Первичными и вторичными эталонами частоты служат опорные атомные, молекулярные и кварцевые генераторы - источники сигналов высокостабильных образцовых (погрешность 10" -10") частот. Поверку частотно-измерительных приборов вьшолняют по сигналам этих генераторов, передаваемьш! по радио Государственной службой времени и частоты СССР, В качестве образцовых можно также использовать сигналы мошрых радиопередатчиков и опорных кварцевых генераторов, погрешность частоты которых соответственно равна 10 ~ * и 10" Так, кварцевый генератор калибратора является источником сигналов несинусоидальной формы частотой 125 или 1250 кГц и соответствующих гармонических составляющих кратных частот 250, 375, 500, 625... и 2500, 3750, 5000, 6250.. кГц.

В электро- и радиотехнике для измерения частоты в диапазоне от десятков герц до тысяч гигагерц используют различные методы и приборы.

При непосредственном методе частоту определяют прямым отсчетом по шкале частотомеров, имеющих различные приншшы действия и конструкции. Щитовые электромагнитные резонансные частотомеры служат для измерения частоты генераторов переменного тока в пределах от 45 до 55 Гц или от 350 до 450 Гц. Аналоговые частотомеры со стрелочным указателем предназначены для измерения частоты периодических сигналов от десятков герц до сотен килогерц. Электронно-счетные частотомеры позволяют измерять с высокой точностью частоту от десятков герц до сотен мегагерц и соответствующие временные интервалы.

При методе сравнения измеряемую частоту сравнивают с образцовой опорного генератора сигналов и отсчитывают по его шкале. Для сравнения низких частот служат электронные осхдаллографы, а высоких-детекторы-смесители.

При резонансном методе измерений высокие и сверхвысокие частоты определяют по шкале элемента, которым колебательную систему настраивают в резонанс. Для прямого определения длин волн на частотах выше 3000 МГц измеряют расстояние между узлами (пучностями), которые создаются вдоль измерительной линии.

§ 42. Осциллографический метод сравнения частот

Электронный осциллограф можно использовать для сравнения с высокой точностью измеряемой Узм и образцовой /, частот по фигурам Лиссажу и круговой развертке. При этом по-

грешность измерений мала и в основном определяется нестабильностью образцовой частоты опорного генератора.

При сравнении частот по фигурам Лиссажу отключают внутренний генератор непрерывной развертки и на оба входа осциллографа подают напряжения измеряемой и образцовой частоты. В результате воздействия на электронный луч двух переменных напряжений световое пятно на экране описывает фигуры Лиссажу, вид которых зависит от формы этих напряжений и соотношения их частот и фаз. Рассмотрим фигуры Лиссажу при синусоидальной форме напряжений.

В общем случае при случайных соотношениях частот на экране наблюдают светящийся прямоугольник, который, регулируя усиление в каналах управления, можно преобразовать в квадрат.

При точном равенстве частот обоих напряжений в зависимости от их фазового сдвига на экране образуются неподвижные простые фигуры-наклонная прямая, наклонный эллипс, окружность. Построение простейших фигур Лиссажу-наклонной прямой и окружности при фазовых сдвигах, соответственно равных О и 90°, показано на рис. 122, а, б. При неточном равенстве частот плавное изменение фазового сдвига от О до 360° вызывает плавный переход наклонной прямой в эллипс, окружность, снова в эллипс и т.д. (рис. 123). При полном переходе фигуры за 10, 100 или 1000 с разность частот соответственно равна 1/10, 1/100 или 1/1000 Гц. Так определяют любую малую разность двух почти равных частот, т.е. сличают их.

Рис. 122. Построение простейших фигур Лиссажу при фазовых сдвигах, равных:

и-нулю, 6-90°

Рис. 123. Фигуры Лиссажу при разных отношениях частот и фазовых

сдвигов

Если одна частота в 2, 3 и т. д. раз больше или меньше другой, на экране наблюдают простые фигуры, форма которых зависит от фазовых сдвигов (рис. 123). Отношение частот определяют как отношение точек пересечения фигуры с горизонтальной и вертикальной осями координат. При отношении частот, большем 5-8, фигуры на экране неустойчивы и определить точную кратность нельзя.

При сравнении частот по круговой развертке, создаваемой напряжением опорного генератора образцовой частоты/о, подключенным, как показано на рис. 115, а, напряжение измеряемой частоты /,зм подводят к входу канала Z или к модулятору электронно-лучевой трубки. При точном равенстве обеих частот половина окружности затемняется, а при частоте /j3M, в 2, 3 и т.д. раз большей /о, на окружности появляются темные и светлые участки-штрихи, количество которых определяет отношение частот (рис. 124). При точной кратности частот/j3M и/о окружность неподвижна, а при незначительном изменении одной из них вращается.

Осциллографический метод сравнения частот нагляден, дает высокую точность и позволяет определять равенство и кратности частот от 1:5 до 5:1 по фигурам Лиссажу и от 1:1 до 1:20 по круговой развертке. В основном этот метод применяют на низких частотах, так как на высоких при значительной их нестабильности получить на экране устойчивые фигуры нельзя.

Рис. 124. Пунктирные окружности при отношениях частот /изм о, равных 1, 2, 3 ... 9