Tần số là gì?

Trong cuộc sống thường ngày cũng như khoa học kỹ thuật chúng ta thường nghe đến khái niệm tần số, ví dụ như nói về sóng radio, truyền hình, điện thoại, tín hiệu…Vậy rốt cuộc tần số là gì? Nó được áp dụng như thế nào trong cuộc sống và công nghiệp. Hôm nay tôi và các bạn cùng tìm hiểu về nó và các khái niệm tần số và các thông tin liên quan đến lĩnh vực này các bạn nhé

Giới thiệu chung về tần số

Tần số là gì

Tần số(Tên tiếng anh: frequency) là số lần một sự kiện xảy ra trong một đơn vị thời gian cụ thể, và đơn vị đo được sử dụng phổ biến nhất là hertz (Hz). nó  được tính bằng số lần sự kiện xảy ra chia cho thời gian nó xảy ra trong đơn vị thời gian được tính bằng giây.

Ví dụ, nếu một sự kiện xảy ra 10 lần trong vòng 1 giây, thì tần số của sự kiện đó sẽ là 10 Hz. Đây là đơn vị được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như vật lý, điện tử, thông tin, xử lý tín hiệu, thống kê, đại số và nhiều lĩnh vực khác.

Tần số cũng được áp dụng trong các ứng dụng thực tế như trong âm nhạc, sóng radio, điều khiển từ xa, mạng máy tính, truyền thông, y học và nhiều ứng dụng khác. Do đó, hiểu và áp dụng về khái niệm này là rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống.

Cách tính tần số

Như khái niệm đã nêu, tần số là số lần mà một sự kiện lặp lại trong một khoảng thời gian nhất định. Trong hầu hết các trường hợp, nó  được tính bằng cách chia số lần một sự kiện xảy ra cho thời gian đo đạt được. Đơn vị đo là hertz (Hz), tương ứng với một chu kỳ mỗi giây.

Có một số cách khác nhau để tính được giá trị trong các trường hợp cụ thể. Sau đây là một số cách phổ biến để tính toán:

Đối với sóng âm thanh hoặc sóng điện từ:

Được tính bằng số chu kỳ hoặc số lần dao động trong một giây. Ví dụ: nếu sóng âm thanh hoặc sóng điện từ dao động 100 lần trong một giây, thì tần số của nó là 100 Hz.

Đối với dữ liệu số:

Nó được tính bằng số lần một sự kiện xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định. Ví dụ: nếu một trang web được truy cập 100 lần trong một giờ, thì tần số của nó là 100/3600 Hz hoặc khoảng 0,027 Hz.

Đối với tín hiệu liên tục:

Tần số của một tín hiệu liên tục có thể được tính bằng cách sử dụng phân tích Fourier để phân tích tín hiệu thành các thành phần khác nhau.

Như vậy, có thể hiểu một cách khái quát, đây là một đại lượng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và có thể được tính bằng nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào trường hợp cụ thể để sử dụng được chính xác nhất

Lịch sử hình thành và phát triển của tần số

Lịch sử hình thành của tần số trong vật lý

• Thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên: Pythagoras phát hiện ra mối quan hệ giữa tần số và các chuỗi âm thanh.
• Thế kỷ thứ 17: Christiaan Huygens phát hiện ra các đồng hồ dao động đồng pha, là cơ sở cho phát triển các đồng hồ điều khiển bằng tần số.
• Thế kỷ thứ 19: Heinrich Hertz chứng minh được sự tồn tại của sóng điện từ và phát hiện ra sóng vô tuyến dựa vào các chỉ số thu được

Lịch sử phát triển của tần số trong điện tử:

• Thế kỷ thứ 19: Samuel Morse phát minh ra máy điện telegraph và phát triển các phương tiện truyền thông mới.
• Thế kỷ thứ 20: Guglielmo Marconi phát minh ra công nghệ truyền thông vô tuyến và phát triển các phương tiện truyền thông mới như tần số của radio và máy phát sóng.
• Sau đó, khái niệm này đã được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng của điện tử như máy tính, mạng máy tính, viễn thông, điện thoại di động, thiết bị y tế, thiết bị điều khiển, và nhiều lĩnh vực khác.

Lịch sử phát triển của tần số trong âm nhạc

• Thế kỷ thứ 17: Christiaan Huygens phát hiện ra các đồng hồ dao động đồng pha, là cơ sở cho phát triển các đồng hồ điều khiển bằng tần số và âm nhạc điện tử.
• Thế kỷ thứ 19: các nhà phát minh đưa ra các loại nhạc cụ mới, có thể tạo ra nhiều dải tần khác nhau.
• Thế kỷ thứ 20: Khái niệm này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất âm nhạc, từ ghi âm, phát sóng, cho đến truyền tải qua các phương tiện truyền thông.

Từ đó, nó đã trở thành một khái niệm cơ bản và được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống.

Ứng dụng của tần số trong đời sống và công nghệ hiện nay

• Ứng dụng trong lĩnh vực viễn thông: Đây là yếu tố quan trọng trong viễn thông, giúp cho các thiết bị truyền thông như đường dây điện thoại, sóng radio, sóng viễn thông và mạng máy tính có thể truyền tải thông tin từ một điểm đến một điểm khác. Khái niệm này cũng rất quen thuộc đối với chúng ta đúng không ạ
• Thường được nhắc đến trong lĩnh vực âm nhạc: Nó là yếu tố quan trọng trong âm nhạc, giúp cho những âm thanh và giai điệu có thể được tạo ra và thưởng thức. Nếu Không có tần số, âm nhạc sẽ không có giá trị về mặt nghệ thuật.
• Đây là một trong những ứng dụng quan trọng trong y học: Nó được sử dụng trong y học để chẩn đoán và điều trị bệnh. Chẳng hạn, được sử dụng trong siêu âm để chụp hình cho thai nhi hoặc trong máy điện não đồ để xem não của bệnh nhân hoạt động như thế nào.
• Ứng dụng trong lĩnh vực kỹ thuật số: Đây là một yếu tố quan trọng trong các ứng dụng kỹ thuật số như xử lý tín hiệu số, mã hóa và giải mã dữ liệu.
• Trong ngành điện tử: Đơn vị này được sử dụng trong điện tử để điều khiển các thiết bị, ví dụ như trong các hệ thống điều khiển tự động, hệ thống giám sát và điều khiển.(Van điều khiển điện tuyến tính, van điều khiển khí nén tuyến tính sử dụng tần số analog để đóng mở điều khiển)
• Trong lĩnh vực vật lý: Đây là một khái niệm quan trọng trong vật lý, giúp cho những hiện tượng sóng và âm thanh có thể được nghiên cứu và mô tả.

Tần số trong các lĩnh vực khoa học và cuộc sống

Tần số trong vật lý

Trong vật lý, tần số được định nghĩa là số chu kỳ hoặc số vòng lặp của một sự kiện dao động hoặc quay trong một đơn vị thời gian nhất định. Và nó được đo bằng đơn vị Hz (hertz) hoặc Hz^-1 (lần/giây).

Các ứng dụng của nó trong vật lý rất đa dạng, bao gồm:

• Sóng âm: Trong âm thanh, đây là khái niệm được sử dụng để mô tả cao độ và độ trầm của âm thanh. Tần số thấp tương ứng với âm thanh trầm, còn nếu như tần số ở mức cao tương ứng với âm thanh cao.
• Sóng ánh sáng: Trong quang học, nó  được sử dụng để mô tả bước sóng của ánh sáng. chỉ số này càng cao thì bước sóng càng ngắn và ánh sáng càng có tính chất của tia X, còn ngược lại  thấp thì  bước sóng càng dài và ánh sáng càng có tính chất của sóng vô tuyến.
• Dao động cơ học: Được sử dụng để mô tả dao động của các vật rắn, chất lỏng và khí. Ví dụ: dao động của một lò xo, dao động của một trục quay.
• Điện từ: Nó được sử dụng để mô tả sóng điện yên từ venà các tín hiệu điện trong mạch điện. Ví dụ: sóng radio, của tín hiệu điện trong một bộ điều khiển tuyến tính(Bộ điều khiển điện tuyến tính, bộ điều khiển khí nén tuyến tính…)
• Vật liệu: Ngoài ra nó còn được sử dụng để mô tả các tính chất của các vật liệu, chẳng hạn như chỉ số rung của các phân tử trong chất rắn.

Tần số trong lĩnh vực điện tử

Trong điện tử, tần số là một khái niệm quan trọng và được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Các ứng dụng điện tử có thể bao gồm:

• Điều khiển: Trong điện tử, được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử, chẳng hạn như vi điều khiển, mạch PLL, mạch đồng bộ, mạch xung động.
• Truyền thông: Tần số được sử dụng để truyền thông tin giữa các thiết bị điện tử. Ví dụ:  sóng radio,  sóng truyền hình, của tín hiệu điện thoại.
• Điện tử tiêu dùng: Nó được sử dụng để mô tả các thiết bị điện tử tiêu dùng, chẳng hạn như tivi, máy tính, loa, tai nghe.
• Điện tử công nghiệp: Được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử trong các ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như hệ thống điều khiển máy móc, hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất.
• Thông tin số: Trong công nghệ thông tin số, được sử dụng để mã hóa thông tin và truyền thông qua các kênh truyền khác nhau.

Trong lĩnh vực điện tử, nó được đo bằng đơn vị Hz (hertz) hoặc kHz (kilohertz), MHz (megahertz), GHz (gigahertz) và thường được thể hiện bằng các ký hiệu như Hz, kHz, MHz, GHz. Các Trị số cao hơn thường được sử dụng trong các ứng dụng có tần số cao hơn, chẳng hạn như truyền thông, trong khi các tần số thấp hơn thường được sử dụng trong các ứng dụng có tần số thấp hơn, chẳng hạn như điều khiển tín hiệu

Tần số trong các lĩnh vực khác

Trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật mà chúng tôi đã phân tích ở trên, việc sử dụng tần số để làm giá trị đo đạc, đếm…thì nó còn xuất hiện rất nhiệu trong các lĩnh vực khác nhau. Có thể kể đến như sau:

• Âm nhạc: Trong âm nhạc, nó là đại lượng dùng để đo lường của âm thanh và được đo bằng đơn vị hertz (Hz). Tần số cao tương ứng với âm thanh cao, Tần số thấp tương ứng với âm thanh thấp.
• Y học: Được sử dụng trong y học để đo nhịp tim,  sóng não,  hô hấp và các chỉ số khác liên quan đến chức năng sinh lý của cơ thể.
• Khoa học dữ liệu: Trong khoa học dữ liệu, tần số được sử dụng để phân tích dữ liệu và tìm ra các mẫu xuất hiện thường xuyên.
• Truyền thông: Trong truyền thông, nó được sử dụng để đo sóng radio, sóng truyền hình,  sóng WiFi, và nhiều loại sóng khác để truyền tải thông tin từ một điểm đến một điểm khác.
• Điều khiển tự động: Trong điều khiển tự động, Tần số được sử dụng để đo mức dao động của bộ lọc và các tín hiệu điều khiển khác.
• Định vị: Trong định vị, nó được sử dụng để đo sóng radio của GPS và các hệ thống định vị khác để xác định vị trí của một đối tượng đó
• Cơ khí: Tần số được sử dụng để đo dao động của các bộ phận máy móc và xác định các vấn đề kỹ thuật khác liên quan đến dao động và rung động.

Kết luận về bài viết tần số

Qua bài viết này, chắc các bạn cũng phần nào đó nắm được cơ bản và hiểu được tần số là gì rồi phải không ạ. Bài viết chúng tôi cũng đã cung cấp thêm thông tin cho bạn đọc hiểu và biết về lịch sử hình thành, phát triển của tần số

Đây là một trong những phát hiện rất hay, được áp dụng rộng rãi trong các ngành như vật lý, năng lượng, điện tử, điều khiển, giải trí…

Cùng với đó các hàng loạt các ví dụ minh họa cho bạn đọc hiểu được về khái niệm này cũng như các ứng dụng thực tế đang sử dụng trong cuộc sống hiện nay cũng như áp dụng vào khoa học kỹ thuật

Cảm ơn các bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết, hẹn gặp lại ở các bài viết tiếp theo