اندازه گیری فرکانس

اندازه گیری فرکانس:
ساده ترین راه جهت محاسبه فرکانس یک واقعه، نظیر نوسان یک آونگ، چرخش یک دیسک، یا تکرار قله های یک موج و … شمارش تعداد تکرار واقعه در یک بازه زمانی خاص است.

فرکانس

با تقسیم تعداد تکرار آن واقعه به بازه زمانی، فرکانس به دست می آید. به طور مثال اگر یک واقعه به تعداد 71 مرتبه در مدت زمان 15 ثانیه تکرار شود، فرکانس این واقعه به صورت زیر محاسبه می شود:

شمارنده فرکانس (Frequency Counter) یا اسیلوسکوپ (Oscilloscope):

Frequency counter

تصویر (7): نمایی از یک شمارنده فرکانس (Frequency Counter)

امروزه جهت محاسبه فرکانس سیگنال های الکتریکی در فیزیک و مهندسی برق از ابزاری الکترونیکی موسوم به شمارنده فرکانس (Frequency Counter) استفاده می کنند.

این ابزار به صورت خودکار فرکانس سیگنال ورودی را محاسبه و در واحد هرتز (Hz) نمایش می دهد. این کار توسط اسیلوسکوپ ها (Oscilloscope) نیز قابل انجام است.

در واقع می توان گفت که اسیلوسکوپ درون خود یک شمارنده فرکانس نیز جای داده است.

Oscilloscope

تصویر (8): نمایی از یک اسیلوسکوپ دیجیتالی

جهت محاسبه فرکانسِ فرآیندهای مکانیکی نظیر چرخش، نوسانات و لرزش ها و … می توان آن ها را با مبدل هایی به سیگنال های الکتریکی معادل تبدیل و سپس توسط شمارنده های فرکانس، اقدام به محاسبه فرکانسِ آن ها کرد.

امروزه دستگاه های مذکور توانایی محاسبه فرکانس تا حد 100 گیگاهرتز را دارند. جهت محاسبه فرکانس هایی بیشتر از این مقدار، از روش های غیرمستقیم استفاده کرد.

روش هتروداین (Heterodyne Method):
یکی از روش های کاربردی جهت محاسبه فرکانسِ امواج الکترومغناطیسی که فرکانسی بیشتر از حد توان محاسبه دستگاه های شمارنده فرکانس دارند، روش محاسبه غیر مستقیم، موسوم به هترودینگ (Heterodyning) یا تبدیل فرکانسی است.

در این روش یک سیگنال (موج) مرجع با فرکانسی معلوم که در نزدیکی فرکانس نامعلوم موج مذکور است را با سیگنال مجهول در دستگاهی غیرخطی نظیر دیود، مخلوط (Nonlinear Mixing Device) می کنیم.

این کار باعث ایجاد یک پالس/بیت (Beat) یا هتروداین (Heterodyne) در اختلاف فرکانسی دو موج می شود. به شکل زیر دقت کنید.

Beat Heterodyne