Частота

Материал из МагВики::Справочник по автозвуку и электронике

Частота́ (англ. Frequency) — физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов, совершённых за единицу времени. Стандартные обозначения в формулах — $~{\nu}$ , $~f$ , $~{\omega}$ или $~F$ . Единицей частоты в Международной системе единиц (СИ) в общем случае является герц (Гц, Hz). Величина, обратная частоте, называется периодом.

Содержание

1 В автозвуке
2 Мгновенная частота и частоты спектральных составляющих
3 Циклическая частота
4 Частота дискретных событий
5 Частота вращения
6 Другие величины, связанные с частотой
7 Метрологические аспекты
- 7.1 Измерения
- 7.2 Эталоны
8 Литература
9 Ссылки
10 См. также

В автозвуке

. Наше ухо способно реагировать на сравнительно небольшую полосу (участок) частот звуковых колебаний - примерно от 20 Гц до 20 кГц. Эта полоса вмещает всю обширнейшую гамму звуков, создаваемых голосом человека и симфоническим оркестром: от очень низких тонов, похожих на звук грома при грозе , до еле уловимого высокого писка комара. Колебания частотой до 25 Гц, называемые инфразвук, и свыше 20 кГц, называемые ультразвук, мы не слышим. А если б наше ухо оказалось способным реагировать и на ультразвуковые колебания, мы, возможно, могли бы слышать колебания пестиков цветов, крылышек бабочек.А при грозе многие инфразвуковые составляющие грома мы чувствуем , а не слышим .При этом могут возникать панические настроения . Автомобильная звуковая система должна воспроизвести весь слышимый диапазон частот с равномерной АЧХ при помощи CD-ресивера , усилителя и АС .

В описании характеристик аппаратуры присутствуют данные о диапазоне воспроизводимых частот .Чаще это выглядит так : 50 гц - 20 кгц .При этои должна быть указана неравномерность АЧХ . То есть аппарат воспроизводит звук с такой частотой , те же 50 гц , но намного тише , чем 1 кгц ,например . Если этого нет , то таким данным нельзя доверять .

Мгновенная частота и частоты спектральных составляющих

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.

Циклическая частота

В теории электромагнетизма, теоретической физике, а также в некоторых прикладных электрорадиотехнических расчётах удобно использовать дополнительную величину — циклическую (круговую, радиальную, угловую) частоту (обозначается $~ {\omega}$ ). Циклическая частота связана с частотой колебаний соотношением $~\omega = 2\pi f$ . В математическом смысле циклическая частота — это первая производная полной фазы колебаний по времени. Единица циклической частоты — радиан в [[wikipedia:ru[Секунда|секунду]] (рад/с, rad/s) .

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

Частота дискретных событий

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

Частота вращения — 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 — $~f_{max} - f_{min}$
Частотный интервал — $~\log(f_{max}/f_{min})$
Девиация частоты — $~ \Delta f / 2$
Период — $~1/f$
Длина волны — $~ {v}/f$
Угловая скорость (скорость вращения) — $~ d \phi / d t ; 2 \pi F_{BP.}$

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 [[wikipedia:ru[Частотный компаратор|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)

Литература

Сигналы, помехи, ошибки… Финк Л. М. — М.: Радио и связь, 1984
Единицы физических величин. Бурдун Г. Д., Базакуца В. А. — Харьков: Вища школа, 1984
Справочник по физике. Яворский Б. М., Детлаф А. А. — М.: Наука, 1981