Якщо в лабораторії з'ясовують вплив частоти на величину активного опору коливального контуру, кута втрат конденсатора або будь-якого іншого досліджуваного параметра, то при таких вимірах зазвичай цілком достатньо визначати частоту з похибкою порядку 1%. Такі завдання легко вирішуються за допомогою резонансних або гетеродинних частотомеров і мостів.
Значно більш високі вимоги пред'являються при вимірюванні несучих частот передавачів, особливо радіомовних, кварцових пластин і в ряді інших вимірів. Так, наприклад, допуск на нестабільність частоти передавачів визначається цифрами порядку (1-5) * 10 ^ -5. Вимірювання ж частоти за нормами, рекомендованими МККР, повинно проводитися з точністю, що перевищує в 10 разів (але не менше, ніж в 3 рази) допустимі коливання частоти, т. Е з похибкою порядку (1-5) * 10 ^ -6. При виконанні таких вимірювань доводиться застосовувати досить складні вимірювальні пристрої, що дозволяють визначати досліджувану частоту шляхом порівняння її з еталонною частотою.
Так як частота періодично повторюваного процесу пов'язана з його періодом співвідношенням f = 1 / T, то частоту можна вимірювати в одиницях часу, в свою чергу, визначається за зверненням Землі навколо своєї осі. Частота обертання Землі навколо своєї осі, що дорівнює одному періоду за середні сонячні добу, прийнята за абсолютний еталон частоти.
Способи вимірювання досліджуваної частоти за абсолютним зразком частоти є абсолютними, так як в цих випадках частота визначається безпосередньо через основну одиницю - одиницю часу
Вимірювання частоти за абсолютним зразком частоти зводиться в кінцевому рахунку до порівняння періоду вимірюваного коливання із середніми сонячними цілодобово. Таке вимірювання проводиться не настільки часто і, як правило, спеціальними лабораторіями. У більшості практичних випадків вимірювання частоти за зразком виявляється цілком достатнім користуватися еталонними приладами меншою точності, які можуть бути розбиті на так звані первинні і вторинні еталони частоти.
Первинний еталон частоти являє собою генератор високостабільних протягом тривалого часу коливань. частота яких систематично звіряється з абсолютним еталоном частоти. Вторинний еталон частоти - це генератор стабільних коливань, частота яких перевіряється по первинному еталону частоти. По суті вторинний еталон частоти являє собою спрощений первинний еталон частоти.
Стабілізація частоти коливань первинного і вторинного еталонів частоти проводиться за допомогою кварцових пластин.
Крім генераторів з кварцовою стабілізацією, в діапазоні сантиметрових хвиль використовують в якості вторинного еталону частоти також об'ємні резонатори.
В якості вторинних еталонів частоти можна використовувати також несучі частоти передавальних станцій, особливо радіомовних, які мають стабільність близько 5 * 10 ^ -6.
Щоб виміряти будь-яку частоту порівнянням її з еталонною частотою, потрібно мати у своєму розпорядженні максимально щільним спектром еталонних частот. З цього спектра виділяють частоту, досить близьку до досліджуваної, і порівнюють їх між собою методом биття. Однак високостабільний кварцовий генератор дає основну частоту і обмежене число гармонік (до декількох десятків). Якщо вимірювана частота дуже близька до однієї з цих частот, то її можна визначити порівнянням з частотою відповідної гармоніки кварцового генератора. Частоти ж, що лежать між частотами гармонік кварцу, не можуть бути визначені за допомогою останніх. Щоб подолати це утруднення, «розмножують» еталонну частоту за допомогою пристроїв, що дозволяють отримати серію частот, більш високих і нижчих, ніж еталонна частота, і є в такій же мірі еталонними, як ця остання. Таке завдання вирішується за допомогою мультивибраторов, змішувачів, помножувачів частоти, регенеративних дільників частоти, кристалічних детекторів.
Зупинимося на деяких питаннях, суттєвих з точки зору трансформації еталонної частоти. У разі мультивибраторов, найбільш широко використовуваних для цієї мети, форма кривої струмів в ланцюгах сіток і анодів ламп різко відрізняється від синусоїди і характеризується великою кількістю гармонік (більше 500). Виділити гармоніки мультивибратора можна за допомогою остроселектівного контуру, пов'язаного з котушкою і настроюється на потрібну гармоніку, або за допомогою гетеродина, що настроюється на частоту виділяється гармоніки мультивибратора за методом биття. Отримавши нульові биття, матимемо частоту гетеродина рівній частоті відповідної гармоніки мультивибратора. Частота коливань, що генеруються мультивібратором, нестабільна, однак мультивибратор легко синхронізується з впливає ззовні ЕРС, якщо частота останньої близька до основної частоті мультивібратора або кратна їй. У цьому випадку основна частота коливань мультивібратора стає в точності рівної частоті зовнішньої ЕРС або менше її в ціле число раз. Зовнішня ЕРС може бути введена в ланцюг мультивібратора різними способами, наприклад через котушку.
Якщо джерелом зовнішньої ЕРС є кварцовий генератор еталонної частоти, то при синхронізації мультивибратора з цієї зовнішньої ЕРС стабільність частот, одержуваних від мультивібратора, буде такою ж, як нестабільність частоти кварцового генератора, т. Е частоти мультивібратора будуть також еталонними. При цьому еталонні частоти такого пристрою можуть бути як вище, так і нижче основної частоти кварцового генератора. Нехай, наприклад, частота кварцового генератора дорівнює 100 кГц і основна частота мультивібратора також приблизно дорівнює 100 кГц. Тоді за умови здійснення синхронізації отримаємо від мультивібратора частоти 100, 200, 300, 400, 500 кГц. і т д. т. е. більш високі, ніж частота еталонного генератора. Цей випадок називається множенням частоти еталонного генератора за допомогою мультивібратора.
Припустимо тепер, що частота еталонного генератора дорівнює 100 кГц, а основна частота мультивібратора дорівнює приблизно 10 кГц. В цьому випадку синхронізація може бути здійснена на 10-й гармоніці мультивибратора, і тоді від мультивібратора можуть бути отримані частоти 10, 20, 30, 40, 50 кГц. і т. д, т. е. ряд частот, що лежать нижче частоти еталонного генератора; крім того, різниця між сусідніми еталонними частотами значно менше основної частоти кварцового генератора, а саме, вона дорівнює 10 кГц. Це буде нагода «поділу» частоти еталонного генератора за допомогою мультивібратора.
Практично від одного мультивибратора використовують до 100-200 гармонік. Так як такого кількості еталонних частот недостатньо, то, користуючись описаної вище ідеєю, виробляють подальшу трансформацію частоти, включаючи послідовно кілька мультивибраторов. При цьому зручно частоти мультивибраторов вибирати за десятковим принципом.