytelse, vil den raskt mislykkes.
Det samme kan sies om menneskelivet, når trommehinnene hans sprekker med høy frekvens. Andre negative endringer vil også oppstå med kroppen, som vil medføre visse problemer, opp til og med døden. På grunn av den fysiske naturens særegenheter vil denne prosessen dessuten strekke seg over en ganske lang periode. Forresten, tatt i betraktning denne faktoren, vurderer militæret nye muligheter for å utvikle fremtidens våpen.
