Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров), страница 17

моментом, что исключает поо грешности, обусловленные о у,„трением пера о бумагу. В нзо мерятельных механизмах с о 1 О о МаЛЫМ ВращаЮщиМ МОМЕН- о о 4 том прибегают к т о ч е чо и о й записи. Устройство сав ути мопишущего прибора с точечной записью поясняет рис. 4.17. Пишущий узел сориа. 4.!7. Самопишущий прибор с точечной Стоят из падаЮщей дуги 1, записью: вращающегося кулачка 2 и à — дуга; 2 — ауаавс:т; 3 — крагащак лента;  — красящсй ЛЕНТЫ 3. СтрЕЛКу опорный валик: Б — диаграмма измерительного механизма выполняют в виде упругого стержня. Диаграммная бумага протя- ' гивается над опорным валиком 4. Кулачок 2 приводят во вращение специальным механизмом, Прн атом дуга 1 периодически падает на стрелку, которая ударяет по красящей ленте н на диаграммной бумаге печатается точка (черточка1. 77 При поднятой дуге стрелка свободно перемещается и устанавливается в соответствии с измеряемым значением, не испытывая дополнительного трения.

Поэтому точечная запись может применяться для исследования слабых снгналов, когда погрешности прн использовании приборов с непрерывной записью недопустимо велики. Как было указано, в простейших самопишущих приборах исследуемый процесс записывается в криволинейных координатах, что приводит к ряду неудобств при анализе диаграммы. В устройстве, показанном на рис. 4.17, с помощью опорного валика 4 осуществляется спрямление записи. Кроме того, прн точечной записи появляется возможность одновременной регистрации нескольких процессов. Для этого на измерительный механизм с помощью коммутатора поочередн,о подают исследуемые сигналы, а для печати используют подвижный блок нз параллельно расположенных красящих лент разных цветов.

Одновременно с коммутацией происходит смещение блока лент. Поэтому каждый процесс записывается на диагрдммной бумаге точками соответствующего цвета. Промышленность выпускает щитовые и переносные самопишущие приборы для записи зависимости от времени различных электрических н неэлвктрических величаи — тока, напряжения, мощности, температуры, давления и др. Разработаны самопишущие приборы для записи функциональной зависимости двух физических величин, например тока через нелинейный элемент от напряжения.

Такие приборы называют д в у х к о о р д и н а т н ы м и. Глава 5 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И СИНТЕЗАТОРЫ ЧАСТОТЫ 9 5.1. Измерительные генераторы Для решения различных измерительных задач (измерение чувствительности радиоприемных устройств, снятие амплитудно-частотных и переходных характеристик, определение быстродействия переключающихся схем и т. д.) требуются источники электрических сигналов со строго определенными параметрами. Подобными источниками обычно служат измерительные генераторы. Измерительные ген ер а тор ы — это экранированные источники электрических сигналов, мощность (напряжение) н степень модуляции которых могут быть фиксированнымн нли регулируемыми в определенных пределах (ГОСТ 150945 — 69). Измерительные генераторы подразделяют на следующие виды: 1) . генераторы сигналов низкочастотные — источники гармонических немодулированных или модулированных сигналов инфразвуковых, звуковых и ультразвуковых частот; 2) генераторы сигналов высокочастотные — источники гармонических немодулированных или модулированных сигналов высоких и сверхвысоких частот; 3) генераторы качающейся частоты (свип-генераторы) —.

источники гармонических сигналов, частота которых автоматически изменяется в пределах устанавливаемой полосы частот; 4) генераторы импульсов — источники одиночных или периодических видеоимпульсных сигналов, форма которых близка к прямоугольной; 5) генераторы сигналов специальной формы — источники одиночных или периодических вндеоимпульсных сигналов, форма которых отлична от прямоугольной; 6) генераторы шумовых сигналов — источники электрических шумовых сигналов, значение спектральной плотности мощности которых нли мощность шума в требуемой полосе частот известны. Современные измерительные генераторы гармонических сигналов перекрывают диапазон частот от тысячных долей герц и до десятков гигагерц.

В зависимости от конструктивных особенностей, присущих приборам, работающим в разных частях этого диапазона, измерительные генераторы (ГОСТ 9788 — 78) делятся на: низкочастотные (до 300 кГц); высокочастотные (от 30 кГц до 300 МГц); сверхвысокочастотные с коаксиальным выходом (от 300 МГц до 18 ГГц); сверхвысокочастотные с- волноводным выходом (свыше 6 ГГц). Отдельную группу приборов образуют генераторы с диапазонокварцевой стабилизацией частоты. Для имитации реальных сигналов в генераторах предусмотрена возможность модуляции гармонических колебаний.

По виду модуляции генераторы делятся на приборы с амплитудной и частотной синусоидальной модуляцией, амплитудной, частотной и фазовой импульсной модуляцией н с однополюсной модуляцией. Выходной уровень напряжения (мощности) измерптельных генераторов может быть калиброванным или некалнброванным. Калиброванный уровень напряжения изменяется от десятых долей вольт до сотых долей микровольт, а мощности — от единиц микроватт до 10-" Вт, Выходная мощность генераторов с некалибровапным уровнем может достигать нескольких ватт.

Основными метрологическими характерпстиками генераторов гармонических сигналов являются погрешности установки частоты и выходного уровня сигнала, нестабильность частоты, параметры выходного сигнала при модуляции, максимальная выходная мощность на согласованной нагрузке. Генераторы импульсных сигналов формируют одиночные или парные прямоугольные импульсы с частотой повторения от долей герц до сотен мегагерц, длительностью от долей наносекунды до нескольких секунд и амплитудой от единиц милливольт до десятков вольт.

Элементы формы реального прямоугольного импульса (рис. 5.1) определены ГОСТ!6465 — 70. Амплитуда У фиксируется точкой пе- 79 ресечения усредненной линии вершины б — б с фронтом импульса. Длительность импульса ти измеряют на уровне 0,5 (1, а длительности фронта тф и среза т, определяются уровнями О,! и 0,9 (т'.

Степень отклонения (искажения) формы реального импульса от идеально прямоугольной оценивается длительностью фронта и среза, величинами Выбросов т на вершине (6,') и в паузах и — — — — (й ), а также неравномерг . ' постыл вершины импульса (Й1). Последняя характеризует отклонение вершины импульса от горизонтальной линии н выс ' ражается в процентах от амп- литуды. ! .. К основным характеристи- кам приборов относятся также — — погрешности установки пара.г т, у, метров импульса, Обычно в генераторах точно калнбруется лишь один из параметров выРис.

5.!. Пирдметры импульсного сигидходных сигналов. Чтобы измерительные гейе- 1 — 1 — исходный уровенсй У вЂ” У, 8-8 — пределы РНТОРЫ МОГЛИ ВХОДИТЬ В СОСТНВ допустимой неравномерности в паузе: 4-11 автоматизированных измери- 1-1 — п л ° до 1 .и не~'"номерностн тельных систем, нх оборудуют вепшины; И-6 — линна ваушиимз Н вЂ” вмяли- Интерфейспм (см. 1'л. (б).

Прн туда импульса; тх — длительность импульса; — длительность фронта, среза; т . т ЭТОМ ВСЕ ПНРНМЕТРЫ ВЫХОДНЫХ ф о д у а время устанонления, восстановления; Ь ', СНГННЛОВ уСТНННВЛИВНЮТСЯ ДИ" Л "— выбросы на вершние н в паузе СтанцИОННо Генераторы сигналов специальной формы создают треугольное и пилообразное напряжения. Основным элементом приборов являются функциональные генераторы. й б.2. Генераторы сигналов низкочастотные Обобщенная структурная схема генератора сигналов (рнс.

5.2) включает задающий генератор, усилитель мощности, выходное устройство и электронный вольтметр. Задави!Нй генератор — первичный источник гармонических ко. лебаний. Схема задающего генератора должна обеспечить шнрокие пределы и высокую точность установки частоты, высокую стабильность параметров гармонических колебаний и малый коэффициент нелинейных искажений.

В задающих генераторах используются три метода генерирования: 1) прямой; 2) метод биений; 3) метод электронного моделирования. Рис. 5.2. Структурная схема измерительных генераторов звуковой и ультразвуковой частоты 1. Основу генератора (рис. 5.3, а), использующего прямой метод, составляет дифференциальный усилитель постоянного тока (УПТ), охваченный петлей комбинированной обратной связи.

Обратная связь включает два делителя напряжений: частотно-избирательный и нелинейный, Частотно-избирательный, резистивнотемкостный делитель образует цепь положительной обратной связи; обеспечиваю- ог Рис 5.3. Схемы задающих генераторов науковой частоты; а — прямой метод: а — метод биений щей генерирование колебаний, Частота колебаний определяется параметрами этой цепи Уо = 1/(2ягсс)- ' (5.1) Избыток усиления реальных усилителей (порядка 40 — 60 дБ) используют для улучшения формы генерируемых колебаний за счет введения глубокой отрицательной обратной связи. Последню)о реализуют с помощью нелинейного делителя напряжения, образуемого линейным резистором и полупроводниковым нелинейным терморе- зистором. Включение в цепь обратной связи нелинейного делителя приводит к появлению зависимости коэффициента усиления усили.

теля от' уровня выходного напряжения. Случайное повышение выходного напряжения вызовет дополнительный нагрев терморезистора и понижение его сопротивления. Это повлечет за собой увеличение коэффициента передачи цепи отрицательной обратной связи, уменьшение 'усиления усилителя и, как следствие, понижение уровня выходного напряжения генератора. В свою очередь; случайное понижение уровня выходного напряжения при- ' водит к ослаблению отрицательной обратной связи, возрастанию коэффициента усиления усилителя и восстановлению уровня генерируемых колебаний. Недостатком рассматриваемой схемы стаби.

лиэации является зависимость коэффициента отрицательной обратной связи от температуры окружающей среды. Это можно устранить, если, например, в качестве второго сопротивления также воспользоваться терморезистором, но со значительно большей тепловой инерпионностью. 2. Метод биений заключается в том, что колебания звуковой частоты образуются в результате воздействия на нелинейный элемент двух близких по частоте гармонических колебаний.