Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров), страница 8

С помощью резонансных схем удобно осуществлять измерение посредством замещения, при котором один и тот же эффект (например, резонанс на фиксированной частоте) повторяется дважды: Точность измерения зависит от значений паразитных параметров схемы включения исследуемого элемента в мостов(ую цепь. Широко используемые для измерения относительно больших величин мостовые схемы имеют существенные ограничения по точности при измерениях малых активных сопротивлений, емкостей и индуктивное'гей. Измерения с помощью резонансных схем основаны на использовании зависимости между резонансной частотой колебательного контура и параметрами его элементов первый раз — с измеряемым элементом, второй — с мерой той же физической природы.

За результат измерения принимают значение, р нос величине меры при резонансе. Резонансные схемы бдобны „и точных измерениях относительно малых значений само- и взаимоиндукции, малых сопротивлений, емкостей, тангенсов углов пот терь конденсаторов я т. д.

Так как измерения осуществляют на относительно высоких частотах, то резонансные схемы целесообразнр использовать при измерении параметров радиодеталей Так как измерительной схемой может служить ЕС-генератор или резонансный контур, то различают способы измерения с включением исследуемого, элемента в пассивную или активную резонансную цепь. Подробное изложение реализаций к метода сравнения для измерения параметров элементов электрнче- л + скнх цепей приведено в гл. 13.

= гаси Изменение веатичины, воспро- . К, изводимой мерой, может быть как непрерывным .(см. рис. 3.1, а, б), так н дискретным (см. рис. 3.1, в). А Дискретное изменение величины, воспроизводимой мерой, широко Еи используют в цифровых вольтметрах, автоматических мостовых Рис. З.З. Схема точного измеРения по- стоянного напряжения методом сравсхемах, программно-управляемых цифровых частотомерах с синтезаторами-частот и т. д. Упрощенная схема для точных измерений постоянного напряжения компенсационным методом представлена ца рис.

3.3: Преимуществом измерительной схемы является облегченный режим работы нормального элемента, выполняющего роль меры э. д. с. При измерении напряжения Е„необходимо выполнить следующие операции: поставить переключатель Кл в положение 1; затем, перемещая движок Д потенцнометра Е, добиться нулевого показания гальванометра. При этом имеем 1„йм=Е„ или 1р —— =Ем~Ем, где 1„ — сила'тока вспомогательного источника напряжения 'Е„„; Рв- †сопротивлен между точкой А и движком Л в момент уравновешивания э. д. с. Ем.

Далее ключ Кл переводят в положение 2 и аналогично (уравновешивают измеряемое напряжение Е . При этом . Е„=1,й„ (3;3) где Й вЂ” сопротивление между А и движком Д в момент равновесия. Подставив значение 1р, получим Е„=- Еат— (3.4) )Ь Формула (устанавливает связь между измеряемым напряжением Е, э. д. с. ноРмального элемента Ем и отношением сопРотивлений иотеициомвтра й„/Рм. оа 35 $ ! з и й 3.2.

Чувствительность схем сравнения Дадим определение и установим зависимость чувствительности схем сравнения от нх параметров. Допустим, что схема сравнения (рис. 3.4) для намерения электрической величины Х имеет на выходе стрелочный индикатор. Обозначим: аз в угол, определяющий исходное положение стрелки 'индикатора, н да†изменение угла а, обусловленное приращением ЛХ измеряемой величины Х. Под а бсолютн ой чувствительностью схемы сравнения,з "с понимают предел отношения: Ьа па Фю = (ггп — = —.

(3. 5) ах с ЛХ г(Х Чувствительность схем сравнения, состояцщх из измерительной цепи )7~ и индикатора Лт, равна произведению чувствительности этих элементов. В зависимости от вида выходной величины различают чувствительность измерительных цепей по току или напряжению. Под а бс о лют н о й чувствительностью измерительной цепи по току понимают предел отношения приращения выходного тока б), в режиме короткого замыкания (Я -ьо) к вызвавщему его приращению ЛХ измеряемой величины Х: 36 Соответственно, точность измерения Е„определяется стабиль- ностью рабочего тока, точностью калибровки и разрешающей спо° собностью шкалы потенциометра, чувствительностью гальванометра (схемы сравнения) и тщательностью выполнения операций сравнения. Нормальные элементы в качестве меры э.

д. с. используют сравнительно редко. В переносных измерительных приборах их место заняли кремниевые стабилитроны. Одновременное использование в источниках калиброванного напряжения интегральных микросхем позволило свести к минимуму нагрузку на стабилитрон и тем самым в полной мере выя- Г д, сг', вить их прецизионные свойства.

Х и' Малые габариты стабилитро(и нов облегчили решение задачи термостатирования. лг Из изложенного следует, что для получения результата измерения необходимо выполРнс. 3-4- ОпРедепение чтвстннтнчьио нить ряд предварительных опести измерительных схем сравнения раций, приводящих измерительные цепи в определенное состояние. При этом точность измерения определяется тщательностью выполнения этих операций. Последнее определяет требования, предъявляемые л квалификации персонала, производящего измерения, а также к чувствительности схем и индикаторов сравнения. Недостаточная чувствительность индикатора к разности сравниваемых величин является источником дополнительных погрешностей.

Поэтому чувствительность схем сравнения относится к одной из основных метрологических характеристик измерительных приборов сравнения. 37» г(3» ЗЯ,= Вш — = — ". ах о ЬХ ))Х (3.6) Соответственно абсолютная чувствительность измерительной цепи па напряжению' есть предел отношения приращения выходного напряжения ЬУ» и режиме холостого хода (Ея сч) к приращению измеряемой величины ЬХ: а()„а)(7„ 51»ф = Вш — =- — ".

(3.7) ах-~о ЬХ ФХ' Применение первого или второго из приведенных показателей чувствительности определяется свойствами входной цепи последующего индикатора. Так, если нагрузкой измерительной цепи слу)ьит магиитозлектрнческий гальванометр или усилитель на биполярных транзисторах (Х» малб), то больший, практический интерес представляет чувствительность по току. Соответственно чувствительность схемы сравнения 31.) " 3()) 31») А ) ° (3.3) где 5 1') — чувствительность индикатора (вместе с усилителем тока). Если нагрузкой измерительной цепи служит усилитель с высоким входным сопротивлением (на униполнрных транзисторах нли лампах), то чувствительноста схемы сравнения 31,) а ги) Ы) »а »зс ЛХ аас (3Л) а)» 37» я)))„= —. и ш — =— ах а Ьх Лх (ЗПО) аи„))С)„ З(и) 11»» а з ах лх называют относительной чувствительностью измерительной цепи соответственно по току или по напряжению.

Значения абсолютной и'относительной чувствительности связаны соотноше- ниями 3))) =. ХЗ()) (3. П) и Установим зависимость реа))аной чувствительности измерительной цепи по току от величины входного сопротивления последующего индикатора. На рис. 3.4 в общем виде представлена линейная измерительная цець с выделенной ветвью индикатора. Пусть У» — сопротивление ветви индикатора (нагрузки) и Е входное сопротивление измерительной цепи со стороны зажимов Н' — Н", одновРеменно являющееся ее выхолным сопротивлением, как источника напряжении 37 где 5<'ф — абсолютная чувствительность индикатора (вместе с усилителем) по напряжеяню. В ряде случаев, например при оценке оптимальности выбора параметров из'- мерительной цепи, целесообразно ее чувствительность выразить через отношение приращения выходной величины к относительному изменению измеряемой величины, равному Лх=ЛХ/Х.

Соответственно величины (тока) для ветви индикатора Согласно теореме об активном двухполюснике (теорема Гельмгольца — Тевенеиа), сила тока в ветви индикатора при отсутствии равновесна (компенсации) и„ ~» = а Хв+ Х где Ц, — напряжение между зажимами Н' — Н" в режиме холостого хода. Продифференцировав последнее выражение по Х, получим ,Х (Х +Х'-) — Сг-~К (Х.+Х' ) а лп) ~Х вбс (е„+ у,„.„)г но так как Ха от Х не зависит, а б0„ (с(Х.=ЗЯ, то с(У) бщ абс Х„+.Ха, Хв+ Ха вх ЛХ Для уравновешенных (балансных) измерительных цепей в режиме, близком к состоянию равновесия 1, шо, имеем оспа лси> Из приведенных соотношений следует, что реальная чувствительность схем сравнения зависит не только от параметров последник, но также и от параметров всей измерительной цепи.