Меры частоты. Виды. Принцип действия. Стабильность различных мер.

Принципиальной особенностью измерений частоты является то, что значение сравнивается с действительным значением только частоты (или обратной ее величины - периода). В приборах и методах измерения частоты не преобразуется в другие физические величины.

Поэтому все частотноизмерительные приборы содержат в том или ином виде меру частоты. В качестве таких мер применяют генераторы, использующие резонансные системы с высокой добротностью и высокой стабильностью во времени значения резонансной частоты . Наибольшее распространение получили кварцевые резонаторы, в которых механические колебания превращаются в электрические, благодаря пьезозффекту. Стабильность кварцевых резонаторов объясняется неизменностью их геометрических размеров и физических свойств (модуля упругости кварца). В диапазоне сверхвысоких частот применяются полые резонаторы, у которых стабильность также обеспечивается стабильностью геометрических размеров. Отметим, что стабильность у кварцевых резонаторов на три порядка лучше, чем у полых резонаторов. Лучшие генераторы с кварцевым резонатором обеспечивают относительную стабильность резонансной частоты за год в пределах , где . Значение у кварцевых мер частоты устанавливается путем сравнения с эталонами (стандартами) частоты, основанными на стабильности частот электромагнитного излучения при переходе атомов из одного возбужденного состояния в другое. На этих же явлениях основано действие исходных эталонов частоты и времени. Относительные погрешности исходных эталонов частоты составляют .

Поскольку резонаторы имеют одну резонансную частоту, удобную для использования, то и мера значения получается на одно значение. Для создания многозначной меры частоты создают генератор на одну частоту с опорой на кварц, а затем умножают его частоту при помощи нелинейного устройства. Например, в спектре продетектированного сигнала содержится весь набор гармоник , , и т д. Присоединяя перестраиваемый фильтр к детектору, можно поочередно выделять частоты, кратные основной . Важно то, что относительная стабильность этих частот не будет намного хуже, чем у и, следовательно, они также могут использоваться как значения .