Содержание

Единицы измерения частоты | WhoYOUgle

герцГцHz

Единица измерения частоты периодических процессов (например, колебаний). 1 Гц означает одно исполнение (реализацию) такого процесса за одну секунду: 1 Гц = 1/с

гигагерцГГцGHz

Единица измерения частоты, равная миллиарду герц

килогерцкГцkHz

Единица измерения частоты, равная тысяче герц

мегагерц
МГц
MHz

Единица измерения частоты, равная миллиону герц

микрогерцмкГцµHz

Единица измерения частоты, равная одной миллионной герца

миллигерцмГцmHz

Единица измерения частоты, равная одной тысячной герца

терагерцТГцTHz

Единица измерения частоты, равная биллиону герц

HydroMuseum – Частота вращения

Частота вращения

Частота вращения—физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов, совершённых за единицу времени. Стандартные обозначения в формулах — υ, f, ω или F. Единицей частоты в Международной системе единиц (СИ) в общем случае является Герц (Гц, Hz). Величина, обратная частоте, называется периодом.

Периодический сигнал характеризуется мгновенной частотой, являющейся скоростью изменения фазы, но тот же сигнал можно представить в виде суммы гармонических спектральных составляющих, имеющих свои частоты. Свойства мгновенной частоты и частоты спектральной составляющей различны, подробнее об этом можно прочитать, например, в книге Финка «Сигналы, помехи, ошибки».

В теоретической физике, а также в некоторых прикладных электрорадиотехнических расчётах удобно использовать дополнительную величину — циклическую (круговую, радиальную, угловую) частоту (обозначается

ω). Циклическая частота связана с частотой колебаний соотношением ω=2πf. В математическом смысле циклическая частота — это первая производная полной фазы колебаний по времени. Единица циклической частоты — радиан в секунду (рад/с, rad/s) .

В механике при рассмотрении вращательного движения аналогом циклической частоты служит угловая скорость.

Частота дискретных событий (частота импульсов) — физическая величина, равная числу дискретных событий, происходящих за единицу времени. Единица частоты дискретных событий секунда в минус первой степени (с−1, s−1), однако на практике для выражения частоты импульсов обычно используют герц.

Частота вращения — это физическая величина, равная числу полных оборотов за единицу времени. Единица частоты вращения — секунда в минус первой степени (с−1, s−1), оборот в секунду. Часто используются такие единицы, как оборот в минуту, оборот в час и т. д.

Другие величины, связанные с частотой

  • Ширина полосы частот — fmax fmin
  • Частотный интервал — log(fmax/fmin)
  • Девиация частоты —Δf/2
  • Период — 1/f
  • Длина волны — υ/f
  • Угловая скорость (скорость вращения) — / dt; FBP

Метрологические аспекты

Измерения

Для измерения частоты применяются частотомеры разных видов, в том числе: для измерения частоты импульсов — электронно-счётные и конденсаторные, для определения частот спектральных составляющих — резонансные и гетеродинные частотомеры, а также анализаторы спектра.

Для воспроизведения частоты с заданной точностью используют различные меры — стандарты частоты (высокая точность), синтезаторы частот, генераторы сигналов и др.

Сравнивают частоты компаратором частоты или с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу.

Эталоны

Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-98 — находится во ВНИИФТРИ

Вторичный эталон единицы времени и частоты ВЭТ 1-10-82 — находится в СНИИМ (Новосибирск)

когда нет частотомера / Хабр

В радиолюбительской практике, в силу ограниченности бюджета, часто возникает ситуация, когда тот или иной нужный для работы прибор недоступен. В такой ситуации приходится вычислять нужный параметр по результатам косвенных измерений, т.е. «сверлить пилой и пилить буравчиком».

В процессе отладки разрабатываемого мной устройства возникла необходимость провести калибровку цифрового синтезатора частоты в составе этого устройства. Задача является тривиальной при наличии частотомера электронно-счётного (ЭСЧ). Проблема же заключалась в том, что «взять взаймы» частотомер мне не удалось.

Если описать работу применённого в устройстве синтезатора частоты совсем просто, он образует на выходе сигнал с частотой Fs путём обработки входного сигнала от опорного генератора с частотой Fxo:

В качестве частотозадающего элемента опорного генератора был использован недорогой кварцевый резонатор с маркировкой на корпусе «

TXC 25.0F6QF

». Точное значение частоты сигнала опорного генератора известно не было. В настройках синтезатора опорная частота была указана константой

25000000 Hz

. Сам синтезатор частоты был запрограммирован на вывод сигнала частотой

9996 kHz

.

Для проверки работоспособности синтезатора был использован цифровой осциллограф Rigol DS1102E. В настройках канала было включено измерение частоты.

Осциллограф на выводах кварцевого резонатора показал измеренное значение 25. 00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz. В принципе, это уже было неплохо: схема работала.

Аналогом калибровки частотозадающих цепей

методом биений

является методика настройки музыкальных инструментов по камертону. Звук, извлекаемый из инструмента, накладывается на звук камертона. Если тоны не совпадают, возникают хорошо заметные на слух «биения» частоты. Подстройка тона музыкального инструмента производится до появления «нулевых биений», т.е. состояния, когда частоты совпадают.

Проще всего калибровку синтезатора частоты методом биений было провести с использованием радиоприёмника с панорамным индикатором и сигнала радиостанции RWM в качестве контрольного сигнала.

В качестве контрольного приёмника использовался SoftRock RX Ensemble II с программой HDSDR. Шкала приёмника была ранее откалибрована по сигналам радиостанции RWM на всех трёх частотах: 4996000, 9996000 и 14996000 Hz. В качестве контрольного сигнала использовался сигнал радиостанции RWM на частоте 9996000 Hz.

На скриншоте виден приём секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz и приём выходного сигнала синтезатора на частоте, примерно, 9997970 Hz. При задании частоты синтезатора использовалась константа 25000000 Hz (номинальная частота кварцевого резонатора). При проведении калибровки эта константа была умножена на отношение частот

9997970 Hz и 9996000 Hz. В результате было получено значение реальной частоты запуска кварцевого резонатора 25004927 Hz. Это значение было занесено константой в прошивку устройства. На скриншоте показан результат проведения калибровки:

Частота выходного сигнала синтезатора 9996 kHz точно соответствует частоте приёма секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz.

После проведения калибровки осциллограф показал на выводах кварцевого резонатора – 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz, т.е. те же самые значения, что и до калибровки.

В Перми в светлое время суток стабильно принимается сигнал RWM на частоте 9996 kHz, а в тёмное время суток – на частоте 4996 kHz. Если прохождение радиоволн нестабильно, и сигналы RWM не принимаются, на

сайте hfcc.org

можно найти частоты и расписание работы вещательных радиостанций.

Несущие сигналы вещательных станций тоже можно, при необходимости, использовать в качестве контрольных, т.к. они обычно имеют отклонение частоты не более 10 Hz от частоты вещания.

Краткие выводы

Наиболее простой и точный способ измерения частоты сигнала в радиодиапазоне — измерение частоты электронно-счётным частотомером.

Получить приблизительное значение частоты сигнала можно, приняв его на контрольный приёмник с калиброванной шкалой.

Получить при использовании контрольного приёмника точное значение частоты сигнала можно по «нулевым биениям» измеряемого сигнала с контрольным сигналом, полученным от эталонного источника.

Необходимые дополнения:

Калибровку синтезатора можно было бы провести:

  1. Конечно же, с помощью ЭСЧ.
  2. Методом биений с помощью профессионального приёмника без панорамного индикатора, например, Р-326, Р-326М, Р-250М2 и т.
    п. и сигналов RWM «на слух». Это было бы не так наглядно, как с панорамным индикатором, и заняло бы больше времени.
  3. С помощью калиброванного генератора и осциллографа по фигурам Лиссажу. Выглядит очень эффектно, но требует дополнительного недешёвого оборудования.

И ещё, область применения радиолюбителями радиоприёмников, упомянутых выше, очень широка. Они применяются для наблюдения за эфиром, для контроля прохождения радиоволн, для контрольного прослушивания сигналов при настройке радиостанций и т.п.

Измерения времени и частоты

Измерения времени и частоты

№ п/п

Измерения, тип (группа) средств измерений

Метрологические требования

диапазон измерений

погрешность и (или) неопределенность

(класс, разряд)

1

2

3

4

1

Частотомеры, меры частоты, компараторы, синтезаторы частоты

(20 – 4·1010) Гц

ПГ ± (1·10-6 – 2·10-11)

2

Измерения времени и частоты, генераторы сигналов

(1·10-2 – 4·1010) Гц

(0 – 50) В

Kr (0,03 – 100) %

АМ (0,1 – 100) %

ЧМ (0,1 – 100) %

ПГ ± (1·10-6 – 1·10-2) Гц

ПГ ± 1 %

ПГ ± 0,05 %

ПГ ± 5 %

ПГ ± 10 %

3

Секундомеры электрические, счетчики импульсов

(0,1 – 1200) с

ПГ ± (0,1 – 100) мс

4

Секундомеры механические

(0 – 60) мин

ПГ ± (0,1 – 1) с

за 30 мин

5

Таксофоны карточные универсальные

(10 – 600) с

ПГ ± 1 %

Единицы измерения периода и частоты

    Настоящие Правила распространяются на диапазон частот 100 кГц — 300 000 МГц. Единицей измерения частоты является герц (Гц)—частота переменного тока, меняющего направление со скоростью одного периода в секунду. В соответствии с международным регламентом радиосвязи действует следующая классификация радиочастот (табл. 1). [c.559]

    Единицей измерения частоты в системе СИ является герц (Гц). Его размер 1/с. Период Г измеряется в секундах (с). Длина [c.6]


    Модуль G (oj) определяется как отношение составляюще напряжения, находящейся в фазе с синусоидально изменяющейся деформацией, к величине этой деформации. При сравнении различных систем при одинаковых амплитудах деформации он является мерой энергии, запасаемой и освобождаемой за период колебаний в единице объема данного материала. Зависимость упругого модуля от угловой частоты в логарифмических координатах представлена на фиг. 14. Поскольку как G(i), так и G (o>) определяют запасенную упругую энергию, а динамические нз. мерения при частоте (О качественно эквивалентны измерениям неравновесных свойств при t = 1/о), 10 приведенные зависимости являются в первом приближении зеркальным отображением относительно оси. модуля соответствующих зависимостей, описывающих релаксацию напряжения. В частности, когда G(t) изменяется очень медленно, G(t) G (l//), так что значения Gg и Ge, характеризующие поведение материала при высоких и низких частотах, те же самые, что и значения, характеризующие поведение материала при малых и больших временах наблюдения соответственно. [c.46]

    В качестве основной единицы времени применяется продолжительность периода при частоте генератора. Выбор этой частоты ориентируется по скорости звука и по требуемой точности измерения времени прохождения или толщины стенки. [c.272]

    Максимальная быстрота записи спектра достигается при развертке какого-либо участка спектра на экране катодного осциллоскопа [105]. Для получения максимальной чувствительности напряжение развертки (варьируемое пилообразно при помощи реостата, приводимого мотором) должно изменяться сравнительно медленно [106]. Наилучшие результаты для очень слабых ионных токов получены при периоде развертки от 1 до 30 сек. Для изображения спектра масс в диапазоне до 200 массовых единиц быJ i использован осциллоскоп с большим периодом послесвечения при желании любая часть спектра могла быть получена в большем масштабе. Сири [1071 описал компактный 180-градусный масс-работающий на переменном токе, в котором. т1ине11но растущее напряжение развертки от О до 200 в при частоте 200 гц накладывалось на постоянное ускоряющее напряжение, что позволяло одновременно выбирать как область спектра, так и масштаб развертки. Выходное напряжение из специальных усилителем подавалось на осциллоскоп. Разрешающая спла была достаточна до массового числа 65. Достигнута чувствительность в 2-10″ а на 1 см отклонения. Нри измерениях высоты пиков (с использованием делителя напряжения для приведения больших пиков к стандартной высоте), по словам автора, достигалась точность от 2 до 5%. Такие приборы, не будучи в такой же степени точными, как дрз гие регистрирующие установки д. ля слабых токов, тем не менее имеют важное применение при изучении быстро проходящих эффектов (например, когда появление и исчезновение интересую-нюго исследователя компонента происходит очень быстро). Этим методом исследованы респираторные газы с целью наблюдения за быстро исчезающпми компонентами. [c.91]



Измерения частоты

Число вибраций или частота – это частота или количество повторений события, измеренных в течение определенного периода времени. Чтобы измерить частоту какого-либо события, необходимо посчитать, сколько раз это событие произошло за определенный промежуток времени. Частота рассчитывается путем деления этого числа на временной интервал. Как правило, частота указывается в герцах (Гц). Герц означает, сколько раз событие измеряется в течение одной секунды. Например, частота в двенадцать герц означает, что событие повторяется двенадцать раз за одну секунду. Время между двумя повторениями называется периодом, и еще один способ измерить частоту – это измерить время между этими повторениями. Поскольку математическое выражение и частота, время между двумя повторениями самого события является противоположностью умножения.

Частота звуковой волны связана с длиной волны. Когда длина волны и частота звуковой волны умножаются, вычисляется скорость этой волны. Следовательно, длина волны может быть рассчитана на основе частоты известной волны. Электромагнитная волна – это особый тип волны, связанный со скоростью света в пространстве.

Когда звуковые или электромагнитные волны изменяются от среды к среде с различной физической плотностью, их частоты не изменяются, но их скорость и длины волн изменяются.

Вибрация относится к колебательным движениям механической системы во время работы. Другими словами, вибрация – это событие, когда потенциальная энергия в системе преобразуется в кинетическую энергию или кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию. Хорошо сбалансированные инструменты и оборудование часто создают вибрацию во время работы. Он определяет физическую величину, интенсивность и частоту вибрации. Эти два свойства оказывают негативное влияние на здоровье человека.

Интенсивность вибрации – это текущая мощность в единицу времени и единицу площади, перпендикулярная направлению движения энергии, вызванной вибрацией в окружающей среде, где возникает вибрация. Частота вибрации – это количество вибраций в единицу времени (Герц, Гц).

Наиболее важными источниками вибрации на рабочем месте на предприятиях являются вибрации, достигающие кистей рук и пальцев рук. Инструменты и оборудование, которые работают, ударяясь, поворачиваясь или оба, создают вибрацию. Эти колебания могут быть плавными и одночастотными или комплексными частотами. Вибрации, которые могут быть обнаружены людьми 1 и 1000 Hz. между ними.

Что такое сфера измерения частоты?

Министерство труда и социального обеспечения издало в 2013 Положение о здоровье и безопасности при использовании рабочего оборудования. В соответствии с этим положением работодатели должны обеспечить, чтобы оборудование, используемое работниками, соответствовало условиям работы и не вредило здоровью и безопасности работников. Поэтому используемое оборудование должно проверяться и осматриваться уполномоченными лицами через определенные промежутки времени и в соответствии с определенными методами.

Измерения, сделанные в этой области, включают измерения частоты или вибрации. Есть много национальных и международных стандартов, которые будут использоваться в этих измерениях. Вот несколько стандартов, которые следует учитывать при выполнении измерений частоты и вибрации:

  • TS EN ISO 5349-1 Механическая вибрация. Измерение и оценка ручных вибраций, воздействующих на людей. Часть 1: Общие правила
  • TS EN ISO 5349-2 Механическая вибрация. Измерение и оценка вибраций, воздействующих на руки человека. Часть 2: Практическое руководство по измерению на рабочем месте

 

наша организация TÜRCERT Технический контроль и сертификация Inc.предоставляет услуги измерения в соответствии с национальными и международными стандартами и с беспристрастным подходом и соответствует стандартам TS EN ISO / IEC 17020 Общие критерии деятельности различных типов инспекционных организаций. Более подробную информацию об измерениях частоты между измерениями рабочей среды можно запросить у наших сотрудников.

Измерения частоты

Наша компания – лучший выбор для вас, чтобы сдать тест измерения частоты, используя все технологические средства с нашими проверенными на международном уровне, аккредитованными и утвержденными опытными инженерами и оборудованием. Вы можете подать заявку, заполнив нашу онлайн-форму заявки. Мы сообщим вам как можно скорее о сертификации теста частотных измерений.

Амплитуда, частота, период колебаний — урок. Физика, 9 класс.

Рассмотрим величины, с помощью которых можно охарактеризовать колебания.

 

Рис. \(1\). Движение пустых качелей и качелей с мальчиком

 

Сравним колебания двух качелей на рисунке \(1\) — пустых качелей и качелей с мальчиком. Качели с мальчиком колеблются с большим размахом, то есть их крайние положения находятся дальше от положения равновесия, чем у пустых качелей.

Амплитудой колебаний \(A\) называется максимальное отклонение колеблющегося тела от положения равновесия.

\([A]=1~м\)

Полным колебанием называют движение, за которое тело возвращается в исходную точку (из которой началось колебание).

За одно полное колебание тело дважды максимально отклоняется от положения равновесия, поэтому один полный путь одного полного колебания равен четырём амплитудам: \(s=4A\).

  

Период колебаний — это промежуток времени, за который тело совершает одно полное колебание.
\([T]=1~с\) 

Пример:

ударим по столу двумя линейками — металлической и деревянной (рис. \(2\)) Линейки после этого начнут колебаться, но за один и тот же промежуток времени металлическая линейка (B) сделает больше колебаний, чем деревянная (A).

 

 

Рис. \(2\). Колебания металлической (B) и деревянной (A) линеек

Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний.

Обрати внимание!

Обозначается частота греческой буквой ν («ню»). За единицу частоты принято одно колебание в секунду. Эта единица в честь немецкого учёного Генриха Герца названа герцем (Гц).

Период колебания \(T\) и частота колебаний ν связаны следующей зависимостью:

T=1ν.

Свободные колебания в отсутствие трения и сопротивления воздуха называются собственными колебаниями, а их частота — собственной частотой колебательной системы.

Для описания закономерностей колебательной системы необходимо учитывать зависимость параметров колебания от параметров системы. Например, период колебаний и их частота зависят от массы груза и жёсткости пружины для физического маятника.

 

Рис. \(3\). Движение пустых качелей и качелей с мальчиком

 

Рассмотрим колебания двух одинаковых пустых качелей на рисунке \(3\). В один и тот же момент времени красные качели из положения равновесия начинают движение вперед, а зелёные качели из положения равновесия движутся назад. Движение качелей таково, что их амплитуды и периоды колебаний одинаковы. А если одинаковы периоды, то и частота колебаний совпадает. Однако, направлений движения качелей противоположно. О таких движениях говорят, что они движутся в противофазах.

 

Красные пустые качели и качели с мальчиком тоже колеблются с одинаковыми частотами. Направление скоростей этих качелей тоже совпадает. Это означает, что колебания происходят в одинаковых фазах, т.е. совпадают по фазе.

Фаза — физическая величина. Её используют для описания колебания тела.

 

Исходя из выше сказанного следует, что характеристиками колебательного движения являются:

  • амплитуда,
  • частота (можно использовать период),
  • фаза.

Источники:

Рис. 1, 3. Движение пустых качелей и качелей с мальчиком.

Рис. 2. Колебания металлической и деревянной линеек.

Измерение частоты и фазы | Цепи измерения переменного тока

Важной электрической величиной, не имеющей эквивалента в цепях постоянного тока, является частота .

Измерение частоты очень важно во многих приложениях переменного тока, особенно в системах электропитания переменного тока, предназначенных для эффективной работы на одной частоте и только на одной частоте.

Если переменный ток генерируется электромеханическим генератором переменного тока, частота будет прямо пропорциональна скорости вращения вала машины, и частоту можно измерить, просто измерив скорость вращения вала.

Если необходимо измерить частоту на некотором расстоянии от генератора переменного тока, потребуются другие средства измерения.

Метод измерения частоты

Использование принципа механического резонанса

В одном простом, но грубом методе измерения частоты в энергосистемах используется принцип механического резонанса. Каждому физическому объекту, обладающему свойством упругости (пружинистости), присуща частота, на которой он предпочитает вибрировать.

Отличным примером этого является камертон: ударьте по нему один раз, и он будет продолжать вибрировать со звуком, характерным для его длины. Более длинные камертоны имеют более низкие резонансные частоты: их тона будут ниже по музыкальной шкале, чем у более коротких камертонов.

Представьте себе ряд камертонов постепенно увеличивающихся размеров, расположенных бок о бок. Все они установлены на общем основании, и это основание вибрирует с частотой измеряемого переменного напряжения (или тока) с помощью электромагнита.

Тот камертон, резонансная частота которого наиболее близка к частоте этой вибрации, будет трястись сильнее (или громче).Если бы зубцы вилок были достаточно хрупкими, мы могли бы увидеть относительное движение каждого из них по длине размытия, которое мы увидели бы, когда осматривали каждый из них с точки зрения вида с торца.

Ну, сделайте набор «камертонов» из полоски листового металла, вырезанной по образцу, похожему на грабли, и у вас есть вибратор частотомер:

 

Схема частотомера вибрационного геркона.

 

Пользователь этого измерителя наблюдает за концами всех этих язычков разной длины, когда они коллективно встряхиваются на частоте приложенного переменного напряжения к катушке. Тот, который ближе всего по резонансной частоте к приложенному переменному току, будет вибрировать больше всего, выглядя примерно так:

 

Передняя панель вибрационного частотомера.

 

Виброметры, очевидно, не являются точными приборами, но они очень просты и поэтому просты в изготовлении, чтобы быть прочными. Их часто можно найти на небольших генераторных установках с приводом от двигателя для установки частоты вращения двигателя так, чтобы частота была несколько близка к 60 (50 в Европе) Герц.

Использование формы резервуарного контура

Несмотря на то, что герконовые счетчики неточны, принцип их работы — нет. Вместо механического резонанса мы можем заменить его электрическим резонансом и сконструировать частотомер, используя катушку индуктивности и конденсатор в виде колебательного контура (параллельные катушка индуктивности и конденсатор). См. рисунок ниже.

Один или оба компонента выполнены регулируемыми, а в цепь помещен измеритель, показывающий максимальную амплитуду напряжения на двух компонентах.

Регулировочная ручка (ручки) откалибрована для отображения резонансной частоты для любой заданной настройки, и частота считывается с них после того, как устройство настроено на максимальное показание на измерителе.

По сути, это схема перестраиваемого фильтра, которая настраивается и затем считывается аналогично мостовой схеме (которая должна быть сбалансирована для «нулевого» состояния, а затем считываться).

 

Измеритель резонансной частоты «пикает», когда резонансная частота LC настраивается на тестовую частоту.

 

Этот метод популярен среди радиолюбителей (по крайней мере, он был таковым до появления недорогих цифровых частотных инструментов, называемых счетчиками ), особенно потому, что он не требует прямого подключения к цепи.

Пока катушка индуктивности и/или конденсатор могут перехватывать достаточное поле рассеяния (магнитное или электрическое соответственно) от тестируемой цепи, чтобы вызвать показания счетчика, он будет работать.

В частоте, как и в других типах электрических измерений, наиболее точными средствами измерения обычно являются те, где неизвестная величина сравнивается с известным стандартом , основной прибор не делает ничего, кроме указания, когда две величины равны друг другу. .

Это основной принцип мостовой схемы постоянного тока (Уитстона) и надежный метрологический принцип, применяемый во всех науках. Если у нас есть доступ к точному эталону частоты (источник переменного напряжения, очень точно поддерживающий одну частоту), измерение неизвестной частоты, по сравнению с ним, должно быть относительно простым.

Использование кристалла кварца

Для этого стандарта частоты мы снова обращаемся к камертону или, по крайней мере, к его более современной разновидности, называемой кварцевым кристаллом .

Кварц — природный минерал, обладающий очень интересным свойством, называемым пьезоэлектричество . Пьезоэлектрические материалы создают напряжение по всей своей длине при физическом напряжении и физически деформируются, когда к их длине прикладывается внешнее напряжение.

В большинстве случаев эта деформация очень и очень незначительна, но она существует.

Кварцевая порода является эластичной (пружинящей) в пределах того небольшого диапазона изгиба, который может вызвать внешнее напряжение, а это означает, что она будет иметь собственную механическую резонансную частоту, способную проявляться в виде сигнала электрического напряжения.

Другими словами, если ударить по кварцевой пластинке, она будет «звенеть» со своей собственной уникальной частотой, определяемой длиной пластины, и эти резонансные колебания будут создавать эквивалентное напряжение в нескольких точках кварцевой пластины, которое может быть втыкается проводами, прикрепленными к поверхности микросхемы.

Обратным образом кварцевый чип будет вибрировать больше всего, когда он «возбуждается» приложенным переменным напряжением точно правильной частоты, точно так же, как язычки на частотомере с вибрирующими язычками.

Чипсы кварцевого камня могут быть точно вырезаны для желаемых резонансных частот, и этот чип надежно закреплен внутри защитной оболочки с проводами, отходящими для подключения к внешней электрической цепи.

В такой упаковке полученное устройство называется просто кристалл (или иногда « xtal »). Схематическое обозначение показано на рисунке ниже.

 

Схематический символ кристалла (частотоопределяющий элемент).

 

Электрически этот кварцевый чип эквивалентен последовательному LC-резонансному контуру. (Рисунок ниже) Диэлектрические свойства кварца вносят дополнительный емкостной элемент в эквивалентную схему.

Эквивалентная схема на кристалле кварца.

 

«Емкость» и «индуктивность», показанные последовательно, являются просто электрическими эквивалентами свойств механического резонанса кварца: они не существуют как отдельные компоненты внутри кристалла.Показанная параллельно емкость из-за проводных соединений через диэлектрический (изолирующий) кварцевый корпус реальна и влияет на резонансный отклик всей системы.

Подробное обсуждение динамики кристаллов здесь не требуется, но что необходимо понять о кристаллах, так это эквивалентность резонансной схемы и то, как ее можно использовать в схеме генератора для достижения выходного напряжения со стабильной известной частотой.

Кристаллы, как резонансные элементы, обычно имеют гораздо более высокие значения «добротности» (качество ), чем колебательные контуры, построенные из катушек индуктивности и конденсаторов, в основном из-за относительного отсутствия паразитного сопротивления, что делает их резонансные частоты очень определенными и точными.

Поскольку резонансная частота зависит исключительно от физических свойств кварца (очень стабильного вещества с точки зрения механики), изменение резонансной частоты во времени для кварцевого кристалла очень и очень мало. Вот как кварцевый механизм часы достигают своей высокой точности: с помощью электронного генератора, стабилизированного резонансным действием кристалла кварца.

Однако для лабораторных применений может потребоваться еще большая стабильность частоты. Для этого рассматриваемый кристалл можно поместить в среду со стабилизированной температурой (обычно в печь), что устраняет ошибки частоты из-за теплового расширения и сжатия кварца.

Тем не менее, для окончательного стандарта частоты ничто из обнаруженного до сих пор не превосходит точность одного резонирующего атома. Это принцип так называемых атомных часов , в которых используется атом ртути (или цезия), взвешенный в вакууме, возбуждаемый внешней энергией, чтобы резонировать на своей собственной уникальной частоте.

Результирующая частота определяется как радиоволновой сигнал, который формирует основу для самых точных часов, известных человечеству. Лаборатории национальных стандартов по всему миру поддерживают несколько таких сверхточных часов и передают частотные сигналы, основанные на вибрациях этих атомов, чтобы ученые и техники могли настроиться и использовать их для целей калибровки частоты.

Практическая часть

Теперь мы переходим к практической части: когда у нас есть источник точной частоты, как мы можем сравнить его с неизвестной частотой, чтобы получить измерение?

Одним из способов является использование ЭЛТ в качестве устройства сравнения частот. Электронно-лучевые трубки обычно имеют средства отклонения электронного луча как по горизонтальной, так и по вертикальной оси.

Если для электростатического отклонения электронов используются металлические пластины, будет пара пластин слева и справа от луча, а также пара пластин выше и ниже луча, как показано на рисунке ниже.

 

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) с вертикальными и горизонтальными отклоняющими пластинами.

 

Если мы позволим одному сигналу переменного тока отклонять луч вверх и вниз (подключите этот источник переменного напряжения к «вертикальным» отклоняющим пластинам), а другому сигналу переменного тока — отклонять луч влево и вправо (используя другую пару отклоняющих пластин), шаблоны будет производиться на экране ЭЛТ, указывающем соотношение этих двух частот переменного тока.

Эти шаблоны называются фигурами Лиссажу и являются обычным средством сравнительного измерения частоты в электронике.

Если две частоты одинаковы, мы получим простую фигуру на экране ЭЛТ, форма этой фигуры зависит от фазового сдвига между двумя сигналами переменного тока. Вот выборка фигур Лиссажу для двух синусоидальных сигналов одинаковой частоты, показанных так, как они выглядят на лицевой стороне осциллографа (прибор для измерения напряжения переменного тока, использующий ЭЛТ в качестве «движения»).

На первом рисунке изображена фигура Лиссажу, образованная двумя переменными напряжениями, идеально совпадающими по фазе друг с другом:

 

Фигура Лиссажу: та же частота, фазовый сдвиг ноль градусов.

 

Если два напряжения переменного тока не совпадают по фазе друг с другом, прямая линия не будет сформирована. Скорее, фигура Лиссажу примет вид овала, становясь идеально круглой, если фазовый сдвиг между двумя сигналами составляет ровно 90° и если их амплитуды равны:

.

 

Фигура Лиссажу: та же частота, фазовый сдвиг 90 или 270 градусов.

 

Наконец, если два сигнала переменного тока прямо противостоят друг другу по фазе (сдвиг на 180°), мы снова получим линию, только на этот раз она будет ориентирована в противоположном направлении:

 

Фигура Лиссажу: та же частота, фазовый сдвиг 180 градусов.

 

Когда мы сталкиваемся с сигнальными частотами, которые не совпадают, фигуры Лиссажу становятся немного сложнее. Рассмотрим следующие примеры, и для них задано соотношение частот по вертикали и горизонтали:

.

 

Фигура Лиссажу: Частота по горизонтали в два раза больше, чем по вертикали.

 

Чем сложнее соотношение между горизонтальной и вертикальной частотами, тем сложнее фигура Лиссажу. Рассмотрим следующую иллюстрацию соотношения частот 3:1 между горизонтальной и вертикальной плоскостями:

 

Фигура Лиссажу: Частота по горизонтали в три раза больше, чем по вертикали.

 

. . . и соотношение частот 3:2 (по горизонтали = 3, по вертикали = 2) на рисунке ниже.

 

Фигура Лиссажу: Соотношение частот по горизонтали и вертикали составляет 3:2.

 

В тех случаях, когда частоты двух сигналов переменного тока не являются точно простым отношением друг к другу (но близки), фигура Лиссажу будет казаться «движущейся», медленно меняя ориентацию по мере того, как фазовый угол между двумя сигналами колеблется между 0 ° и 180°.

Если две частоты зафиксированы в точном целочисленном отношении друг к другу, фигура Лиссажу будет стабильной на экране ЭЛТ.

Физика фигур Лиссажу ограничивает их полезность в качестве метода сравнения частот случаями, когда отношения частот представляют собой простые целые числа (1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 3:4 и т. д.).).

Несмотря на это ограничение, числа Лиссажу являются популярным средством сравнения частот везде, где существует доступный стандарт частоты (генератор сигналов).

 

ОБЗОР:

  • Некоторые частотомеры работают по принципу механического резонанса, указывая частоту по относительным колебаниям набора уникально настроенных «язычков», встряхиваемых на измеряемой частоте.
  • В других частотомерах для индикации частоты используются электрические резонансные цепи (обычно LC-контурные цепи).Один или оба компонента сделаны регулируемыми, с точно откалиброванной регулировочной ручкой, а чувствительный измеритель считывает максимальное напряжение или ток в точке резонанса.
  • Частоту можно измерить сравнительным образом, как в случае использования ЭЛТ для создания фигур Лиссажу. Сигналы опорной частоты могут быть получены с высокой степенью точности колебательными схемами, использующими кварцевые кристаллы в качестве резонансных устройств. Для сверхточности можно использовать стандарты сигнала атомных часов (основанные на резонансных частотах отдельных атомов).

Единицы СИ – Время | НИСТ

Секунда (с) определяется путем принятия фиксированного числового значения частоты цезия ∆ν Cs , частоты невозмущенного сверхтонкого перехода атома цезия-133 в основном состоянии, равной 9 192 631 770 при выражении в единицах Гц, что равно s −1 .

Число периодов или циклов в секунду называется частотой. Единицей частоты в системе СИ является герц (Гц). Один герц равен одному циклу в секунду.Стандартные частоты и точное время транслируют радиостанции WWV и WWVB в Колорадо и WWVH на Гавайях. NIST доставляет цифровые сигналы синхронизации по телефону и через Интернет.

Официальное время правительства США предоставляется NIST и USNO. NIST также предлагает Интернет-службу времени (ITS) и Автоматизированную компьютерную службу времени (ACTS), которые позволяют устанавливать компьютерные и другие часы через Интернет или по стандартным коммерческим телефонным линиям. Там можно скачать бесплатное программное обеспечение для использования этих сервисов на нескольких типах популярных компьютеров.Информацию об этих услугах можно найти на веб-сайте Time and Frequency Division.

Ресурсы для студентов и преподавателей

Часто задаваемые вопросы

Какое сейчас всемирное координированное время?

NIST и Военно-морская обсерватория США совместно управляют веб-сайтом, который предоставляет официальное время США. Показания часов этих двух агентств вносят вклад в мировое время, называемое всеобщим скоординированным временем (UTC). Узнать больше… Как узнать время с помощью телефона, компьютера или радиосигналов? Что такое дополнительная секунда? Каковы правила перехода на летнее время? Посетите раздел часто задаваемых вопросов по времени и частоте для получения дополнительной информации.

Ресурсы

Кредит: Дж. Ван и Б. Хейс/NIST

Лига супергероев СИ – Профессор Второй

Этот анимационный видеосериал в стиле комиксов был разработан, чтобы помочь учащимся средней школы узнать о 7 основных единицах измерения СИ. Считывая колебания своих атомов цезия, охлаждаемых лазером, профессор Второй может синхронизировать любую частоту и корректировать любые часы. Секунда — это время, за которое возбужденный атом цезия совершает 9 192 631 770 колебаний.

Перейти к дополнительной информации о базовых единицах СИ:

Как измерить график частотной характеристики вашего IEM — доступный, портативный, точный и воспроизводимый.

Аппаратное и программное обеспечение, необходимое для проведения значимых измерений вашего IEM и построения графика его частотной характеристики.

Симулятор заложенного уха.

Вооружившись ограниченным бюджетом и реалистичными ожиданиями, мы приобрели приспособление для тестирования наушников miniDSP EARS, чтобы стандартизировать наши измерения частотной характеристики наушников.

Попробовав его, я написал пару статей о EARS, чтобы поделиться своим опытом использования этого устройства. Во-первых, я рассмотрю, что такое EARS, что он может делать, а также ограничения, присущие использованию EARS для измерений. Вторая статья представляет собой пошаговое руководство о том, как измерить наушники с помощью EARS.

Измерительное устройство miniDSP EARS. Обычно с меньшим количеством глаз.

«EARS — это испытательный стенд, в котором используются микрофоны, встроенные в моделируемые уши, для записи данных через компьютерное соединение.Тестовые сигналы воспроизводятся через наушники, установленные на устройстве.

EARS поставляется предварительно собранным как единое целое, состоящее из пары формованных силиконовых ушей со встроенными микрофонами, прямоугольной интерфейсной коробки USB, удерживающей пластины для ушей, и штампованной стальной подставки. Подставка закруглена сверху, чтобы приблизиться к верхней части головы человека и удерживать ремешок для наушников.

Блок интерфейса USB подключается к компьютеру с помощью стандартного кабеля USB A-B для принтера, и для использования в ОС Windows, Linux или Apple не требуется драйвер.Интерфейс USB обеспечивает питание EARS и улавливает входной сигнал с микрофонов.

EARS — одна из нескольких имеющихся на рынке коммерческих измерительных установок для наушников. Он отличается тем, что является самым доступным (с БОЛЬШИМ отрывом)». – Введение в miniDSP EARS.

Первоначально предполагалось использовать EARS для измерения как полноразмерных наушников, так и внутриканальных наушников. К сожалению, несмотря на то, что наушники EARS прекрасно работают с полноразмерными наушниками, при попытке использовать их с внутриканальными наушниками были обнаружены некоторые серьезные ограничения.

Мне было довольно сложно получить воспроизводимые результаты при измерении IEM с помощью EARS.

Форма и размер слухового прохода в EARS короткие, цилиндрические и просто неестественные. Это ограничивает диапазон глубины введения и не имитирует акустические эффекты формы уха. Вскоре стало очевидно, что должно быть что-то более подходящее.

Симуляторы заложенного уха

Наушник Moondrop Starfield вставлен в симулятор заложенного уха.

Симуляторы уха представляют собой стандартизированные устройства, традиционно используемые для калибровки наушников. Чтобы лучше имитировать естественные реакции уха, симуляторы уха воспроизводят эффект окклюзии . Этот эффект возникает при заполнении слухового прохода инородным предметом. Это заставляет человека слышать глухой или гулкий звук, когда он говорит или слушает.

Странный звук возникает из-за того, что звук передается через костную проводимость в улитку. Акустическое давление в закрытом слуховом проходе повышается на низких частотах из-за вибрации стенки слухового прохода.

Вы можете имитировать этот опыт, затыкая уши пальцами и говоря.

Отсутствие имитатора закрытого уха в EARS miniDSP приводит к результатам, которые сильно отличаются от результатов измерений, выполненных с помощью стандартных установок, и создает нестандартные пики из-за отклика канала.

«Пик от смоделированного слухового прохода все еще присутствует, но его частота снижена примерно до 2,5 кГц из-за того, что IEM закрывает конец слухового прохода. Есть также такой же относительно крутой спад высоких частот… Конечно, различная глубина введения или геометрия наконечника сильно меняют эти характеристики, что добавляет еще один уровень неопределенности измерения.” – АудиоЭкспресс

Мы должны помнить, что самым важным фактором при измерениях наушников является согласованность .

Мы должны иметь возможность повторять измерения и доверять им. Инструменты и процессы, которым мы следуем при проведении измерений, должны быть согласованными. Только так мы можем сравнивать измерения.

Было бы лучше проводить измерения с помощью стандартного устройства для имитации заложенного уха. К сожалению, стандартизированные устройства от таких компаний, как GRAS Sound и Vision, слишком дороги для среднего потребителя (вроде меня).

Это побудило меня взглянуть на то, какие инструменты используются для создания наиболее уважаемых онлайн-баз данных измерений IEM.

Поиск общепринятого стандарта в основном начался и закончился с обширной (примерно 800 IEM на момент написания) базы данных измерений In-Ear Fidelity. Я связался с Корином Ако (или Crinacle , как его называют в Интернете), и он был достаточно любезен, чтобы ответить на мои вопросы и указать мне правильное направление относительно того, какое оборудование он использовал для создания своей базы данных.

Тип симулятора заложенного уха и соединитель, рекомендованный Crinacle. «Я использую соединитель, соответствующий стандарту IEC60318-4… Хотя он не создан обычным трио производителей HATS (Head Acoustics, GRAS и B&K), поскольку он построенный по стандарту, он работает в основном одинаково. Я считаю, что эта муфта, в частности, основана на B&K Type 4195». – Crinacle в личном обмене электронной почтой

Оказывается, при достаточной поддержке Кринакл недавно смог обновить свое оборудование ближе к (гораздо более дорогому) отраслевому стандарту.«…Я перейду на установку GRAS KB5000/5001 с моим существующим соединителем IEC60318-4 для измерений в наушниках, так что в основном это будет GRAS 43AG-4, но с небольшой доработкой, чтобы удовлетворить мои потребности в портативности».

Согласно сообщению In-Ear Fidelity от 3 сентября, новое оборудование состоит из:

«Ноутбук > Мастер эквалайзера помещения > Аудиоинтерфейс Motu M2 > Формирователь сигнала CCP B&K 1704-C-102 (питание по шине USB) > GRAS RA0402 предварительно поляризованный соединитель «высокого разрешения» IEC603318-4 > GRAS KB5000/KB5001 искусственная ушная раковина ( справа и слева соответственно) …

…база данных IEM продолжит использовать мой существующий соединитель 711.Конечно, не идеально, учитывая, что она все еще немного отличается от GRAS RA0402 (хотя все еще находится в пределах спецификаций IEC 60318-4), но в наши дни база данных в основном является собственным стандартом, учитывая огромный объем записей в любом случае. Таким образом, использование старого соединителя имеет больше смысла для обеспечения точности, воспроизводимости и сопоставимости…»

Это модель симулятора окклюзированного слухового прохода (типовой соединитель 711). Геометрия соответствует имитатору уха Brüel & Kjær типа 4157.(С comsol.com)

Поскольку этот новый уровень аппаратного обеспечения требует значительных финансовых вложений (цель краудфандинга составляла 9000 долларов США!), я решил, что копирование предыдущей установки In-Ear Fidelity, которая произвела большую часть измерений, будет быть «достаточно хорошим» для моих целей измерения.

Универсальный соединитель 711.

МЭК 60318-4

В частности, IEC 60318-4 определяет « Электроакустика. Имитаторы головы и уха человека. Часть 4. Имитатор закрытого уха для измерения наушников, прикрепленных к уху с помощью ушных вкладышей ».

Он описывает имитатор закрытого уха, предназначенный для измерения вставленных наушников в диапазоне частот от 100 Гц до 10 кГц. Он также подходит в качестве основы для расширения, предназначенного для имитации всего слухового прохода и наружного уха путем моделирования импеданса акустической передачи для закрытого нормального уха взрослого человека.

Существует несколько ограничений для устройств, разработанных в соответствии с этим стандартом, которые следует учитывать всем, кто выполняет или интерпретирует измерения.

  • Возможны большие различия в характеристиках отдельных ушей, что следует учитывать при использовании симулятора уха.
  • Не имитирует утечку между ушным вкладышем и слуховым проходом человека.
  • Результаты могут отличаться от характеристик наушников, вставленных в настоящее ухо, особенно на низких частотах.
  • Ниже 100 Гц устройство не имитирует человеческое ухо, но может использоваться в качестве акустического соединителя на дополнительных частотах до 20 Гц.
  • На частотах выше 10 кГц устройство не имитирует человеческое ухо, но может использоваться в качестве акустического соединителя на дополнительных частотах до 16 кГц.

Как и во всем, лучше подходить к вещам с широко открытыми глазами и понимать ограничения при интерпретации результатов.

Требования к оборудованию

Для создания измерений IEM требуется следующее оборудование:

  1. Соединитель для моделирования заложенного уха (соответствует IEC 60318-4) (Купить)
  2. 3.Кабель-разветвитель 5 мм для наушников/микрофона (Купить)
  3. Переходник Apple Lightning на наушники 3,5 мм (Купить)
  4. iOS-устройство
Недорогой аудиоключ Apple Lightning to 3,5 мм. Модель А1749.

Хотите верьте, хотите нет, но это все. Предполагая, что у вас уже есть iPhone или iPad и адаптер для наушников Apple, необходимо приобрести только два дополнительных аппаратных элемента. Адаптер кабеля-разветвителя для наушников/микрофона можно недорого и легко приобрести на Amazon. Вот тот, который я купил.

Я купил недорогой разветвитель 3,5 мм для микрофона/наушников. (С amazon.ca)

Проблема заключается в покупке соответствующего симулятора закрытого уха (в этой статье я буду называть его «OES»). Этот симулятор внутреннего уха, соответствующий стандарту IEC 60318-4, в настоящее время доступен только на Taobao, китайском веб-сайте онлайн-покупок, принадлежащем Alibaba. Taobao — крупнейший в мире сайт электронной коммерции; однако он не на английском языке и не предназначен для рынка Северной Америки.

OES на Таобао.ком.

Как купить на Таобао

Для покупки на Taobao вам потребуется сторонний агент по покупкам, складированию и доставке. Superbuy хорошо сработал для меня, когда я впервые запутался в шагах покупки. В конечном итоге вы купите продукт через веб-сайт Superbuy, и они купят его на Taobao от вашего имени, а затем упакуют и отправят товар вам.

Симулятор заложенного уха, используемый для измерения IEM.

Superbuy предлагает дополнительные услуги по упаковке и упаковке перед отправкой, которые я сделал «на всякий случай».Прибывшая посылка была настолько надежно упакована, что потребовалось около получаса с ножницами и ножами, чтобы наконец освободить OES, который в конечном итоге был надежно упакован в собственный жесткий пластиковый ящик с пенопластовой подкладкой.

Так. Много. Упаковка.

Весь процесс заказа казался немного запутанным и похожим на прыжок веры, но, в конце концов, все прошло идеально, и устройство было доставлено в целости и сохранности.

Требования к программному обеспечению

«Что касается программного обеспечения, я использую периодическое усреднение шума или удержание пика синусоидальной развертки в iOS AudioTools (не путать с AudioTool на Android, которая является значительно худшей программой БПФ) исключительно из соображений портативности.На своем рабочем столе я использую Room EQ Wizard, а иногда и ARTA, в зависимости от того, какие функции мне нужны». – Crinacle в личной переписке по электронной почте

Приложение iOS AudioTools.

Я купил AudioTools для iOS в App Store. Он кажется довольно полнофункциональным и делает много вещей, которые я, вероятно, никогда не буду использовать. Но, как говорится, это правильный инструмент для работы.

Затраты

  • Симулятор закрытого уха (OES): 71,57 долл. США
  • долл. США
  • Доставка (в Канаду): 32 доллара США.02
  • долларов США
  • Стоимость импорта DHL: 23,57 долларов США
  • долларов США.
  • Разветвитель для наушников/микрофона: 11,02 долл. США
  • долл. США
  • Программное обеспечение iOS AudioTools: 20,60 долл. США
  • долл. США

ИТОГО: 158,78 долларов США

По сравнению с многотысячными альтернативами это решение доступно и разумно для энтузиастов.

Подключаем все это

OES поставляется со стандартным разъемом для микрофона 3,5 мм. Процедура подключения не может быть проще.

1.Начните с подключения адаптера Apple Lightning to 3,5 мм к устройству iOS.

2. Вставьте штекер кабеля-разветвителя микрофона/наушников в этот адаптер.

3. Вставьте кабель IEM в отмеченное гнездо 3,5 мм для наушников на разветвителе.

4. Вставьте штекер OES в отмеченное гнездо микрофона 3,5 мм на разветвителе.

5. Откройте приложение AudioTools на устройстве iOS.

Просто подключите свой iPhone или iPad, и вы готовы начать измерение IEM.

Поскольку у OES нет подставки (хотя его можно использовать лежа на столе или на столе), я отрезал короткую часть лапши для бассейна и нашел небольшой цветочный горшок, чтобы поместиться в кусок пенопласта. Это надежно удерживает OES ​​в вертикальном положении и может быть отрегулировано для поддержки вставленного IEM.

Эта установка также работает для измерения беспроводных IEM. Просто пропустите шаг 3 « подключите кабель IEM » и подключите IEM обычным образом через Bluetooth.

В программе AudioTools необходимо изменить несколько основных настроек.Это, пожалуй, самая сложная часть процесса, так как ничего не документируется. Я снова обратился к Crinacle за его рекомендуемыми настройками и сделал все возможное, чтобы воспроизвести их.

Возможно, я неточно интерпретировал все инструкции Crinacle, и любые ошибки являются только моей ошибкой.

Выберите значок «Настройки», чтобы изменить диапазон микрофона.

Настройки → Настройка микрофона

Чтобы внести это изменение, OES должен быть подключен к устройству iOS.

  • Микрофон гарнитуры 1: Высокочастотный диапазон

Акустика – инструменты акустического анализа → БПФ – быстрое преобразование Фурье

Выберите настройку «высокий диапазон» для подключенного микрофона.Выберите значок «Акустика — инструменты акустического анализа», чтобы выполнить измерения.
Пояснение к настройкам приложения (слева направо)
Экран измерения графика БПФ по умолчанию.
  • Сглаживание графика : 1/24 октавы
Выберите 1/24 октавы.
  • Значок воспроизведения : Нажмите, когда будете готовы, после того как все перечисленные настройки будут изменены. Нажмите еще раз, чтобы сделать паузу через 30 секунд.
  • Значок папки с файлами : Нажмите, чтобы ввести имя файла (имя измеряемого IEM).Сохранить как график заголовок экрана при появлении запроса.
Введите имя IEM для сохранения. Используйте имя IEM для заголовка экрана.
  • Значок синусоиды (генератор): Розовый. -2 дБ полной шкалы. Щелкните ползунковый переключатель (сделайте его зеленым), чтобы начать воспроизведение.
Выберите генератор розового шума и щелкните переключатель, чтобы начать воспроизведение звука.
  • Гаечный ключ (настройки БПФ): 32768 Точки БПФ/октава. Полный диапазон БПФ. Точка кроссовера: 1 кГц. Настройки графика: Шкала дБ: 30-85 дБ.Шкала частот: 19 Гц – 20000 Гц. Толстый сюжет.
Выберите точки и диапазон, как показано. Выберите 32768 точек на октаву. Установите точку кроссовера на 1 кГц, шкалу дБ от 30–85 дБ и шкалу частоты от 19 Гц до 20 000 Гц. Установите для линии графика значение «Толстая». Проверьте окончательные параметры настройки. .Выберите Average для Graph Decay. Ссылка для сброса и таймер находятся в маленьком поле в правом нижнем углу экрана.
  • Кнопка со значком photo в правом верхнем углу сохранит изображение текущего экрана в библиотеку фотографий на устройстве iOS.
Это изображение экспортируется в библиотеку фотографий из приведенных выше данных экрана.

Проведение измерений

После внесения всех вышеперечисленных изменений настройки основные этапы проведения измерений следующие:

  1. Подключите устройство iOS, адаптер Lightning, разветвитель для наушников/микрофона и OES.
  2. Откройте график FFT в разделе Инструменты акустического анализа в iOS AudioTools.
  3. Вставьте IEM в конец соединителя. Поскольку размер насадки OES фиксированный (и довольно маленький), может потребоваться использование ушных вкладышей меньшего размера, чем обычно, для обеспечения хорошей подгонки.Стремитесь к гладкой вставке с хорошим уплотнением. Оставьте небольшое количество (±1 мм видимого конца кончика уха).
  4. В тихой среде поместите OES на твердую нерезонансную поверхность, которая не будет передавать никаких внешних шумов во время измерений.
  5. Нажмите кнопку воспроизведения в нижней части экрана БПФ.
  6. Отрегулируйте громкость на телефоне, пока линия не станет примерно 65 дБ при 1 кГц .
  7. После каждого изменения нажимайте ссылку Reset Average (в маленьком поле внизу справа).
  8. Подождите 30 секунд (таймер будет отсчитывать в правом нижнем углу экрана), пока график не стабилизируется (линия сгладится).
  9. Нажмите кнопку паузы в нижней части экрана БПФ.
  10. Нажмите кнопку файла , чтобы сохранить и назвать измерение.
  11. Нажмите кнопку фото , чтобы сохранить график в библиотеке фотографий на устройстве iOS.
Фиксированный размер насадки OES иногда затрудняет поиск ушного вкладыша нужного размера.

Важные соображения при выполнении измерений

  1. Цель измерения частотных характеристик состоит в том, чтобы иметь возможность сравнивать один IEM с другим. Сравнения действительны только в том случае, если инструменты измерения и методология одинаковы для всех измерений.
    1. Различия в единицах измерения внутри одной и той же модели IEM также могут привести к различиям в измерениях.
  2. График измерения частотной характеристики не является объективным показателем качества или точности звука.Результаты должны интерпретироваться субъективно.
    1. Прослушивание — единственный способ проверить, точно ли график отображает звук.
  3. Измерения, выполненные с помощью OES, имеют ограничения.
    1. Прочный и фиксированный диаметр металлического соединителя подходит к некоторым ушным вкладышам лучше, чем к другим. Я пытаюсь найти наилучшую посадку с ушными вкладышами, входящими в комплект IEM.
    2. Глубина введения не может быть одинаковой из-за различий между наконечниками и насадками в разных IEM.
    3. Графики показывают резонансный пик в верхних высоких частотах (обычно около 7-10 кГц).

Заключение

Я настоятельно рекомендую этот метод выполнения измерений IEM. Это просто, портативно и быстро.

Не говоря уже о доступных.

Это идеально? Точно нет. Но это отличное решение для большинства энтузиастов. Также намного проще получить воспроизводимые результаты, чем пытаться выполнить IEM-измерения с помощью miniDSP EARS.

Итак, надеюсь, вы больше не будете задаваться вопросом, как получаются измерения для моих обзоров IEM на Headphonesty. Если вы ищете эффективный способ измерения и сравнения ваших IEM, я надеюсь, что это руководство поможет вам принять взвешенное решение о ваших вариантах.

(PDF) Измерение частоты

© CRC Press LLC, 1999 г.

Используются и другие варианты этих методов калибровки, которые могут быть в равной степени применимы для конкретного применения

[9, 10, 21, 22].Имейте в виду, что четко определенный и задокументированный метод калибровки

является обязательным для лаборатории, стремящейся зарегистрироваться в ISO или соответствовать программе аккредитации лаборатории

.

19.6 Будущие разработки

В последующие годы характеристики стандартов частоты будут продолжать улучшаться. Одной из перспективных разработок

является стандарт цезиевого фонтана. Это устройство работает путем лазерного охлаждения атомов цезия, а затем

поднимает их вертикально через микроволновый резонатор.Резонансная частота определяется по мере того, как атомы поднимаются

и падают под действием силы тяжести. Многие лаборатории работают над этой концепцией, которая должна уменьшить неопределенность частоты, реализованную с помощью существующих атомно-пучковых цезиевых эталонов [24]. В конце концов,

стандарт захваченных ионов может привести к улучшениям на несколько порядков. Этот эталон

выводит свою резонансную частоту из систематических сдвигов энергии при переходах в определенных

ионов, удерживаемых неподвижно в электромагнитной ловушке.Погрешность частоты такого устройства может составлять всего

±1 × 10–18 [25]. Кроме того, новые статистические инструменты могут улучшить способность оценивать стабильность осцилляторов, особенно в долгосрочной перспективе [26].

Будущее стандартов передачи должно все больше и больше полагаться на спутниковые приемники, и их характеристики должны продолжать улучшаться. Ожидается, что наземные системы, такие как LORAN-C, будут выведены из эксплуатации [27]. Неопределенность частоты приемников GPS улучшится, когда программа Selective Availability

(SA) будет прекращена в начале следующего века [28].

Ссылки

1. Международная организация по стандартизации (ИСО), Международный словарь основных и общих терминов

Метрологические термины (VIM), Женева, Швейцария, 1993 г.

Компетентность калибровочных и испытательных лабораторий,

Международная организация по стандартизации (ISO), 1990.

3. ANSI/NCSL Z540-1-1994, Калибровочные лаборатории и измерительное и испытательное оборудование — Общие требования

, Американский национальный институт стандартов, 1994.

4. М. А. Ломбарди, Введение в калибровку частоты. Часть I, Cal Lab Int. J. Metrol., January-

February, 17-28, 1996.

5. B.N. Taylor and C.E. Kuyatt, Руководство по оценке и выражению неопределенности результатов измерений NIST

, Natl. Инст. Стэна. и Технол. Тех. Note 1297, 1994.

6. IEEE, Стандартные определения IEEE физических величин для основной частоты и времени

Метрология, IEEE 1139, Пискатауэй, Нью-Джерси, 1988.

7. DW Allan, H. Hellwig, P. Kartaschoff, J. Vanier, J. Vig, GMR Winkler, and NF Yannoni,

Стандартная терминология для метрологии основной частоты и времени, характеристика часов

и осцилляторов — Natl . Инст. Стэна. и Технол. Тех. Примечание 1337, 1990, 139-145.

8. Дж. Джесперсон, Введение во временную характеристику стандартов частоты, Proc. 25-го числа

года. Встреча по точному времени и интервалу времени (PTTI), Пасадена, Калифорния, декабрь 1991 г., стр. 83–102.

9. С. Р. Штейн, Частота и время — их измерение и характеристика, Precision Frequency

Control, Vol. 2, Э. А. Гербер и А. Баллато, ред., Academic Press, Нью-Йорк, 1985, 191–232.

10. Д. А. Хоу, Д. В. Аллан и Дж. А. Барнс, Свойства источников сигналов и методы измерения,

Характеристика часов и осцилляторов, Д. Б. Салливан, Д. В. Аллан, Д. А. Хоу и Ф. Л. Уоллс,

Ред., Натл. Инст. Стэна. Технол. Тех. Примечание 1337, 1990, 14-60.

11. WA Marrison, Эволюция кварцевых часов, Bell Systems Tech., 27(3), 510-588, 1948.

12. JR Vig, Introduction to Quartz Frequency Standards, Army Research and Development Technical

Report, SLCET-TR-92-1, October 1992.

13. FL Walls and J. Gagnepain, Чувствительность кварцевых генераторов к окружающей среде, IEEE Trans. Ультрасон.,

Ферроэлектр., Частот. Контроль, 39, 241-249, март 1992 г.

скорость, амплитуда, длина волны и частота Gigahertz-Optik

Как и все другие волны (волны в струне, волны на воде, звук, волны землетрясения . ..), свет и электромагнитное излучение в общее можно описать как колебание (более общее: периодическое изменение некоторой физической величины), распространяющееся в пространстве.Распространение вызвано тем, что вибрация в определенном месте влияет на область рядом с этим местом. Например, в случае со звуком попеременное разрежение и сжатие молекул воздуха в определенном месте приводит к периодическим изменениям местного давления, что, в свою очередь, вызывает движение соседних молекул воздуха к этому месту или от него.


Рис. 1: Формирование и распространение волны в струне


Распространение вызвано тем, что вибрация в определенном месте влияет на область рядом с этим местом.Например, в случае со звуком попеременное разрежение и сжатие молекул воздуха в определенном месте приводит к периодическим изменениям местного давления, что, в свою очередь, вызывает движение соседних молекул воздуха к этому месту или от него.


Рис. 2. Формирование и распространение волны сжатия в воздухе, явление, в просторечии называемое звуком


В случае электромагнитной волны механизм распространения включает взаимную генерацию периодически гораздо труднее понять, чем звук.Тем не менее, результат все еще может быть описан как периодическое изменение физической величины (напряженность электрического и магнитного поля), распространяющееся в пространстве. Скорость этого распространения обычно обозначается буквой c (единица измерения: метры в секунду, м / с) и зависит от среды и характера волны (см. Таблицу 1 ниже).

90 732 90 733 Звук

Оптический (электромагнитное) излучение

при λ = 434 нм при длине волны = 589 нм при длине волны = 656 нм в вакууме – 299792 км / с
(п = 1) 299792 км км / S
(N = 1) 299792 км / S
(N = 1) в Air 340   м   /   с 299708   км   /   с 8 = 63   1. 000280) 299709 км / с
(п = 1,000277) 299710 км / с
(п = 1,000275) в воде 1500 м / сек 223725 км / с
(п = 1,340) 224900 км / с
( п   =   1.333) 295238 225238 км км / S
(N S
(N = 1.331)

. 1: Скорости звука и света в воздухе и в воде. Для оптического излучения в скобках указан соответствующий показатель преломления


Для описания основных свойств волны для всех типов волн были определены следующие величины:

  • максимальное нарушение равновесия среды. В случае волны в горизонтальной струне это значение равно половине расстояния по вертикали между гребнем волны и ее впадиной.

  • Длина волны λ  – это расстояние между двумя соседними гребнями (или впадинами), которое указывается в метрах.

  • период T волны — это время, которое проходит между приходом двух последовательных гребней (или впадин) в определенное место   X. Это определение идентично утверждению, что период — это время, когда вибрации в точке X требуется, чтобы пройти полный цикл от гребня до впадины и до гребня.Период волны указан в секундах.

  • Частота f волны – это количество циклов вибрации в секунду в определенном месте X. Единица измерения – герц (Гц), а 1 Гц – величина, обратная 1 секунде. Например, волне с периодом T 90 263   90 264 = 90 263   90 264 0,25 90 263   90 264 с требуется ¼ 90 263   90 264 секунды, чтобы завершить полный цикл колебаний (гребень 90 263  – 90 264  в точке 9 9 202  четыре колебания в секунду. Следовательно, его частота равна f = 4 Гц. Из этого примера видно, что период волны полностью определяет ее частоту и наоборот. Соотношение между этими величинами дается F = 1 1 / / T.
    Если мы посмотрим на волну как процесс, который является периодическим в пространстве и во времени, мы можно рассматривать длину волны λ как расстояние между двумя повторениями процесса в пространстве, а период T – как “расстояние” между двумя повторениями процесса во времени.

Основное соотношение между длиной волны, частотой и скоростью следует из следующего соображения:

В течение промежутка времени гребень должен пройти расстояние в одну длину волны   λ от точки   X до точки   Y. Этот промежуток времени идентичен периоду волны   Тл. А когда гребню требуется промежуток времени    Тл, чтобы пройти расстояние   λ, его скорость   c составляет

При прохождении волны из одной среды другому, его частота остается неизменной.Если скорости волны в двух средах различаются, длины волн в двух средах также различаются, как следствие. Поскольку частота волны не зависит от среды, через которую проходит волна, для характеристики волны удобнее использовать частоту, а не длину волны. В акустике это обычная практика   — в большинстве случаев высота звука характеризуется его частотой, а не длиной волны в определенной среде (например, в воздухе).

В оптике ситуация иная: в большинстве случаев вместо частоты используется длина волны, хотя это и приводит к определенному усложнению: например, зеленый свет имеет длину волны 520   нм в вакууме, но в воде его скорость равна меньше в 1 раз.33, и, таким образом, в воде тот же зеленый свет имеет длину волны всего 520 / 1,33 = 391,0 нм. Следовательно, если мы хотим охарактеризовать волну ее длиной волны, мы также должны указать среду, для которой дано фактическое значение длины волны. Согласно правилам CIE, которые применяются в этом руководстве, термин «длина волны» относится к «длине волны в воздухе», если не указано иное. Однако, применяя данные длины волны к свету, проходящему через среду, отличную от вакуума, следует иметь в виду, что длина волны света изменяется согласно следующему соотношению

λ λ Вакуумный = λ Воздушный × л воздуха
л Средний л Средний

с

и

4

9078
N Medium = = 9074 C
C Medium

N Medium называют показателем преломления средств и чаще используется для указания оптических свойств материала, чем c Medium .

Как измеряется частота фотона/света? Сколько времени занимает такое измерение?

На самом деле невозможно напрямую измерить частоту отдельного фотона света. Это связано с тем, что отдельный фотон будет вести себя скорее как частица, чем как волна, и понятие частоты (циклов или чередований в секунду) применимо только к волнам.

Спектрометр — это устройство, которое рассеивает путь падающих фотонов под углом это зависит от их длины волны.Таким образом, можно точно оценить длина волны фотонов.

Измерение длины волны затем используется в простом уравнении, связывающем скорость волны, ее длина волны и частота: частота = скорость/длина волны.

Скорость света точно равна 299 792 458 м/с. Фотон красно-оранжевого света от гелий-неонового лазера имеет длину волны 632,8 нм. Использование уравнения дает частоту 4,738X10 14 Гц или около 474 триллионов циклов в секунду.

Гораздо более точный метод прямого измерения длины волны лазерного луча путем подсчета количество полос в интерферометре, когда одно из его зеркал перемещается на очень точно измеренное расстояние.

Третий и наиболее точный метод измеряет частоту лазера путем измерения разностные частоты, полученные путем смешивания его с рядом более низких и более низких частот сигналы. (При смешивании двух волн разной частоты образуются две новые волны с частоты, равные сумме и разности исходных частот.) Низший или опорной частоты, и каждая из разностных частот непосредственно измеряется сравнивая их со стандартом частоты, таким как атомные часы в NIST. Описано на: http://www.boulder.nist.gov/timefreq/ofm/synchronous/synthesi.htm.

Время, необходимое для выполнения измерения, зависит от используемого метода и точности желанный. Для максимальной точности измерения могут занять секунду или больше. Один измерение длины волны фотона может быть выполнено за долю микросекунды, но точность будет на много порядков меньше.

Ответил: Скотт Уилбер, президент ComScire — Quantum World Corporation

Частота – контроль и измерение переменного тока – Higher Physics Revision

xkas5k0bfg.0.0.0.1:0.1.0.$0.$1.$0″> Частота – это количество циклов сигнала в одну секунду. Частота вычисляется как величина, обратная («одна деленная на») времени одного цикла, периоду \(T\).

Это соотношение показано уравнением \(f= \frac {1}{T}\)

Частота измеряется в Герцах, Гц.

Период измеряется с использованием «временной базы» (секунд на деление) элементов управления осциллографом.

Например, для определения частоты кривой, показанной на диаграмме, сигнал занимает четыре деления за один полный цикл (пример одного цикла выделен желтым цветом).

База времени установлена ​​на две миллисекунды (0,002 с) на деление.

Периодическое время для одного цикла = деления x временная развертка

xkas5k0bfg.0.0.0.1:0.1.0.$0.$1.$9″> \[T=4 \times 0.002\]

\[T= 0.008s\]

Частота, \(f= \frac {1}{T}\)

So \(f= \frac{1}{{0,008}}\)

\[f= 125 Гц\]

Необходимо тщательно подсчитывать количество делений и использовать правильные единицы измерения при определении частоты.

Вопрос

Если бы частота подаваемого напряжения была изменена на 250 Гц, опишите, что было бы видно на экране осциллографа?

Показать ответ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.