اندازه گيری فرکانس
معمولا اندازه گیری فرکانس های صوتی (20Hz تا 20kHz) سادهتر از فرکانس های دیگر انجام میشود و برای اندازه گیری این فرکانس ها ابزارها و روش های بسیاری موجود است. البته توجه داشته باشید که به صرف سادگی اندازه گیری فرکانس های صوتی نباید از دقت لازم کاست، بلکه همانند دیگر اندازه گیری ها این اندازه گیری نیز باید صحیح و دقیق باشد.
انواع روش های اندازه گیری
اندازه گیری فرکانس با 7 روش انجام می شود که در ادامه به شرح آن می پردازیم.
روش Beat _ Note (صدای تداخلی)
سادهترین روش اندازه گيری فرکانس مجهول صوتی تنظیم دستگاه سیگنال ژنراتور صوتی روی تداخل صفر است. پس از این عمل میتوان از روی صفحه مدرج سیگنال ژنراتور مقدار فرکانس را خواند. در این روش هم میتوان از گوشی استفاده نمود و یا به جای آن میتری در مدار قرار داد. دو سیگنال بطور همزمان به شاخص اختلاف فرکانس وارد میشود. چنانچه اختلاف فرکانس دو سیگنال صفر باشد، در گوشی صدایی با قدرت بیشتر و یا در میتر با انحراف عقربه بیشتر روبهرو خواهیم شد.
در این حالت آزمایشگر باید دقت کند که سیگنال ژنراتور را روی هماهنگ ها یا هارمونیک های تنظیم نکند. با چند آزمایش میتوان به اختلاف این دو حالت پی برد. سیگنال منتجه حاصل از فرکانس اصلی دارای شدت بیشتری است. چنانچه آزمایشگر در اندازه گیری خود دقت لازم بکار برد، دقت اندازه گیری معادل با دقت دستگاه سیگنال ژنراتور صوتی که معمولا تا است، خواهد شد.
اندازه گیری فرکانس با مولتی متر و ولت متر
این روش اندازه گیری صامت است و در نتیجه از خطاهای حاصل از عیوب ممکن در گوش پرهیز میشود. در این روش با اندازه گیری مقدار موثر موج حاصل از تداخل دو سیگنال توسط ولت متر مقدار فرکانس مجهول بدست میآید. سیگنال مجهول و سیگنال ژنراتور از طریق مقاومت های جداسازی و که میتوانند دارای مقادیری بین 820 تا 1800 اهم باشند، به ولت متر وارد می شود.
برای اندازه گيری فرکانس با این روش ابتدا باید سیگنال مجهول را کنار گذارده و خروجی ژنراتور را برای انحراف عقربه ولت متر تا وسط صفحه مدرج تنظیم کنید. سپس با اعمال سیگنال مجهول مشاهده خواهید کرد که عقربه به نوسان افتاده و به بالا و پایین وسط صفحه حرکت میکند. با تنظیم فرکانس ژنراتور چنانچه روی فرکانسی برابر فرکانس مجهول قرار گیرد، عقربه از نوسان افتاده و به حالت سکون میرسد. بنابراین در این روش میتوان با دقت بیشتری فرکانس مجهول را بدست آورد. یکی از مزایای این روش این است که عقربه تنها در فرکانس اصلی سکون خواهد یافت و در هماهنگ ها نیز نوسان خواهد کرد.
اندازه گیری فرکانس نوع القایی
این دستگاه را اندازه گيری فرکانس نوع آهن متحرک نیز مینامند. در این دستگاه اندازه گیری فرکانس، فرکانس مستقیما توسط آهن متحرک خوانده میشود. در این دستگاه دو سیم پیچ ثابت و بطور عمود بر یکدیگر سوار میشوند. عنصر متحرک یک تیغه آهنی نرم و باریک و بلند است که به آن عقربهای متصل کردهاند. انحراف این تیغه آهنی متناسب با میدان مغناطیسی حاصل از دو سیم پیچ و است. شبکه سلفی _ مقاومتی متصل به سیم پیچ ها اختلاف فاز بین جریان های جاری در سیم پیچ ها را کاهش داده و بدان وسیله مانع از چرخش تیغه آهنی میشود. در این صورت چون تیغه نمیتواند چرخش میدان مغناطیسی را دنبال کند، انحرافی متناسب با فرکانس جریان پیدا میکند.
این نوع فرکانس را معمولا برای اندازه گیری فرکانس برق شهری (25، 40، 50، 60 و 125 هرتز) بکار میبرند. البته وسایلی با این چنین ساختمانی برای اندازه گیری فرکانسهای بالاتر طراحی می شود. این مقدار تا حدود 500 هرتز نیز می رسد. اغلب دستگاه را برای یک فرکانس معمول طراحی کرده و آن را در وسط صفحه مدرج قرار میدهند. انحراف عقربه در دو طرف فرکانس کار دستگاه از 30 درصد تا 85 درصد متغیر است. دقت این نوع وسایل بستگی به نوع ساخت و مدل آن دارد و میتواند به 0،5 درصد برسد. دستگاه اندازه گیر فرکانس نوع القایی را میتوان برای یک ولتاژ / یک فرکانس، دو ولتاژ/ یک فرکانس یا دو ولتاژ / دو فرکانس بکار برد.
اندازه گیری فرکانس نوع تیغهای
این وسیله به نام تیغه مرتعش معروف است. در این وسیله M یک ماده مغناطیس دائمی وجود دارد , بر روی گردن این مغناطیس یک سیم پیچ (L) با تعداد دور بسیار از سیم نازک پیچیده شده است. این سیم پیچ به منبع جریان فرکانس صوتی مجهول متصل میشود. یک طرف تیغه R (یک نوار نازک فلزی مانند آهن یا فولاد) به یکی از قطبین آهنربا وصل می شود. طرف دیگر این تیغه با فاصله کمی روی قطب دیگر آهنربا قرار میگیرد. تیغه فنری دارای پریود ارتعاشی است که با توجه به طول و ضخامت آن تعیین میشود.
چنانچه جریان متناوبی به سیم پیچ جاری شود، نیروی میدان مغناطیسی منتج با فرکانس موج ac تغییر میکند و تیغه را وادار به ارتعاش مینماید. وقتی فرکانس موج، معادل با فرکانس طبیعی باشد، ارتعاش خیلی شدید است. این ارتعاش به طوری است که انتهای آزاد تیغه دیده نمی شود. چنانچه فرکانس موج بالاتر یا پائینتر از فرکانس طبیعی تیغه باشد، ارتعاش کندتر صورت گرفته و به شکل خاکستری رنگ دیده شده است.
در دستگاه های عملی چندین تیغه را با طول های مختلف کنار هم سوار میکنند. قطب بالایی آهنربا چنان بریده شده که تیغهها دارای طول های متفاوتی باشند. این عمل بدین منظور انجام میگیرد که انتهای آزاد تیغهها در یک خط قرار گرفته و از خارج به سهولت قابل روئیت باشند. برای روئیت بهتر تیغهها خمیدگی سر آزاد آن ها را به رنگ سفید در میآورند. اگر اختلاف طول تیغهها کم باشد، در یک فرکانس مشخص چندین تیغه به ارتعاش در میآید (معمولا 3 تیغه)، اما آن تیغه که ارتعاش طبیعی وی به فرکانس مجهول نزدیکتر است، فعالتر بوده و از دید محو میشود، در حالی که تیغههای دیگر به رنگی تیره هنوز دیده میشوند.
اندازه گیری الکترونیکی فرکانس از نوع آنالوگ
این دستگاه دارای امپدانس زیادی بوده و قابلیت اندازه گیری 0 تا 10kHz و 0 تا 100kHz را دارد. از آمپرمتر فرکانس جریان dc از 0 تا 50 میکروآمپر عبور میکند. مقدار فرکانس مستقل از دامنه سیگنال 1،7 ولت به بالا بوده و همچنین مستقل از شکل موج میباشد و پاسخ مدار خطی است و بنابراین کافی است در هر باندی یک نقطه تنظیم شود. این آرایش شامل دو تقویت کننده بیش تغذیه (Overdriven) می شود. خروجی طبقه آخر یک موج مربعی می باشد که در یک مدار RC بکار برده میشود. دیودهای و عمل یکسوسازی را انجام میدهند.
تا وقتی دامنه موج مربعی ثابت است، انحراف عقربه (M) تنها به تعداد پالس های موجود در هر ثانیه بستگی پیدا میکند و بنابراین بطور مستقیم با فرکانس سیگنال متناسب است. دستگاه را باید ابتدا روی یک نقطه از هر باند تنظیم نمود. این تنظیم تنها برای یک بار انجام میشود. بهترین نقطه برای تنظیم عبارت از فرکانس حد بالای باند جهت انحراف کامل عقربه است. پتانسیومترهای تا برای این منظور در مدار جای گرفتهاند.
اندازه گیری الکترونیکی فرکانس دیجیتال
همانند اندازه گیر نوع آنالوگ اندازه گیر نوع دیجیتال نیز الکترونیکی است و امپدانس بالایی تولید میکند. در این نوع تجهیزات فرکانس به صورت یک سری اعداد تولید می شود. این اعداد توسط مدارهای خاص نمایان است. این دستگاه تمام الکترونیکی است. دستگاه نوع دیجیتالی اصولا شامل یک شمارنده الکترونیکی است.این شمارنده تعداد پالس های موجود در هر ثانیه را مشمرد. سپس یک نمایش دهنده 5 یا 8 عددی را جهت نمایش فرکانس بکار میاندازد. گیت مبنای زمانی یک ثانیهای توسط یک سیگنال مبنای زمانی دقیق (سیگنال ساعت) کنترل میشود. این سیگنال معمولا از یک نوسان ساز کریستالی بدست می آید.
این اندازه گیری با آمپر متر ها هم انجام می شود. انواع آپر متر های فلوک را در زیر می بینید.
یکی از بهترین آمپرمتر های موجود در بازار کلمپ آمپرمتر فلوک FLUKE 374 FC می باشد. برای کسب اطلاع بیشتر در رابطه با محصول و قیمت آن اینجا کلیک کنید.