Измерение параметров элементов радиотехнических цепей (R, L, С, tgд=1/Q) - Оcновы радиоэлектроники
Метод вольтметра-амперметра Не требует специальных приборов (рис. 24).
Рис. 24. Схема измерения комплексного сопротивления методом вольтметра-амперметра
При питании схемы от источника переменного тока с частотой f можно определить модуль полного сопротивления:
,
Где RU - внутреннее сопротивление вольтметра. Активную часть сопротивления определяют измерением на постоянном напряжении. После этого можно рассчитать реактивную часть сопротивления. Обычно используют электронный вольтметр и термоэлектрический амперметр. При включении в качестве конденсатора или катушки индуктивности, зная частоту f питающего генератора, можно определить L и C:
1) XC=1/(щC)=U/I и C=I/U, 2) XL=щL=U/I и L=U/I.
Мостовые методы Применяются в диапазоне низких радиочастот и позволяют достичь наибольшей точности измерения полных сопротивлений. Индикатор равновесного состояния должен иметь большое сопротивление, чтобы исключить влияние его на работу моста. Таким индикатором может быть электронный осциллограф или вольтметр. Равновесие моста наступает при условии
, Z1 Z3ei(ц1+ц3)= Z2 Z4e i(ц2+ц4),
Отсюда Z1 Z3= Z2 Z4; ц1+ц3= ц2+ц4. Если принять за измеряемое сопротивление, а за образцовое --, то в мосте переменного тока для достижения равновесия должны быть две регулировки: модуля образцового сопротивления Z2 и его аргумента ц2. Следует учитывать, что эти параметры при регулировке взаимосвязаны. Отсюда следует, что балансировку моста необходимо вести методом последовательного приближения, одновременно регулируя активную и реактивную составляющие.
Рис. 25. Схема моста переменного тока
Резонансным методом можно измерять индуктивности, емкости, сопротивления потерь в них, а также активную и реактивную составляющие комплексного сопротивления любого двухполюсника. Так как почти во всех случаях при определении названных параметров приходится измерять добротность эквивалентного контура, то такие приборы получили название измерителей добротности или куметров.
Рис. 26. Принципиальная схема куметра
В измерительный последовательный колебательный контур, состоящий из образцовой (L0R0) или измеряемой (LXRX) катушки индуктивности и образцового прокалиброванного конденсатора переменной емкости С0, вводится определенное калиброванное напряжение U1 от генератора, имеющего широкий диапазон частот. Сопротивление R1 весьма малой величины ставится для уменьшения сопротивления источника, чтобы не ухудшать параметры контура. При подключении измеряемой катушки индуктивности LXRX куметр позволяет непосредственно измерить добротность контура LXRXС0 : Q=UC/U1. Вследствие этого вольтметр, измеряющий UC, обычно прокалиброван в значении добротности. Учитывая, что образцовый конденсатор и сопротивление R1 имеют очень малые потери, найденная добротность контура будет равна добротности катушки. При резонансе в контуре, отмечаемом по максимуму, показания вольт-метра UC, можно записать как
Q=UC/U1=щ0LX/RX=1/(щ0C0RX).
Отсюда, зная С0, Q и регистрируя резонансную частоту щ0, можно определить LX и RX. При измерении неизвестной емкости СХ в контур включается образцовая индуктивность LОRO и далее по резонансной частоте и значению добротности определяется емкость СХ=1/(щ0QR0).
С помощью куметра можно также измерять активную и реактивную части комплексного сопротивления любого двухполюсника. При его индуктивном характере двухполюсник подключается вместо LXRX, при емкостном характере -- вместо СХ.
Гетеродинный метод Основан на зависимости частоты колебаний автогенератора от индуктивности и емкости его колебательного контура и сравнении частоты данного генератора с частотой перестраиваемого с помощью образцового конденсатора С0 генератора по нулевым биениям, что позволяет получить высокую точность.
Рис. 27. Схема гетеродинного метода измерения емкости и индуктивности
До подключения измеряемой индуктивности или емкости оба генератора с помощью образцового конденсатора С0 настраиваются на одну частоту, что фиксируется по нулевым биениям. При подключении СХ частота генератора 2 изменяется и тогда конденсатор С0 подстраивается, чтобы частоты совпали. При одинаковых индуктивностях в контурах измеряемая емкость будет равна изменению емкости образцового конденсатора. Погрешность 0.2--0.5%.
Метод дискретного счета (цифровой) основан на подсчете калиброванных по частоте импульсов в течение определенного интервала времени. В зависимости от того, как формируется этот интервал, применяют две разновидности схем: 1) схема, в которой используется апериодический разряд конденсатора на резистор с использованием временного интервала, равного постоянной времени разряда; 2) схема, в которой используется процесс затухания колебаний в колебательном контуре. В первой схеме, в зависимости от того, что выбрано эталонным (R0 или С0), можно измерять СХ и RX. Перед началом измерений конденсатор СX заряжается до напряжения Е (переключатель в положении 1). Затем переключатель переводится в положение 2 и начинается разряд конденсатора СX на резистор R0 по экспоненциальному закону UC=E e-t/ф. В момент переброса переключателя в положение 2 на цифровой измеритель временных интервалов поступает импульс, открывающий счет времени. С делителя R1R2 на второй вход сравнивающего устройства подается напряжение E.2/(R1+R2) = E/2.72. Момент, когда напряжение на конденсаторе в процессе его разряда достигнет значения Е/2,72, наступает при t = ф = СX R0. В это время сравнивающее устройство выдает второй импульс, прекращающий счет времени. Погрешность измерения ±0,1 %.
По второй схеме строятся цифровые куметры (рис. 29).
Рис. 28. Схема измерения СX RХ по постоянной времени ф = СX RХ
Принцип действия основан на следующем: отношение двух амплитуд затухающего колебания, разделенных временным интервалом, равным одному периоду, равно Д = U1/U2=eДT, где д=RX/(2LX) - декремент затухания, Т -- период колебаний. Отсюда Т=lnД/ д, так что добротность контура равна
Q=(2р Lx)/(TRx)= (2Lx/Rx)(р д/ lnД)=р/ lnД.
Отсюда lnД?р/Q и ?exp(р/Q). Отношение амплитуд затухающих колебаний первой и n-й равно ДN=U1/UN=eN/Q. При n=Q имеем N= eР=23,14, откуда UN=Q=0.0432.
Рис. 29. Структурная схема цифрового куметра
От генератора импульсов с большой скважностью заряжается конденсатор контура С0 до амплитуды U1, после чего начинается затухающий колебательный процесс в контуре, образованном С0, LХ и RX. Одновременно пороговое устройство 1 открывает временной селектор и счетчик импульсов считает количество периодов импульсных колебаний, сформированных в формирующем устройстве из затухающих колебаний в контуре. Когда амплитуда затухающих колебаний достигнет значения 0,0432 U1, при котором n=Q, пороговое устройство 2 закрывает селектор и счет импульсов прекращается. Показания счетчика через некоторое время, определяемое линией задержки, сбрасываются. Погрешность измерения 0,1--0,2% и зависит только от точности срабатывания пороговых устройств.
3. Экспериментальная часть
Похожие статьи
-
Измерение частоты - Оcновы радиоэлектроники
Измерение частоты является одной из важнейших задач, решаемых в радиоэлектронике, так как, с одной стороны, частота является одной из основных...
-
Измерения напряжения и тока - Оcновы радиоэлектроники
Измерения тока и напряжения являются основными при исследовании различных устройств и контроле их работы. Однако в радиотехнике преобладающее значение...
-
Измерение разности фаз - Оcновы радиоэлектроники
Измерение разности фаз между двумя гармоническими напряжениями одной частоты широко применяется в радиоэлектронике при исследовании различных...
-
Определение чувствительности производится с помощью измерительного генератора, уровень входного сигнала которого или нормирован с допускаемой для поверки...
-
Определение полос пропускания проводится с помощью измерительного генератора, электронно-счетного частотомера и измерителя уровня, которые подключаются к...
-
К числу основных операций выполняемых при поверке гетеродинных анализаторов спектра (АС), относят определение следующих технических характеристик:...
-
Переходные процессы и основы синтеза линейных радиотехнических цепей
Переходные процессы и основы синтеза линейных радиотехнических цепей Современные радиотехнические системы часто включают в себя комплекс достаточно...
-
Радиотехнические устройства на основе операционного усилителя. - Оcновы радиоэлектроники
Идеальный операционный усилитель При расчете схем с ОУ широко пользуются понятием об идеальном операционном усилителе, у которого: 1. Коэффициент...
-
Проверка кабеля и его элементов на соответствие конструкции Проверка должна проводиться внешним осмотром без применения увеличительных приборов согласно...
-
Изучение устройства, принципа действия и применения измерительных генераторов, осциллографов, вольтметров, частотомеров. Краткие теоретические сведения...
-
Исследование дифференцирующей и интегрирующей цепей Цель работы Экспериментальное исследование преобразования формы прямоугольных импульсов с помощью...
-
Определить пределы изменения амплитуд входного тока и напряжения, выходного тока и напряжения в линейном режиме работы усилителя. Найти: IБm, IКm, UБэm,...
-
Иccледование последовательного и параллельного колебательных контуров при гармоническом воздействии Цель работы Изучение последовательного и...
-
Измерительные генераторы - Оcновы радиоэлектроники
В измерительном генераторе частота, форма и напряжение имитируемого сигнала устанавливаются равными необходимому значению и могут перестраиваться в...
-
При реализации некоторых устройств аппаратуры связи, работа которых основана на использовании нелинейных электрических цепей (элементов) и...
-
Для выявления основных закономерностей рассмотрим реакцию НЭ на воздействие двух гармонических сигналов. Такое воздействие принято называть...
-
Расчет цепи, Расчет методом контурных токов, В результате получаем матрицу: - Расчет параметров цепи
В заданной схеме (рис. 1.) необходимо определить токи в ветвях, напряжения на сопротивлениях, и соответствующие этим сопротивлениям номинальные значения...
-
Методы измерения передаточных и оптических характеристик приведены в табл. 2. Таблица 2. Методы измерения передаточных и оптических характеристик...
-
Частотозадающий конденсатор определяет частоту собственных колебаний ГУН. Его номинал определим в соответствии с зависимостью частоты свободных колебаний...
-
Для всех линейных цепей справедлив принцип суперпозиции, из которого вытекает простое и важное следствие: гармонический сигнал, проходя через линейную...
-
В установку входят следующие радиоизмерительные приборы. 1. Звуковой генератор. 2. Генератор стандартных сигналов. 3. Генератор импульсов. 4. Вольтметр...
-
Она основана на использовании хорошо известных из курса высшей математики рядов Тейлора и Маклорена и заключается в разложении нелинейной ВАХ в...
-
При работе нелинейной цепи с большими амплитудами входного сигнала, когда степенная аппроксимация не дает хороших результатов применяется...
-
Подготовка прибора к работе После включения, пятиминутного прогрева и проверки работоспособности прибора поставьте переключатель ДИОД-ТРАНЗИСТОР в...
-
Графоаналитический метод анализа Этот метод используется в тех случаях, когда отсутствует отсечка тока. Этот метод известен под названием трех (пяти,...
-
Рассмотрим несколько конкретных примеров измерения параметров фильтра в полосных и гомоморфных вокодерах, а также в вокодерах с линейным предсказанием...
-
Интервальные оценки параметров сигналов - Измерения параметров сигнала
Как известно, точечные оценки параметров сигналов не позволяют оценить степень близости полученной оценки к истинному значению оцениваемого параметра....
-
Оценка неэнергетических параметров - Измерения параметров сигнала
Сигнал зависит от какого-либо неэнергетического параметра А , которым может быть задержка сигнала или смещение частоты (эффект Доплера в радиолокации)....
-
Оптимальная оценка амплитуды сигнала - Измерения параметров сигнала
Представим сигнал в таком виде: , Где А - оцениваемая амплитуда; C ( T ) - сигнал с единичной амплитудой. Тогда выборка содержит два слагаемых: , Где, в...
-
При анализе нелинейных цепей (НЦ) обычно не рассматривают процессы, происходящие внутри элементов, составляющих эту цепь, а ограничиваются лишь внешними...
-
Параллельный колебательный контур - Оcновы радиоэлектроники
Цепь, состоящая из индуктивности и емкости, соединенных параллельно друг с другом и источником напряжения, называется параллельным колебательным контуром...
-
Рассчитываем элементы схемы автогенератора, Расчет ГУНа - Разработка радиопередающего устройства
Для улучшения стабильности частоты целесообразно выбрать контур с высокой добротностью (Qнен - добротность ненагруженного контура ) и большим...
-
Произведем расчет кварцевого автогенератора, по методике представленной в [3]. Исходные данные - частота генератора F Р =80 МГц; - выходная мощность Р Н...
-
Содержание отчета - Оcновы радиоэлектроники
Отчет должен содержать зарисованные осциллограммы и измеренные параметры сигналов по трем заданиям. 6. Контрольные вопросы 1. Для чего служит звуковой...
-
Краткие теоретические сведения - Оcновы радиоэлектроники
Сигнал есть физический процесс, который несет в себе информацию. Информация, содержащаяся в сигнале, выражается зависимостью от времени какого-либо...
-
Электрический расчет К выходным, межкаскадным и выходным цепям согласования ЦС, установленным в ГВВ, предъявляется ряд требований: 1. ) Трансформация...
-
Ц3=0 I1+ I2 - I3=0 I3+ I4 - I5=0 I1=(ц3 - ц1)*Y1 Y1= 1/Z1=0,1-0,2j I2=(ц3 - ц1)*Y2 Y2= 1/Z2=0,1912-0,0889j I3=(ц1 - ц2+e1)*Y3 Y3= 1/Z3=0,0688-0,2293j...
-
Предположим, что напряжение на входе детектора равно 150 мВ. Требуемый коэффициент усиления линейного тракта определяется как: (10) Реальный коэффициент...
-
Расчет основных элементов валопровода - Расчет параметров судовой энергетической установки
Проектирование судового валопровода дизельной установки проводится в соответствии с требованиями Правил Морского Регистра Судоходства. Промежуточный вал....
-
Критерии согласия - Измерения параметров сигнала
В предыдущих случаях при синтезе алгоритмов оценок параметров, алгоритмов обнаружения или различения сигналов предполагалось наличие априорной информации...
Измерение параметров элементов радиотехнических цепей (R, L, С, tgд=1/Q) - Оcновы радиоэлектроники