Что измеряется в герцах? Частота, период сигнала, изменения напряжения, силы тока. Периодический

Понятие частоты и периода периодического сигнала. Единицы измерения. (10+)

Частота и период сигнала. Понятие. Единицы измерения

Материал является пояснением и дополнением к статье:
Единицы измерения физических величин в радиоэлектронике
Единицы измерения и соотношения физических величин, применяемых в радиотехника.

В природе нередко встречаются периодические процессы. Это означает, что какой-то параметр, характеризующий процесс, изменяется по периодическому закону, то есть верно равенство:

Определение частоты и периода

F(t) = F(t + T) (соотношение 1), где t - время, F(t) - значение параметра в момент времени t, а T - некая константа.

Понятно, что если верно предыдущее равенство, то верно и такое:

F(t) = F(t + 2T) Так что, если T - минимальное значение константы, при котором выполнено соотношение 1, то будем называть T периодом

В радиоэлектронике мы исследуем силу тока и напряжение, так что периодическими сигналами будем считать сигналы, для напряжения или силы тока в которых верно соотношение 1.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости , чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Полевой транзистор, КМОП микросхема, операционный усилитель. Монтаж, у...
Как правильно припаять полевой транзистор или КМОП микросхему...

Режим непрерывного / прерывного (прерывистого) тока через катушку инду...
Сравнение режимов непрерывного и прерывного тока. Онлайн расчет для повышающей, ...

Сигналы - математические (арифметические) операции. Сложение, суммиров...
Схемы для выполнения арифметических операций над сигналами. Суммирование, вычита...

Как работает повышающий стабилизированный преобразователь напряжения. Где он при...

Как работает, функционирует бестрансформаторный источник питания. Описание...

Формирование произвольного / регулируемого выходного напряжения с помо...
Регулировка, установка выходного напряжения специализированной микросхемы интегр...

Резонансный метод измерения частот.

Метод сравнения частот;

Метод дискретного счета основывается на подсчете импульсов необходимой частоты за конкретный промежуток времени. Его наиболее часто используют цифровые частотомеры, и именно благодаря этому простому методу можно получить довольно точные данные.

Более подробно о частоте переменного тока Вы можете узнать из видео:

Метод перезаряда конденсатора тоже не несет в себе сложных вычислений. В этом случае среднее значение силы тока перезаряда пропорционально соотносится с частотой, и измеряется при помощи магнитоэлектрического амперметра. Шкала прибора, в таком случае, градуируется в Герцах.

Погрешность подобных частотомеров находится в пределах 2%, и поэтому такие измерения вполне пригодны для бытового использования.

Способ измерения базируется на электрическом резонансе, возникающем в контуре с подстраиваемыми элементами. Частота, которую необходимо измерить, определяется по специальной шкале самого механизма подстройки.

Такой метод дает очень низкую погрешность, однако применяется только для частот больше 50 кГц.

Метод сравнения частот применяется в осциллографах, и основан на смешении эталонной частоты с измеряемой. При этом возникают биения определенной частоты. Когда же этих биений достигает нуля, то измеряемая становится равной эталонной. Далее, по полученной на экране фигуре с применением формул можно рассчитать искомую частоту электрического тока.

Ещё одно интересное видео о частоте переменного тока:

Параметры, значения которых выражены в герцах, можно встретить в технических характеристиках различных устройств: компонентов компьютера, радиоприемников, измерительного оборудования – везде, где протекают переменные электрические сигналы. Тем не менее не задумываясь ответить на вопрос, что измеряется в герцах, может не каждый.

Герц (Гц) – производная единица СИ, служащая для выражения частоты периодических, то есть повторяющихся через определенный промежуток времени, процессов. Численное значение этой величины означает количество реализаций указанного процесса за секунду, что математически можно записать как 1 Гц=1/с=с -1 . В герцах можно количественно оценить частоту явлений любой физической природы, будь то изменение от времени тока в бытовой электросети, сокращения сердечной мышцы, колебания качелей, возникновение импульсов или распространение звуковых волн.

Наиболее просто понять смысл единицы измерения, о которой идет речь, на примере синусоидальных зависимостей сигналов от времени. На картинке представлены графики звуковых колебаний различной частоты. На первом рисунке за промежуток, равный секунде, возникает одно максимальное значение волны, а на втором – десять. То есть появление одних и тех же состояний параметров процесса в последнем случае происходит в десять раз чаще ­– с частотой 10 Гц.

Передача данных в системах связи, распространение звуковых волн и многие другие процессы могут характеризоваться частотами на несколько порядков больше, чем 1 Гц. Поэтому с данной единицей измерения применяются стандартные приставки СИ, обозначающие кратные величины (1 кГц=10 3 Гц, 1 МГц=10 6 Гц и другие).

Помимо герца существует еще одна единица измерения, которая соответствует 1/с или с -1 – беккерель. В отличие от первой, служащей для описания периодических сигналов, эта величина характеризует активность источников радиоактивного распада, который представляет собой случайный процесс.

Приведем несколько занимательных фактов по теме статьи.

• Примерный диапазон частот звуков, слышимых человеком, составляет от 20 Гц до 20 кГц. Причем с возрастом верхняя граница смещается в сторону уменьшения – большинство людей постепенно теряют способность восприятия высоких звуков.
• В России и странах Европы частота переменного тока в электросетях равна 50 Гц, в США, Канаде – 60 Гц, а в Японии, в зависимости от региона, данный параметр сети может быть равен и 50, и 60 Гц.
• Сердце здорового человека, не испытывающего значительных физических нагрузок, бьется с частотой, равной примерно 1 Гц.
• FM-диапазон радиовещания составляет от 87,5 до 108 МГц, частота электромагнитных волн, генерируемых для приготовления и разогрева пищи в СВЧ-печи, – 2450 МГц.

Языке для ее обозначения принято сокращение «Гц», в англоязычной для этих целей применяется обозначение Hz. При этом, по правилам системы СИ, в случае, если употребляется сокращенное название этой единицы, ее следует с , а если в тексте используется полное наименование - то со строчной.

Происхождение термина

Единица измерения частоты, принятая в современной системе СИ, получила свое название в 1930 году, когда соответствующее решение приняла Международная электротехническая комиссия. Оно было связано со стремлением увековечить память знаменитого немецкого ученого- Генриха Герца, который внес большой вклад в развитие этой науки, в частности, в области исследований электродинамики.

Значение термина

Герц применяется для измерения частоты колебаний любого рода, поэтому сфера его использования является весьма широкой. Так, например, в количестве герц принято измерять звуковые частоты, биение человеческого сердца, колебания электромагнитного поля и другие движения, повторяющиеся с определенной периодичностью. Так, например, частота биения сердца человека в спокойном состоянии составляет около 1 Гц.

Содержательно единица в данном измерении интерпретируется как количество колебаний, совершаемых анализируемым объектом в течение одной секунды. В этом случае специалисты говорят, что частота колебаний составляет 1 герц. Соответственно, большее количество колебаний в секунду соответствует большему количеству этих единиц. Таким образом, с формальной точки зрения величина, обозначаемая как герц, является обратной по отношению к секунде.

Значительные величины частот принято называть высокими, незначительные - низкими. Примерами высоких и низких частот могут служить звуковые колебания различной интенсивности. Так, например, частоты, находящиеся в диапазоне от 16 до 70 Гц, образуют так называемые басовые, то есть очень низкие звуки, а частоты диапазона от 0 до 16 Гц и вовсе неразличимы для человеческого уха. Самые высокие звуки, которые способен слышать человек, лежат в диапазоне от 10 до 20 тысяч герц, а звуки с более высокой частотой относятся к категории ультразвуков, то есть тех, которые человек не способен слышать.

Для обозначения больших величин частот к обозначению «герц» добавляют специальные приставки, призванные сделать употребление этой единицы более удобным. При этом такие приставки являются стандартными для системы СИ, то есть используются и с другими физическими величинами. Так, тысяча герц носит название «килогерц», миллион герц - «мегагерц», миллиард герц - «гигагерц».

Сименс (обозначение: См, S) единица измерения электрической проводимости в системе СИ, величина обратная ому. До Второй мировой войны (в СССР до 1960 х годов) сименсом называлась единица электрического сопротивления, соответсвующая сопротивлению … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Беккерель. Беккерель (обозначение: Бк, Bq) единица измерения активности радиоактивного источника в Международной системе единиц (СИ). Один беккерель определяется как активность источника, в… … Википедия

Кандела (обозначение: кд, cd) одна из семи основных единиц измерения системы СИ, равна силе света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·1012 герц, энергетическая сила света которого в этом… … Википедия

Зиверт (обозначение: Зв, Sv) единица измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ), используется с 1979 г. 1 зиверт это количество энергии, поглощённое килограммом… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Ньютон. Ньютон (обозначение: Н) единица измерения силы в Международной системе единиц (СИ). Принятое международное название newton (обозначение: N). Ньютон производная единица. Исходя из второго… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Сименс. Сименс (русское обозначение: См; международное обозначение: S) единица измерения электрической проводимости в Международной системе единиц (СИ), величина обратная ому. Через другие… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Паскаль (значения). Паскаль (обозначение: Па, международное: Pa) единица измерения давления (механического напряжения) в Международной системе единиц (СИ). Паскаль равен давлению… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Тесла. Тесла (русское обозначение: Тл; международное обозначение: T) единица измерения индукции магнитного поля в Международной системе единиц (СИ), численно равная индукции такого… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Грей. Грей (обозначение: Гр, Gy) единица измерения поглощённой дозы ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ). Поглощённая доза равна одному грею, если в результате… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Вебер. Вебер (обозначение: Вб, Wb) единица измерения магнитного потока в системе СИ. По определению, изменение магнитного потока через замкнутый контур со скоростью один вебер в секунду наводит в… … Википедия