Диплом в архивСтенина (1225697), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Время установления рабочего режима для измерителя равно 3 минутам. При питании от нового комплекта батарей номинальной ёмкостью не менее 100 мА·ч измеритель обеспечивает непрерывную работу в течение 16 часов.

Работа измерителя ИПМ-101 основана на возбуждении в антенне-преобразователе под воздействием измеряемого поля переменного напряжения, пропорционального напряженности поля и преобразовании этого напряжения в сигнал постоянного тока, который регистрируется с помощью устройства отсчетного типа УО-101. Показания индикатора устройства отсчетного далее пересчитываются в значение напряженности измеряемого поля. Принцип действия измерителя показан на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 Структурная схема ИПМ-101

Антенна-преобразователь состоит из "электрически малой" антенны (А), размеры которой являются малыми по сравнению с длиной волны исследуемого поля, фильтра частотной коррекции (ФЧК), преобразователя входного (П), фильтров низкой частоты (ФНЧ1, ФНЧ2), линии развязывающей резистивной (ЛРР) и усилителя постоянного тока УПТ (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 Структурная схема АП

В качестве антенн (А) в АП типов E01 и Е02 используются дипольные антенны длиной 100 мм и 30 мм, соответственно. Оси диполей являются измерительными осями антенн.

В качестве антенн (А) в АП типов Н01 и Н02 используются плоские рамочные антенны размером 100х60 мм с числом витков 50 и 6, соответственно. Оси перпендикулярные плоскостям рамок являются измерительными осями антенн.

АП выполнены в виде печатного монтажа на фольгированном стеклотекстолите. При помещении антенны А в исследуемое поле на ее выходных зажимах индуцируется ВЧ напряжение, пропорциональное проекции напряженности поля на измерительную ось антенны, которое через ФЧК подается на входной преобразователь П. Применение ФЧК в совокупности с антенной А обеспечивает формирование на входе преобразователя П высокочастотного напряжения в соответствии с требуемой частотной характеристикой АП. В качестве входного преобразователя П используется детектор на диоде Шоттки, обеспечивающий преобразование переменного напряжения на его входе в постоянное на выходе. Постоянное напряжение с выхода П через ФНЧ1, высокоомную развязывающую резистивную линию ЛРР и ФНЧ2 далее поступает на вход УПТ, с выхода которого через соединительный кабель подается на устройство отсчетное.

Конструкция АП состоит из двух печатных плат, на одной из которых (А1) смонтированы антенна А, фильтр частотной коррекции ФЧК, преобразователь входной П и фильтр низкой частоты ФНЧ1; на другой (А2) - линия развязывающая резистивная ЛРР, фильтр низкой частоты ФНЧ2 и усилитель постоянного то- ка УПТ. Часть платы А2, содержащая УПТ, заключена в экран из медной фольги. Печатные платы жестко соединены между собой и вставлены в круглую диэлектрическую трубку.

АП подключается к УО-101 при помощи гибкого соединительного кабеля, имеющего неразъемное соединение с АП и четырехштырьковый разъем X1 типа РС4. Распайка разъема приведена на рисунке 3.3. Питание АП осуществляется постоянным двухполярным напряжением ±4,5 В от устройства отсчетного через соединительный кабель.

Рисунок 3.3 Распайка соединительного разъема

Входящее в состав измерителя ИПМ-101 устройство отсчетное УО-101 предназначено для преобразования сигнала с выхода АП в цифровую форму и отображения его на жидкокристаллическом знакосинтезирующем индикаторе, а также, для формирования двухполярного напряжения питания для АП.

УО-101 представляет собой вольтметр постоянного тока специального назначения, построено в соответствии со структурной схемой, изображенной на рисунке 3.4 и состоит из устройства входного (УВ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП), жидкокристаллического индикатора (ЖКИ), преобразователя двух- полярного (ПД) и блока питания (БП).

Рисунок 3.4 Структурная схема УО-101

Устройство входное УВ предназначено для переключения пределов измерения и контроля напряжения питания, поступающего с блока питания. ПД обеспечивает двухполярное напряжение ±4,5 В для питания УО-101 и АП, при питании всего устройства от БП с выходным напряжением 9,0 ±1.5 В. АЦП и ЖКИ служат для преобразования аналогового сигнала в цифровую форму и отображения результата на ЖКИ.

3.2 Методы проведения измерений

На панели управления измерителя ИПМ-101 находятся переключатели:

- переключатель ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ - для выключения питания измерителя (положение ВЫКЛ) и переключения УО-101 в режим контроля питания или в режим измерения (положения КОНТ или ИЗМ, соответственно);

- переключатель 200/2000 - для установки пределов измерения.

Отсчетное устройство показывает напряжение на выходе антенны-преобразователя в мВ. Для получения значений НЭП и НМП необходимо пересчитать показания в напряженность поля согласно формулам, приведенным в разделе 3.3 это будет среднеквадратическое значение модуля проекции вектора напряжённости поля на измерительную ось антенны-преобразователя.

На частотах более 300 МГц допустимо сделать пересчёт измеренного значения НЭП в плотность потока энергии (ППЭ), которое связывает среднее значение ППЭ в плоской электромагнитной волне и среднеквадратическое значение НЭП по формуле:

ППЭ[мкВт/см²] = 0,265 ∙ (НЭП[В/м])², (3.12)

Для того, чтобы замерить НЭП или НМП необходимо достать устройство и подключить необходимую антенну-преобразователь. Перед началом работы необходимо определить уровень заряда батареи, для этого переключатель ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ устанавливается в положение КОНТ. При этом на индикаторе появится контрольное число, соответствующее напряжению батареи. Это число должно быть в пределах от 75 до 100. Число меньше 75 означает, что батарея разряжена и пользоваться устройством нельзя. Также на индикаторе может появиться надпись LO BAT, что тоже означает низкий заряд батареи.

Время установления режима работы равно 3 минутам, по истечению этого времени можно начинать проводить замеры. Для этого необходимо переключатель ВЫКЛ/КОНТ/ИЗМ устанавливается в положение ИЗМ, а переключатель 200/2000 в необходимое положение. Рекомендуется установить переключатель в положение 2000, а если показания на индикаторе малы, установить более чувствительный предел измерения – 200. Цифрой 1 в левом десятичном разряде индикатора обозначается перегрузка, это значит, что напряжённость поля в точке измерения превышает установленные пределы.

Для проведения замера необходимо взять отсчётное устройство в одну руку, а второй поместить в измеряемое поле антенну-преобразователь, удерживая её за рукоятку на вытянутой руке. Изменяя направление измерительной оси необходимо добиться максимального показателя на экране индикатора, которые будут соответствовать проекции вектора напряжённости поля на измерительную ось антенны-преобразователя. Этого достаточно для измерения модуля проекции вектора напряжённости электрического (магнитного) поля и среднеквадратического значения модуля вектора напряженности линейно поляризованного электрического (магнитного) поля.

Для измерения среднеквадратического значения модуля вектора напряженности произвольно поляризованного электрического (магнитного) поля (когда поляризация измеряемого поля не известна) пользуются трёхортогональным способом. А именно замерить три взаимно-перпендикулярные проекции вектора напряжённости поля (Е_х, Е_у, Е_z или Н_х, Н_у, Н_z для электрического и магнитного поля соответственно). Каждое из трёх измерений проводится одинаково и отличается только положением измерительной оси антенны-преобразователя в измеряемом поле. Необходимо соблюдать взаимную ортогональность трех выбранных направлений.

Также при проведении измерений следует учесть, если при повороте антенны-преобразователя на 180^о относительно оси ручки, показатели меняются более, чем на 20% измерения следует проводить следующим образом.

При измерении модуля проекции вектора напряженности электрического (магнитного) поля необходимо устанавливать антенну-преобразователь в два положения, отличающиеся поворотом относительно оси ручки на 180°. Для каждого положения необходимо по формулам определить измеренные значения напряженности поля Е⁰ (Н⁰) и Е¹⁸⁰ (Н¹⁸⁰). Затем вычислить напряженность электрического (Е) (магнитного (Н)) поля по формуле:

E = Н = (3.13)

Также при измерении произвольно поляризованного поля расчет трёх проекций делается с учётом поворота антенны-преобразователя на 180^о.

После всех измерений следует отключить устройство, поставив переключатель в положение ВЫКЛ, отсоединить антенну-преобразователь и убрать устройство в футляр.

3.3 Метод обработки результатов измерений

При измерении модуля проекции вектора напряженности электрического (магнитного) поля на измерительную ось антенны-преобразователя, а также среднеквадратического значения модуля вектора напряженности линейно поляризованного поля среднеквадратическое значение модуля проекции вектора напряженности электрического (магнитного) поля на измерительную ось находится согласно формулам:

Е₁ = К_А·К_F [В/м] (3.14)

Н₁ = К_А·К_F [А/м] (3.15)

К_А = А· (3.16)

где К_А - амплитудный коэффициент антенны-преобразователя, В/м, К_F - частотный коэффициент антенны-преобразователя; U_A - показания индикатора отсчётного устройства, мВ; А, В, С – коэффициенты, задающие амплитудную характеристику антенны-преобразователя.

Значение коэффициентов, K_F, А, В, С определяются по таблице, приведенной в руководстве по эксплуатации измерителя, согласно его заводского номера.

Среднеквадратическое значение модуля вектора напряженности произвольно поляризованного электрического (магнитного) поля находится по формулам:

E = (3.17)

H = (3.18)

_{Для определения плотности потока энергии (P) пользуются формулой:}

P = 0,265×E² (3.19)

3.4 Пример проведения измерений с помощью ИПМ-101.

Для примера рассмотрим проведение измерений с помощью антенны-преобразователя Е01 в некоторой точке пространства напряженности электрического поля частотой 300 МГц трёхортогональным способом. Значения коэффициентов KF, A, B, C примем равными:

KF = 0,93; А = 0,0845; В = 84,3; С = 9,66.

Выберем в точке пространства О (точке измерений) три взаимно ортогональные оси Ox, Oy и Oz. Для определенности ось Oz можно направить вертикально, тогда оси Ox и Oy будут лежать в горизонтальной плоскости перпендикулярно друг другу. В точку О установим центр антенны-преобразователя, ориентируя измерительную ось вдоль оси Ox. Записываем показания индикатора УО-101 UX⁰. Поворачиваем АП относительно оси ручки на 180° и также записываем показания индикатора UX¹⁸⁰. Аналогично ориентируя измерительную ось вдоль осей Oy и Oz, записываем показания индикатора UY⁰, UY¹⁸⁰, UZ⁰ и UZ¹⁸⁰. Предположим, что при этом получены следующие значения:

Характеристики

Список файлов ВКР