Частота: відмінності між версіями
| [перевірена версія] | [перевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
→Джерела: вікіфікація |
вікіфікація |
||
Рядок 8:
Одиницею вимірювання частоти в [[Міжнародна система одиниць (СІ)|Міжнародній системі одиниць (SI)]] є ''[[герц]]'' (українське позначення: '''Гц'''; міжнародне: '''Hz''')<ref name=DSTU36511>ДСТУ 3651.1-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Похідні одиниці фізичних величин. Міжнародної системи одиниць та позасистемні одиниці.</ref>, що отримала назву на честь німецького фізика [[Генріх Герц|Генріха Герца]].
Частота є оберненою величиною до
{| class="wikitable"
Рядок 28:
== Частота періодичних процесів ==
Частота є однією з основних характеристик періодичних процесів. Це величина, що показує скільки
Розрізняють ''лінійну частоту'' й ''[[кутова частота|циклічну частоту]]''.
Рядок 72:
У [[Європа|Європі]] (у тому числі і в Україні), більшій частині [[Азія|Азії]], [[Океанія|Океанії]] (крім [[Мікронезія|Мікронезії]]), [[Африка|Африці]] та у частині [[Південна Америка|Південної Америки]] промислова частота змінного струму в електромережах становить 50 Гц. У [[Північна Америка|Північній Америці]] ([[США]], [[Канада]], [[Мексика]]), [[Центральна Америка|Центральній]] та в деяких країнах північної частини Південної Америки ([[Бразилія]], [[Венесуела]], [[Колумбія]], [[Перу]]), та у деяких країнах Азії (у південно-західній частині [[Японія|Японії]], в [[Південна Корея|Південній Кореї]], [[Саудівська Аравія|Саудівській Аравії]], на [[Філіппіни|Філіппінах]] і на [[Тайвань|Тайвані]]) використовується 60. Майже усі побутові прилади без проблем можуть працювати від електромереж з частотою 50 та 60 Гц за умови відповідності напрузі.
В бортових мережах
=== Частотний спектр електромагнітного випромінювання ===
[[Файл:EM spectrum.svg|thumb|350px|right|Повний спектр електромагнітного випромінювання з виділеною частиною спектру видимого світла]]
Видиме [[світло]] є [[Електромагнітне випромінювання|електромагнітним випромінюванням]], що складається з осцилюючих [[Електричне поле|електричних]] і [[магнітне поле|магнітних полів]], котрі поширюються у просторі. Частота хвилі визначає її колір: 4×10<sup>14</sup> Гц — червоний колір, 8×10<sup>14</sup> Гц — фіолетовий колір; між ними у діапазоні (4…8)×10<sup>14</sup> Гц розташовані усі інші кольори райдуги. Електромагнітні хвилі, що мають частоту меншу від 4×10<sup>14</sup> Гц, є невидимими для людського ока, такі хвилі називаються [[Інфрачервоне випромінювання|інфрачервоним (ІЧ) випромінюванням]]. Нижче за спектром лежить [[мікрохвильове випромінювання]] та [[радіо]]хвилі. Світло з частотою вищою від 8×10<sup>14</sup> Гц, також є невидимим для людського ока; такі електромагнітні хвилі називаються [[Ультрафіолетове випромінювання|ультрафіолетовим (УФ) випромінюванням]]. При збільшення частоти електромагнітна хвиля переходить в область спектра, де розташоване [[рентгенівське випромінювання]], а при ще вищих частотах — в область [[гамма-промені|гамма-випромінювання]].
Усі ці хвилі, від найнижчих частот радіохвиль і до високих частот гамма-променів, принципово є однаковими, всі вони належать до електромагнітного випромінювання і всі вони поширюються у вакуумі із [[швидкість світла|швидкістю світла]].
Рядок 96:
Сприйняття звуку (механічних пружних коливань середовища) людиною залежать від частоти звукових коливань. Людина може зазвичай сприймати на слух коливання з частотою від 20 Гц до 20 кГц. Звук з частотою нижчою від 20 Гц, називається [[інфразвук]]ом<ref>Іноді за межу між інфразвуком і звуком слухового діапазону приймають частоту 16 Гц.</ref>. Інфразвукові коливання, хоча й не чутно на слух, можуть відчуватися дотиково. Звук з частотою понад 20 кГц називається [[ультразвук]]ом, а з частотою понад 1 ГГц — [[гіперзвук]]ом.
В музиці переважно використовуються звуки, висота (основна частота) яких лежить від субконтроктави до 5-ї октави. Так, звуки стандартної 88-клавішної клавіатури [[фортепіано]] вкладаються у діапазон від ноти ''[[Ля (нота)|ля]]'' субконтроктави (27,5 Гц) до ноти ''[[До (нота)|до]]'' 5-ї октави (4186,0 Гц). Однак музичний звук зазвичай складається не лише з чистого звуку основної частоти, але й з домішаних до нього [[обертон]]ів, або гармонік (звуків з частотами, кратними до основної частоти); відносна амплітуда гармонік визначає [[тембр]] звуку. Обертони музичних звуків лежать у всьому доступному для слуху діапазоні частот.
== Вимірювання частот ==
Рядок 111:
У лабораторних умовах для вимірювання частоти нерідко використовують ''[[осцилограф]]и''. Це виправдано, якщо до точності вимірювань не ставиться жорстких вимог. Отримання [[фігури Ліссажу|фігур Ліссажу]], використання кругової розгортки з модуляцією яскравості, визначення частоти на основі виміряного періоду електричного сигналу — найпоширеніші способи осцилографічних вимірювань частоти.
Аналогові ''електронні конденсаторні частотоміри'' застосовуються для вимірювання частот в діапазоні від 10 Гц до 1 МГц. Принцип роботи таких частотомірів ґрунтується на поперемінному заряджанні конденсатора від батареї з наступним його розряджанням через магнітоелектричний механізм. Цей процес відбувається з частотою, що дорівнює вимірюваній частоті, оскільки перемикання проводиться під впливом тієї ж досліджуваної напруги. За час одного циклу через магнітоелектричний механізм буде протікати заряд ''Q = C·U'', отже, середній струм, що протікає через індикатор, дорівнюватиме ''I<sub>сер</sub> = Qν<sub>х</sub> = C·Uν<sub>х</sub>''. Таким чином, покази магнітоелектричного
До сімейства аналогових частотомірів належать також ''гетеродинні частотоміри'', принцип дії яких ґрунтується на порівнянні вимірюваної частоти з частотою переналагоджуваного стабільного генератора. Порівняння здійснюється за допомогою [[гетеродин]]ування напруг порівнюваних частот. В результаті цього нелінійного процесу кінцевий електричний сигнал буде крім початкових частот ''ω<sub>1</sub> і ω<sub>2</sub>'' мати цілий ряд комбінаційних — в тому числі і різницеву частоту ''ω<sub>1</sub>-ω<sub>2</sub>''. Коли ця частота буде близькою до нуля, виникають низькочастотні (нульові) биття, які зручно спостерігати на екрані осцилографа або за допомогою спеціальних електронних пристроїв. Перевагою гетеродинних частотомірів є можливість вимірювання дуже високих частот — до 100 ГГц з відносною похибкою, що не перевищує 0,01…0,001%.
Рядок 117:
''Резонансні частотоміри'' мають у своєму складі коливальну систему, яка налагоджується у резонанс з вимірюваною частотою зовнішнього джерела сигналів. Стан резонансу фіксують за максимальними показниками індикатора резонансу. Вимірювану частоту відраховують безпосередньо за шкалою каліброваного елемента налагодження ([[змінний конденсатор|змінного конденсатора]]). Вимірювана частота може сягати 200 МГц, а відносна похибка вимірювань зазвичай становить 0,1%…1,0%.
Добрі характеристики мають ''цифрові електронно-лічильні частотоміри''<ref>ГОСТ 22335-85 Частотомеры электронно-счетные. Технические требования, методы испытаний.</ref> (далі цифровий частотомір)<ref>''[[Єрмолов Ростислав Степанович|Ермолов Р. С.]]'' Цифровые частотомеры. — Л.: Энергия, 1973. — 152 c.</ref>. Принцип роботи цих пристроїв ґрунтується на підрахунку числа періодів вимірюваної частоти за
деякий, строго визначений, інтервал часу, тобто використовується аналого-цифрове перетворення частоти в послідовність імпульсів, кількість яких за одиницю часу є пропорційною до вимірюваної величини і може бути підрахована. Похибка таких частотомірів в основному визначається нестабільністю
формування каліброваного інтервалу часу і похибкою квантування. Остання похибка зменшується зі збільшенням вимірюваної частоти. Цифрові частотоміри є найточнішими серед відомих
Рядок 123:
== Спектр частот ==
Найкраще частота визначена для [[гармонічні коливання|гармонічних коливань]]. Часову залежність інших періодичних, але не гармонічних коливань можна розкласти в [[ряд Фур'є]], тобто виразити через суму гармонічних коливань. У цій сумі буде складова з найменшою, основною частотою, що відповідає
Часову залежність характеристик неперіодичних процесів можна подати у вигляді сукупності гармонічних коливань за допомогою [[перетворення Фур'є]]. На відміну від періодичних процесів, частотний спектр неперіодичних процесів неперервний, тобто неперіодичних процес є сукупністю незліченної кількості гармонічних коливань.
| |||