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頻率(英語: frequency ),是單位時間內完成周期性變化的次數,是描述周期運動頻繁程度的量,常用符號f或ν表示,單位為秒分之一,符號為s-1。為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻,人們把頻率的單位命名為赫茲,簡稱「赫」,符號為Hz。每個物體都有由它本身性質決定的與振幅無關的頻率,叫做固有頻率。

頻率

頻率概念不僅在力學、聲學中應用,在電磁學、光學與無線電技術中也常使用。

中文名 :頻率

外文名 :frequency

釋義 :單位時間內完成周期性變化的次數

常用符號:f或ν

單位:赫茲(Hz)

目錄

頻率的定義

物質在1s內完成周期性變化的次數叫做頻率,常用f表示。

頻率是單位時間內某事件重複發生次數的度量,在物理學中通常以符號羅馬字f或希臘字ν表示,其國際單位為赫茲(Hz)。設 t 時間內某事件重複發生 n 次,則此事件發生的頻率為 f = n/t 赫茲。又因為週期定義為重複事件發生的最小間隔,故頻率也可以週期的倒數表示,即 f = 1/T ,其中 T 表示周期。[1]

交流電的頻率是指它單位時間內周期性變化的次數,單位是赫茲(Hz),與周期成倒數關係。日常生活中的交流電的頻率一般為50Hz或60Hz,而無線電技術中涉及的交流電頻率一般較大,達到千赫茲(KHz)甚至兆赫茲(MHz)的度量。[2]

單位

物理中頻率的基本單位是赫茲(Hz),簡稱赫,為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻,人們把頻率的單位命名為赫茲,簡稱「赫」,符號為HZ。

也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或吉赫(GHz)做單位。1kHz=1000Hz,1MHz=1000000Hz,1GHz=1000MHz。

頻率的分類

1、工頻

中國使用的電是 一種正弦交流電,其頻率是50Hz,即一秒鐘內做了50次周期性變化。交流電的頻率,工業術語叫做工頻。2013年,全世界的電力系統中,工頻有兩種,一種為50Hz,還有一種是60Hz。

2、聲頻

聲音機械振動,能夠穿越處於各種物態的物質。這些能夠傳播聲音的物質稱為介質。聲音不能傳播於真空。我們聽到的聲音也是一種有一定頻率的聲波。人耳聽覺的頻率範圍約為20~20000Hz,超出這個範圍的就不為我們人耳所察覺。低於20Hz為次聲波,高於20kHz為超聲波。聲音的頻率越高,則聲音的音調越高,聲音的頻率越低,則聲音的音調越低。[3]

3、潮汐頻率

在天文潮汐學中,由於各種天體活動周期長,以赫茲的單位顯示不便,頻率常用的單位為:cph,即次/小時(cycle per hour)。如最常見的M2分潮的周期約為12.42h,則其頻率通常表示為0.08051cph。

4、角頻率

周期的倒數叫做頻率,用符號f表示,f = 1/T。角頻率ω與頻率f之間的關係為:ω = 2πf。[4]

5、轉角頻率

在控制工程學科中,兩條漸近線相交點的頻率,這個頻率稱為轉折頻率,又名轉角頻率。ω值稱為轉角頻率。

6、統計頻率

又稱相對次數,即某一事件發生的次數被總的事件數目除,亦即某一數據出現的次數被這一組數據總個數去除。頻率通常用比例或百分數表示。

測量方法

為了定量分析物理學上的頻率,勢必涉及頻率測量。頻率測量一般原理,是通過相應的傳感器,將周期變化的特性轉化為電信號,再由電子頻率計顯示對應的頻率,如工頻、聲頻、振動頻率等。除此之外,還有應用多普勒效應原理,對聲頻的測量。

測量頻率的方法一般分為無源測頻法、有源測頻法及電子計數法三種。無源測頻法(又可分為諧振法和電橋法),常用於頻率粗測,精度在1%左右。

有源比較法可分為拍頻法和差頻法,前者是利用兩個信號線性疊加以產生拍頻現象,再通過檢測零拍現象進行測頻,常用於低頻測量,誤差在零點幾Hz;後者則利用兩個非線性信號疊加來產生差頻現象,然後通過檢測零差現象進行測頻,常用於高頻測量,誤差在±20 Hz左右。

電子計數法在測量範圍和精度上都有一定的不足,而電子計數法主要通過單片機進行控制。由於單片機的較強控制與運算功能,電子計數法的測量頻率範圍寬,精度高,易於實現。

掃頻儀介紹

掃頻儀是一種網絡測量儀器,它不像示波器那樣是一種信號測量儀器,所以掃頻儀首先產生測量信號,即掃頻信號。這種掃頻信號是一種幅度恆定信號,但其頻率是隨着時間線性變化的,同時,掃頻信號的瞬時頻率與掃頻儀中示波管的電子束的水平方向的掃描相對應,這使得掃頻儀中示波管顯示屏的水平方向可以表示頻率,掃頻信號作用到被測網絡的輸入端而被測網絡輸出端的信號幅度與頻率有關,這種關係由被測網絡得幅頻特性決定。

掃頻儀用檢波器將被測網絡輸出端的信號幅度檢測出來,並使之與示波管的垂直偏轉相對應,則顯然示波管顯示屏可將被測網絡輸出端的信號幅度與頻率的關係描繪出來。由於被測網絡輸入端的信號幅度是恆定的,故顯示屏上所"描繪"的曲線就反映了被測網絡的幅頻特性,即兩者的形狀一致。

參考資料

  1. 頻率,新浪網,2017-12-19
  2. 頻率,子博緣文學網
  3. 頻率,漢辭網
  4. 頻率,考試資料網