Ratgeber
Mit einem Frequenzzähler lässt sich die Frequenz von elektrischen Signalen ermitteln. Dabei kann es sich zum Beispiel um die Netzfrequenz, Niederfrequenz oder die Frequenzen von Funksendern handeln. Wie die Messung einer Frequenz funktioniert und was Sie beim Kauf eines Frequenzmessers beachten sollten, erfahren Sie in diesem Ratgeber.
Mit einem Frequenzzähler ist in der Messtechnik die Frequenz-Messung von elektrischen Signalen möglich. Abhängig vom eingesetzten Messgerät lassen sich niedrige Frequenzen ab 0 Hz bis hin zu hohen Frequenzen von mehreren Gigahertz mit einer hohen Genauigkeit ermitteln. Entsprechende Geräte erhalten Sie als tragbare Handheld-Modelle oder als Tischgeräte für Labor und Werkstatt. Einige Multimeter und die meisten Oszilloskope ermöglichen ebenfalls die Messung von Frequenzen. Für den dauerhaften stationären Einsatz sind zudem Frequenz-Zähler erhältlich, die direkt auf der DIN-Schiene montiert werden.
Der überwiegende Teil der Messgeräte arbeitet digital und gibt die Messwerte übersichtlich auf einem eingebauten Display in Hertz (Hz), Kilohertz (kHz), Megahertz (MHz) oder Gigahertz (GHz) aus. Welche Art von Oszillator im Inneren die Frequenzen zählt, ist abhängig von der Genauigkeitsklasse des Messgeräts. Es kann sich dabei um einen Quarzoszillator, einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) oder einen temperaturkompensierten Oszillator (TCXO) handeln. Die Messleitungen werden über analoge Eingänge mit dem Messgerät verbunden. Neben Frequenz und Periode bieten viele Geräte noch zusätzliche Funktionen wie etwa die Messung von Drehzahlen oder Impulsbreite. Darüber hinaus lassen sich häufig Burst-Messungen oder eine Ereigniszählung durchführen. In unserem Onlineshop finden Sie eine Auswahl an verschiedenen Frequenzmessern für zahlreiche Einsatzgebiete und dem dazu passenden Zubehör.
Welche typischen Frequenzbereiche gibt es?
Frequenzen gibt es natürlich nicht nur im elektrischen Bereich. Wir stellen Ihnen an dieser Stelle einige der am häufigsten vorkommenden Frequenzen vor:
Die Frequenz des Stromnetzes liegt bei 50 oder 60 Hz. Audiofrequenzen, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden können, befinden sich im Bereich von 15 Hz bis 20 kHz. Die Niederfrequenz beträgt 9 kHz bis 30 kHz, während die Langwelle zwischen 30 kHz und 300 kHz liegt. Danach folgt die Mittelwelle mit 300 kHz bis 3 MHz sowie die Kurzwelle mit 3 MHz bis 30 MHz und die Ultrakurzwelle mit 30 MHz bis 300 MHz. Im Bereich von 300 MHz bis 3 GHz spricht man von der Dezimeterwelle und bei einer Frequenz von 3 GHz bis 30 GHz von der Zentimeterwelle. Die höchsten Frequenzen werden bei der sogenannten Millimeterwelle erreicht, das Spektrum liegt zwischen 30 GHz bis 300 GHz.
Damit die Frequenz eines Signals möglichst genau gezählt werden kann, erfolgt immer erst eine Umwandlung in ein Rechtecksignal. Die ansteigende sowie die absteigende Flanke des Signals kann auf diese Weise mit höchster Genauigkeit erkannt werden. Die während eines definierten Zeitraumes eintreffenden ansteigenden Signalflanken, werden gezählt und in Relation zur Dauer des Zeitfensters gesetzt. Zähl-Frequenzmesser verwenden verschiedene Messmethoden, die wir Ihnen nachfolgend kurz vorstellen möchten:
Die direkte Zählung der Frequenz ist die einfachste Variante der Frequenzmessung. Während eines genau festgelegten Zeitraumes wird bei dieser Methode die Anzahl der Impulse gemessen. Dieser genau definierte Zeitraum wird auch als Torzeit bezeichnet. Zu beachten ist, dass die direkte Frequenzzählung weniger gut für niedrige Frequenzen geeignet ist. Bei der Messung von niederfrequenten Signalen greift man auf eine Messung der Periodendauer zurück. Bei diesem Verfahren wird die Torzeit aus der Anzahl der Perioden der noch nicht bekannten Frequenz gebildet und durch einen Quarzoszillator gezählt. Ein Digital-Universal-Frequenzzähler sollte für die Messung von hohen und niedrigen Frequenzen beide Messmethoden beherrschen. Dagegen vereint ein Reziprok-Zähler die direkte Frequenzzählung mit der Zählung der Periodendauer. In diesem Fall werden nicht die ankommenden Impulse, sondern der dazwischen liegende Zeitraum gezählt.
Beim Kauf eines Frequenzmessers spielen Genauigkeit, Messstabilität, Langzeitkonstanz sowie die Auflösung des Displays eine wichtige Rolle. Ebenfalls wichtig ist der minimale und maximale Frequenzbereich, in denen der Zähler arbeitet. Für bestimmte Messungen kann ein Messgerät vorgeschrieben sein, das über eine bestimmte Zertifizierung verfügt. Erhältlich sind Geräte, die nach DAkkS oder ISO zertifiziert sind. Für weniger anspruchsvolle Aufgaben finden Sie auch Modelle, welche dem Werksstandard des Herstellers entsprechen. Die Möglichkeit, zusätzliche Messungen wie Burst-Messung, Frequenzverhältnis oder Ereigniszählung bietet nicht jedes Messgerät. Achten Sie daher vor dem Kauf darauf, dass alle gewünschten Messungen mit dem von Ihnen favorisierten Modell durchgeführt werden können.
Unser Praxistipp: Abschirmung der Messleitungen beachten!
Hochfrequenzsignale treten häufig nur mit geringen Pegeln auf. Für Messungen im hochfrequenten Bereich sollten Sie daher ausschließlich auf zuverlässige und geschirmte Messleitungen zurückgreifen. Messleitungen ohne Abschirmung können zu einer Beeinflussung der ermittelten Ergebnisse führen.
Was ist ein Funktionsgenerator?
Bei einem Funktionsgenerator handelt es sich um ein elektronisches Gerät, das in der Lage ist, periodische elektrische Signale zu erzeugen. Dabei kann es sich zum Beispiel um Sinus-, Sägezahn- oder Rechteck-Signale handeln.
Was ist unter dem Begriff Frequenz zu verstehen?
In Bezug auf Wechselstrom oder Wechselspannung beschreibt die Frequenz, wie viele Zyklen pro Sekunde in einer Wechselstrom-Sinuskurve enthalten sind. Wobei 1 Hertz genau einem Zyklus pro Sekunde entspricht.
Was sollte ich beim Betrieb eines Frequenzzählers beachten?
Ein Frequenzzähler ist ein Präzisionsmessinstrument, das grundsätzlich mit der entsprechenden Sorgfalt behandelt werden sollte. Betreiben Sie das Gerät nicht, wenn es sichtbare Beschädigungen an Gehäuse oder Messleitungen aufweist. Gleiches gilt für Beschädigungen am Stromkabel und am Sicherungshalter. Schalten Sie das Messgerät niemals ein, wenn sich im Gehäuse Bauteile, beispielsweise nach einem Sturz, gelöst haben. Falls der Frequenzzähler nicht funktioniert, sollten Sie das Gerät nicht aufschrauben, sondern sich für eine Reparatur an den Hersteller wenden. Durch den Versuch, das Messgerät selbst zu reparieren, erlischt gewöhnlich die Garantie.
Wozu dient eine Analoge-Eingangsstufe?
Die Eingangsstufe sorgt dafür, dass das Eingangssignal optimal ausgewertet werden kann und darf als ein Qualitätsmerkmal bei einem Frequenzzähler gelten. Dazu erfolgt bei einem schwachen Signal eine Verstärkung und bei einem starken Signal eine Abschwächung. Darüber hinaus stellt die Analoge-Eingangsstufe eine konstante Eingangsimpedanz bereit und filtert eventuell vorhandene Störungen aus dem Signal.