Лекции по метрологии (866861), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Контур и индикатор конструктивно объединены в устройство,называемое резонансным частотомером. Если шкала механизма настройкиградуирована в длинах волн, то такое устройство называют резонанснымволномером.Схема резонансного частотомера на сосредоточенных элементах.Четвертьволновый резонансный частотомер.942Измерительный контур резонансного частотомера в зависимости отдиапазона частот, для которого он предназначен, выполняется ссосредоточенными или распределенными параметрами. Резонансныечастотомеры с сосредоточенными элементами применяется на частотахдо 200 МГц, а с распределенными параметрами широко применяются вдиапазоне СВЧ.11IID2Резонансный частотомер с объёмным резонатором.Погрешность измерения частоты резонансным частотомером сраспределенными параметрами составляет 0,1%.При измерении частоты этим методом используется явление параллельногоили последовательного резонанса. На графике показана зависимостьнапряжения на конденсаторе последовательного контура от частоты.
Прирезонансе это напряжение принимает максимальное значение.Условием резонанса является равенство ¶» =95¹Í, откуда ¶ =√öÍ.IID11Обычно в таком приборе конденсатор делается переменным для плавнойнастройки в резонанс. Ряд катушек с калиброванной индуктивностьюможет быть использован для изменения пределов измерения. Шкалаконденсатора может быть отградуирована непосредственно в единицахчастоты.Электронно-счётный частотомер (ЭСЧ) представляет собой прибор,содержащий источник образцовой частоты в виде кварцевого генератора,декадные делители и электронный счётчик импульсов. Непосредственно кэлектронному счётчику подключается индикатор.ВЦ - входная цепь;ФУ - формирующее устройство;ДД - декадные делители;С - селектор;СЧ - счетчик импульсов;И - индикатор;ГОЧ - генератор образцовых частот;УФВИ - устройство формирования временных импульсов962Измерение частоты электронно-счётными частотомерами.11IID2Напряжение измеряемой частоты поступает на входную цепь, затем вформирующее устройство, включающее дифференцирующие цепи,ограничители и усилители.
Исходный сигнал преобразуется впоследовательность коротких импульсов с тем же периодом. Затем этиимпульсы поступают на селектор через декадные делители. Селекторуправляется устройством времени счёта, которое открывает его накалиброванный промежуток времени. Этот калиброванный промежутоквремени задаётся генератором образцовых счётных импульсов с высокойстабильностью, а декадные делители устанавливают требуемуюдлительность. Счётчик пересчитывает импульсы, прошедшие черезселектор и таким образом определяется частота.8Y =H))/∆8Y ∆H ÷§ ∆=+8YH÷Ž=1+ 10HÔ= 8 = ±•18Y+ 10 Ô ’ ∙ 100%,где H – количество импульсов;)/ – время счёта;) , )/ – коэффициенты деления декадных делителей ДД и ДД/ .97H – по равномерному законуG= ] (∆)/<∆/<= Ä<∆R N + <8 / = X3G8 = 3<8*9(∆ )F∆ =1/82Àø/] (∆+/8/998)/1F∆ = • ’2 3/2Работа ЭСЧ в режиме измерения периода.11IIDЛекция №14.11IID2В режиме измерения периода во входном канале формируется импульскратный периоду измеряемого сигнала.
Этот импульс служит дляуправления селектором и открывания его на время действия импульса. Населектор непрерывно подаются импульсы с калиброванным периодом.Счётчик импульсов считает импульсы, прошедшие через селектор, числокоторых пропорционально Y .Y)м.вр.=H)/)/=H8Y =1Y= ±•∆+ш+Y’ ∙ 100% = ± •10Ô+ш+Y’ ∙ 100%При измерении периода становится существенной погрешность, связанная сналичием шумов на входе частотомера.< =2<∅Y9911IID21<8 = X / /3 Y88 /+ • ’ + <∅//3Осциллографические методы измерения фазы синусоидального сигнала.1.При первом варианте измерений на вертикальные отклоняющие пластинычерез ключ передаются попеременно два сигнала. При этом на экранеосциллографа можно наблюдать прерывистое штриховое изображениеобоих сигналов.x=KûKˆ∙ 360° - сдвиг фазы.10011IIDПогрешность измерений определяется толщиной луча, нелинейностьюразвёртки, неточностью измерения длин отрезков ab и аc.Разность между двумя синусоидальными сигналами определяется изпараметров эллипса по формуле:x = L– -LtLt:Y ý :þ ; - x =Vž10122.При втором варианте сигналы одинаковой частоты, но сдвинутые пофазе подаются в Y и Х каналы.
Если сигналы имеют одинаковую амплитуду,но сдвинуты по фазе, то на экране осциллографа можно наблюдать эллипс.11IID2- x=Lt:Y :þ:Y = :þ ;x L=2 t102IID11Измерение параметров радиотехнических цепей с сосредоточеннымиэлементами.:Õ; Õ=²ÕРеактивное сопротивлениеÕ=+Ë ;1Í=−1;¶Çö= ¶»Реактивная проводимость7Õ =+ Ëž;=; žÍ = ¶Ç; žö = −1¶»Применяются следующие методы для измерения этих параметров:метод вольтметра-амперметра, мостовые методы, резонансные методы.Метод вольтметра-амперметра наиболее удобно использовать в случаепостоянного тока.Могут быть использованы схемы (а) и (в), причём в обоих случаях возникаетпогрешность=::=;² ²ï + ²Î=: : + :Î=²²Используется также способ измерения сопротивления при помощи одногоприбора, например, вольтметра. Для этого используется следующая схема.1032К этим параметрам относятся сопротивление резистора, ёмкостьконденсатора, индуктивность катушки, тангенс угла потерь, добротностьконтуров.11IID2:Y =Y²=Y:Y+; :Y (Y+)=:Y;Y=:Y: − :YМостовые методы измерения параметров электрических цепей.Эти методы основаны на том, что при включении в диагональуправляющего моста измерительного прибора ток в нём отсутствует.Процесс измерения заключается в подборе таких элементов, при которыхнаступает равновесие моста.
Это имеет место в том случае, когда равныпроизведения сопротивлений в противоположных плечах.Y==/ 3èВ случае, когда измеряемое сопротивление чисто активное, используетсяисточник постоянного тока, а все остальные сопротивления тожеактивные, тогдаY=/ 3èОбычно сопротивления / и è делаются переменными, при их переключенииавтоматически изменяется значение сопротивления на шкале моста,градуированной непосредственно в единицах измерения сопротивления и нетнадобности производить вычисления по формуле.
Формула используется в104IID11начале для градуировки шкалы. В случае, когда измеряется полноесопротивление, используется источник переменного тока и, по крайнеймере, в одном из плеч моста, кроме первого плеча, где включено неизвестноеполное сопротивление, должно также быть включено сопротивление,имеющее активную и реактивную составляющие. Если записать полныесопротивления в экспоненциальной форме, то условие баланса моста будетвыражено формулойU| |∙|è|è |%=|u/ |%u N∙|3 |%uЭто условие можно записать в виде двух отдельных выражений,отражающих баланс амплитуд и баланс фаз.+•=|1’˶Ç/|è∙|3 |;=•x + xè = x/ + x3Измерение ёмкостей.3+1’˶Ç3/Приравнивая действительные части, получимè=3 /;мнимые:è¶Ç=3¶Ç3;Ç==Ç33 /è/è;;= ¶Ç = ¶1053 Ç32∙|| |% u(¶»2(3011(IIDДля í+ ˶» ) ∙+ ˶» ) ∙ •+ ˶» )è=èè1èè=/ 3, →= ¶Çè1=+ ˶Çè’=/ 3» = Çè/ 3;è+ ˶Çè/ 3( è=/ 3 è;/ 3è+ ˶Çè/ 3Возможна другая схема.èè)106í = ¶ÇèèIID11Для í > 302+ ˶» ) •(è−Ë’=¶Çè/ 3Приравнивая мнимые части, получим−¶Çèт.е.=+ ¶»=c/ 3èè/ 3= 0; » =−ÎUN¹ Í Nζ / ÇèeÎ ;è,¶ / Çè/ è// 3 Çè;»=¶ / Çè/ è/ + 11 + ¶ / Çè//èДобротность катушки определяется формулойí=¶»=1¶ÇèèПогрешность измерения мостовыми методами связна с погрешностьюустановки баланса моста, постоянством сопротивлений его плеч,неточностью отсчета значений образуемых элементов, нестабильностьючастот генератора.Описание метода измерения используется, например, в приборе Е7-4,который измеряет сопротивления в диапазоне 0,1 ∙ 10Ô Ом, ёмкость от 10до 10î пФ, индуктивность от 10 2 до 100 Гн, Q от 1 до 30, tgδ от 0,005 до0,1 при погрешности измерений R,L,C не более 3% и tgδ и Q от 10 до 15%.107IID11Балансировка моста производится методом последовательностиприближений, поочередно регулируют каждый из элементов.
Минимальнонеобходимое число операций при балансировке характеризует сходимостьмоста, которая зависит от сопротивления плеч моста, а также отчувствительности и типа применяемого индикатора.Мосты с индуктивно связанными плечами. Основная особенность широкийчастотный диапазон, включая стабильность и точность, низкиепаразитные связи, широкий диапазон измеряемых параметров.Трансформаторный мост (ТМ) содержит 2 трансформатора с сильнойиндуктивной связью, поэтому токи в цепях определяются соотношениемчисла витков в обмотках трансформатора.
Катушки с числом витков и/ включены последовательно, а катушки 3 и è встречно. В результатеток, наводимый в первичной обмотке трансформатора Тр2, будетопределяться разностью произведений токов на число витков. При балансемоста, т.е. равенстве нулю выходного напряжения :вых , выполняетсясоотношение:²/3=²: =:² =:Y=ˆè/; :/ = :∙13;:/∙; ²/ = :1Y3=:∙1Y/ èˆ/ è1082Трансформаторные мосты.IID11Трансформаторные мосты обладают достаточно высокой точностью порядка долей %. Для балансировки моста используют трансформаторы спеременным числом витков в катушках.
В электронных измерителяхсопротивлений для изменения числа витков используются электронныеключи.Трансформаторный мост используется в приборе Е7-8, который имеетследующие параметры:8 = 1 кГц;пределы измерений С от 0,01 пФ до 100 мкФ;L от 0,1 мкГн до 1000 Гн;R от 1 мОм до 10 МОм;tgδ от 1 ∙ 10èдо 1.Основные погрешности измерений не превышают 0,1% – 0,5%.1092Трансформаторные мосты обладают хорошей сходимостью.11Измерительные приборы, основанные на использовании данного метода,содержат резонансный контур и используют явление чаще всегопоследовательного резонанса.L – индуктивность катушки индуктивности;R – активное сопротивление катушки;C – ёмкость конденсатора.Сопротивление потерь в контуре при измерениях резонансными методамипренебрегают.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
