빈도수.

빈도수.
60초 동안 25회의 완전한 진동을 하는 진자, 0.416Hz의 주파수
공통 기호	f, θ
SI 단위	헤르츠(Hz)
기타 유닛	사이클/초(표준) 분당 회전수(rpm 또는 r/min)
SI 기준 단위	s−1
파생상품 기타 수량	f = 1/T
치수	${\displaystyle {\mathsf {T}}^{-1}}$

빈도는 시간 ^[1]단위당 반복되는 이벤트의 발생 횟수입니다.공간 주파수와의 대비를 강조하기 위해 시간 주파수, 각 주파수와의 대비를 강조하기 위해 일반 주파수라고도 합니다.주파수는 헤르츠(Hz) 단위로 표시되며, 이는 초당 1개의 이벤트와 같습니다.해당 주기는 반복 이벤트에서 한 사이클의 시간 지속 시간이므로 주기는 ^[2]주파수의 역수입니다.예를 들어 심장이 분당 120회(2Hz)의 주파수로 뛰는 경우 심장 주기 T(박동 사이의 시간 간격)는 0.5초입니다(60초 나누기 120회).주파수는 과학 및 공학에서 기계적 진동, 오디오 신호(음성), 전파 및 빛과 같은 진동 및 주기적 현상에서 관측되는 시간적 변화율을 지정하기 위해 사용되는 중요한 매개 변수입니다.

정의 및 단위

진동, 파동 또는 단순한 고조파 움직임의 예와 같은 순환 현상의 경우, 주파수라는 용어는 시간 단위당 사이클 수 또는 진동 수로 정의됩니다.일반적인 주파수 기호는 f입니다.그리스어 $문자{\displaystyle }$ $"\displaystyle \nu"$ (nu)도 사용됩니다.^[3]$주기{\displaystyle }$ T$(\displaystyle$ T$)$는 ^{[note 1]}진동의 한 사이클을 완료하는 데 걸리는 시간입니다.주파수와 주기 사이의 관계는 다음 ^[5]방정식으로 구할 수 있습니다.

$({displaystyle f=flac {1}{T})}$

시간 빈도라는 용어는 빈도가 단위 거리가 아닌 단위 시간당 반복 이벤트의 발생 횟수로 특징지어진다는 것을 강조하기 위해 사용된다.

SI에서 파생된 주파수 단위는 헤르츠(Hz)^[5]로 1930년 국제전기기술위원회에 의해 독일 물리학자 하인리히 헤르츠의 이름을 따왔다.1960년에 CGPM(Conférence généale des poids et mesures)에 의해 채택되어 공식적으로 이전 명칭인 "cycles per second"(cps)를 대체했습니다.모든 시간 측정과 마찬가지로 해당 기간의 SI 단위는 ^[6]두 번째 단위이다.회전 기계 장치에 사용되는 전통적인 측정 단위는 분당 회전수(r/min 또는 rpm)입니다.60rpm은 ^[7]1헤르츠에 해당합니다.

바람에 의해 발생하는 파동은 ^[8]빈도보다는 주기의 관점에서 설명된다.

주기 대 빈도

편의상, 바다 표면파와 같은 길고 느린 파동은 주파수가 아닌 파동 주기에 의해 설명되는 경향이 있습니다.오디오나 라디오와 같은 단파와 고속파는 보통 주기가 아닌 주파수로 표현됩니다.일반적으로 사용되는 변환은 다음과 같습니다.

빈도수.	1 mHz (10−3 Hz)	1Hz(10Hz0)	1kHz(10Hz3)	1MHz(10Hz6)	1GHz(10Hz9)	1THz(10Hz12)
기간	1 ks (103 초)	1초(10초0)	1 ms (10−3 초)	1μs(10초−6)	1 ns (10−9 초)	1ps(10초−12)

관련 주파수 유형

• 일반적으로 그리스 문자 θ(오메가)로 표시되는 각 주파수는 각 변위(회전 중), θ(세타) 또는 사인파 파형의 위상 변화율(특히 진동 및 파형) 또는 사인 함수에 대한 인수의 변화율로 정의됩니다.
  $${\displaystyle y(t)=\sin \left(\theta(t)\right)=\sin(2\mathrm {pi }ft)}$$

  
  $${\displaystyle {frac {d} \theta } {\mathrm {d} t} =\mathrm = 2\mathrm {d} f}$$

  
  각 주파수는 일반적으로 초당 라디안(rad/s)으로 측정되지만 이산 시간 신호의 경우 차원 없는 양인 샘플링 간격당 라디안으로 표현할 수도 있습니다.각 주파수(라드/초)는 일반 주파수(Hz)보다 2µ배 큽니다.
• 공간 주파수는 시간 주파수와 유사하지만 시간 축은 하나 이상의 공간 변위 축으로 대체됩니다. 예:
  $$\displaystyle y(t)=\sin \left(\theta(t,x)\right)=\sin(\obega t+kx)}$$

  
  $${\displaystyle\frac{d}\theta}{\mathrm {d}x}=k}$$

  
  파수 k는 각 시간 주파수의 공간 주파수 아날로그이며 미터당 라디안 단위로 측정된다.둘 이상의 공간 차원이 있는 경우, 웨이브넘버는 벡터량입니다.

인웨이브 전파

비분산 매체(즉, 파속도가 주파수에 의존하지 않는 매체)의 주기적인 파장의 경우 주파수는 파장 δ(lambda)와 역관계를 갖는다.분산매체에서도 정현파의 주파수 f는 파장의 위상속도 v를 파장의 θ로 나눈 것과 같다.

${\displaystyle f=snarfrac {v}{\narfda}}.}$

진공 속을 이동하는 전자파의 특수한 경우, v = c. 여기서 c는 진공 속 빛의 속도이며, 이 식은 다음과 같습니다.

${\displaystyle f=snarfrac {c}{\narfda}}.}$

단색파가 한 매체에서 다른 매체로 이동할 경우 주파수는 그대로 유지되며 파장과 속도만 변화합니다.

측정.

주파수 측정은 다음과 같은 방법으로 수행할 수 있습니다.

계산

반복 이벤트의 빈도 계산은 특정 기간 내에 이벤트가 발생한 횟수를 카운트한 다음 카운트를 기간 길이로 나눕니다.예를 들어, 71개의 이벤트가 15초 이내에 발생하는 경우 빈도는 다음과 같습니다.

${\displaystyle f=flac {711}{15,{\text{s}}}}}\약 4.73,{\text{Hz}}}}$

카운트 수가 많지 않은 경우 지정된 ^[9]시간 내의 발생 횟수보다 미리 정해진 발생 횟수에 대한 시간 간격을 측정하는 것이 더 정확합니다.후자의 방법에서는 0에서1 카운트의 카운트에 랜덤오류가 발생하므로 평균 0.5 카운트의 카운트가 됩니다.이를 게이트 오류라고 하며 계산된 주파수 $\delta \frac{\mathrm{}}{}$ f $=$ $\frac{1\mathrm{}}{}$ $\frac{{}_{}}{}$ T$$ {\$textstyle \Delta$ f$=sqrac {1}{2$}의 평균 오류를 발생시킵니다.$T_{\text{m$ 또는 $\frac{}{}$ f f $=$ $\frac{1\mathrm{}}{}$ 2 $\frac{f}{}$ $\frac{{}_{}}{}$ $($ 스타일 ${frac {Delta$ f$}{f$})= $frac {1}{2f$})의 분수 오차$T_{\text{m}}}:$ T$$ {\$displaystyle T_{\text{m}}}$은 타이밍 간격,$$f {\$displaystyle$ f$}$는 측정된 주파수입니다.이 에러는 주파수에 따라 감소하기 때문에 카운트 N의 수가 적은 저주파에서는 일반적으로 문제가 됩니다.

스트로보

회전하거나 진동하는 물체의 주파수를 측정하는 오래된 방법은 스트로보스코프를 사용하는 것입니다.이는 반복적으로 점멸하는 강렬한 빛(스트로브 빛)으로, 보정된 타이밍 회로로 주파수를 조정할 수 있습니다.스트로보 라이트는 회전하는 물체를 가리키고 주파수는 위아래로 조정됩니다.스트로보의 주파수가 회전 또는 진동하는 물체의 주파수와 같으면 물체는 한 사이클의 진동을 완료하고 섬광 사이의 원래 위치로 돌아가 스트로보에 의해 조명될 때 물체가 정지된 것처럼 보입니다.그런 다음 스트로보프의 교정된 판독치에서 주파수를 읽을 수 있습니다.이 방법의 단점은 스트로핑 주파수의 정수 배수로 회전하는 물체도 정지해 있다는 것입니다.

주파수 카운터

일반적으로 높은 주파수는 주파수 카운터를 사용하여 측정됩니다.반복적인 전자신호의 주파수를 측정하여 디지털 디스플레이에 헤르츠 단위로 표시하는 전자기기입니다.디지털 로직을 사용하여 정밀 석영 타임베이스에 의해 설정된 시간 간격 동안의 사이클 수를 카운트합니다.샤프트의 회전속도, 기계진동, 음파 등 전기적이지 않은 주기적인 프로세스는 변환기와 주파수 카운터에 인가되는 신호에 의해 반복적인 전자신호로 변환될 수 있다.2018년 현재 주파수 카운터는 최대 100GHz의 범위를 커버할 수 있습니다.이는 직접 계수 방법의 한계를 나타내며, 이 이상의 주파수는 간접 방법으로 측정해야 합니다.

헤테로다인법

주파수 카운터 범위 이상으로 전자파 신호의 주파수는 헤테로디닝(주파수 변환)을 사용하여 간접적으로 측정되는 경우가 많습니다.다이오드 등의 비선형 혼합장치에서 미지의 주파수 근방의 기존 주파수의 기준신호를 미지의 주파수와 혼합한다.이로 인해 두 주파수 사이의 차이에 헤테로다인 또는 "비트" 신호가 생성됩니다.두 신호가 주파수로 서로 가까울 경우 헤테로다인은 주파수 카운터에서 측정할 수 있을 정도로 충분히 낮습니다.이 프로세스에서는 알 수 없는 주파수와 기준 주파수 사이의 차이만 측정합니다.더 높은 주파수에 도달하기 위해 여러 단계의 헤테로디닝을 사용할 수 있습니다.현재 이 방법은 적외선 및 광주파수(광학적 헤테로다인 검출)로 확대되고 있다.

예

빛

가시광선은 공간을 이동하는 진동하는 전기장과 자기장으로 구성된 전자파입니다.파형의 주파수에 따라 색상이 결정됩니다. 400THz(4×10Hz¹⁴)는 적색광, 800THz(8×10Hz¹⁴)는 보라색광, 그리고 이 중 (400–800THz 범위)은 가시 스펙트럼의 다른 모든 색입니다.4×10Hz¹⁴ 미만의 주파수의 전자파는 인간의 눈에는 보이지 않습니다. 이러한 파동을 적외선(IR) 방사라고 합니다.더 낮은 주파수에서는 마이크로파라고 불리며, 더 낮은 주파수에서는 전파라고 불립니다.마찬가지로, 8×10Hz보다¹⁴ 높은 주파수의 전자파도 인간의 눈에는 보이지 않습니다. 이러한 파동을 자외선(UV) 방사라고 합니다.심지어 더 높은 주파수의 파장은 X선이라고 불리며, 더 높은 주파수는 감마선이다.

가장 낮은 주파수의 전파에서 가장 높은 주파수의 감마선까지 이 모든 파장은 기본적으로 동일하며 모두 전자파라고 불립니다.그들은 모두 같은 속도로 진공 속을 이동하며 주파수에 반비례하는 파장을 제공한다.

${\displaystyle\displaystyle c=f\displayda}$

여기서 c는 빛의 속도(다른 매체에서는 진공 상태에서의 c 이하), f는 주파수, θ는 파장입니다.

유리와 같은 분산매체에서는 속도가 주파수에 따라 다소 달라지기 때문에 파장은 주파수에 반비례하지 않습니다.

소리

소리는 공기 또는 기타 ^[10]물질에서 압력 및 변위의 기계적 진동파로 전파됩니다.일반적으로 소리의 주파수 구성요소는 소리의 "색"과 음색을 결정합니다.소리의 주파수(단수)에 대해 말할 때, 그것은 그 ^[11]음조를 가장 많이 결정하는 특성을 의미합니다.

귀가 들을 수 있는 주파수는 특정 주파수 범위로 제한됩니다.인간의 가청 주파수 범위는 일반적으로 약 20Hz에서 20,000Hz(20kHz) 사이로 제공되지만, 고주파수 한계는 일반적으로 나이가 들수록 감소합니다.다른 종들은 청각 범위가 다르다.예를 들어, 어떤 견종들은 60,000Hz까지 ^[12]진동을 감지할 수 있다.

공기와 같은 많은 매체에서 음속은 주파수와 거의 독립적이기 때문에 음파의 파장(반복간 거리)은 주파수에 거의 반비례합니다.

라인 전류

유럽, 아프리카, 호주, 남미 남부, 아시아 대부분 및 러시아에서 가정용 전기 콘센트의 교류 주파수는 50Hz(G톤에 근접)인 반면, 북미와 남미 북부에서는 가정용 전기 콘센트의 교류 주파수는 60Hz(B♭B톤과 T톤 사이)이다.모자는 유럽 주파수보다 약간 높은 수준입니다.)오디오 녹음의 'hum' 주파수는 유럽 또는 미국 그리드 주파수를 사용하는 국가에서 녹음이 어디에서 이루어졌는지를 보여줄 수 있습니다.

비주기 주파수

비주기적 주파수는 방사성 붕괴와 같은 무작위 과정을 포함한 비순환적 현상의 발생 또는 발생률이다.이는 ^[13]역수 초 단위⁻¹ 또는 방사능의 경우 베크렐 ^[14]단위로 표현된다.

이것은 주어진 시간 지속 시간(T) 동안 사건이 발생한 횟수(N)를 포함하는 비율 f = N/T로 정의되며, 이는 유형 시간 속도의 물리적 양이다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

레퍼런스

원천

• Davies, A. (1997). Handbook of Condition Monitoring: Techniques and Methodology. New York: Springer. ISBN 978-0-412-61320-3.
• Serway, Raymond A.; Faughn, Jerry S. (1989). College Physics. London: Thomson/Brooks-Cole. ISBN 978-05344-0-814-5.
• Young, Ian R. (1999). Wind Generated Ocean Waves. Elsevere Ocean Engineering. Vol. 2. Oxford: Elsevier. ISBN 978-0-08-043317-2.

추가 정보

• Giancoli, D.C. (1988). Physics for Scientists and Engineers (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-669201-0.

외부 링크

• 키보드 주파수 = 노트 이름 지정 – 영국 및 미국 시스템 대 독일 시스템
• 청력 테스트에 유용한 사운드가 있는 주파수 발생기