Контрольные вопросы

1. Объясните принцип действия частотомера в режиме измерения частоты.

2. Объясните принцип действия измерителя временных интервалов.

3. Объясните принцип действия измерителя отношения частот.

4. Для чего нужна градуировочная характеристика, и как ее получить?

5. Опишите методику измерения отношения частот.

6. Опишите методику многократных измерений.

7. Какие выводы позволяет сделать значение математического ожидания М и дисперсии D многократной установки одной и той же частоты генератора?

8. Как оценить грубые измерения?

Лабораторная работа №3

Измерение параметров элементов

цепей резонансными методами

Цель работы: Научиться проводить измерения параметров радиотехнических элементов и цепей резонансным способом. Исследовать погрешность индикации экстремального уровня и погрешность косвенных измерений параметров элементов.

Домашнее задание

1. Изучите принцип действия измерителя добротности [1].

2. Запишите формулы для расчёта погрешностей измеряемых величин.

3. Вспомните правила вычисления производных.

Лабораторное занятие

1. Подготовка к работе.

   1. Запишите параметры окружающей среды в лаборатории.

   2. Проведите калибровку измерителя добротности по уровню «0» и по уровню «▼».

   3. Установите частоту генератора прибора 32 МГц.

   4. Подключите частотомер к контрольному выходу измерителя добротности.

2. Нелинейные шкалы и графики.

   1. Постройте зависимость напряжения на конденсаторе от ёмкости конденсатора С. Установите катушку L в разъем на верхней крышке прибора. При снятии зависимости используйте нелинейную шкалу – в окрестности резонанса сделайте шаг изменения емкости около 0,1 пФ, на других участках равным 5 пФ.)

   2. Запишите результат в таблице Excel^1.

   3. Повторите измерение для нагруженного колебательного контура, для этого подключите сопротивление R ко входу R_xC_x на верхней панели прибора.

   4. В пакете Mathcad постройте графики этих зависимостей².

   5. Рассчитайте погрешность индикации экстремального уровня емкости С для двух случаев: п.2.1 и 2.3.

3. Измерение параметров конденсатора методом замещения.

   1. Настройте прибор в следующую конфигурацию: f = 32 МГц, установлена катушка №2, вход R_xC_x ‑ свободный.

   2. Настройте контур в резонанс, варьируя образцовый конденсатор. Запишите значение емкости измерительного конденсатора.

   3. Установите исследуемый конденсатор в разъем R_xC_x. Повторите измерение аналогично п.3.2.

   4. Рассчитайте значение емкости исследуемого конденсатора С_х = С₁-С₂.

   5. Рассчитайте погрешность образцовой емкости, как погрешность косвенного измерения. При этом погрешность измерения С_i рассчитывается по формуле

, где i=1,2.

1. Запишите результат измерения.

1. Измерение параметров катушки индуктивности.

   1. Рассчитайте значение индуктивности L_Э по формуле:

.

Для этого изменяя емкость образцового конденсатора, добейтесь резонанса в колебательном контуре, образованного катушкой индуктивности и образцовым конденсатором. Частота f, установленная на измерителе добротности (f = 32 МГц), измеряется частотомером ³.

2. Измерьте значение индуктивности L_Э по номограмме на корпусе прибора, для этого используйте значение емкости С полученный в п.4.1.

3. Рассчитайте погрешность L_Э , как погрешность косвенного измерения.

4. Определите межвитковую (собственную) емкость катушки индуктивности. Для этого сначала измерьте емкость образцового конденсатора С₁ на частоте f₁ = 32 МГц, настроив систему в резонанс, а затем измерьте емкость С₂ на частоте f₂ = 48 МГц, снова настроив систему в резонанс.

5. Рассчитайте значение собственной емкости и индуктивности катушки по формулам:

, ,

где k=f₂/f_1.

1. Рассчитайте погрешность измерения собственной емкости и индуктивности.

2. Запишите результат измерения С и L.

1. Измерение сопротивления.

   1. Установите частоту генератора измерителя добротности f = 32 МГц.

   2. Проведите измерение добротности Q₁, настроив контур в резонанс образцовым конденсатором. Сделайте отсчет емкости образцового конденсатора С₁.

   3. Установите измеряемое сопротивление R_x, в разъем R_xC_x на верхней панели прибора. Сделав подстройку контура в резонанс, образцовым конденсатором, отсчитайте значение добротности Q_2.

   4. Рассчитайте значение сопротивления по формуле

.

5. Рассчитайте погрешность добротности Q_ι , где i=1,2.

.

6. Рассчитайте погрешность R_x., как погрешность косвенного измерения. Запишите результат измерения R_x.