24. Приборы для измерения емкости, индуктивности и добротности контурным методом

Наиболее распространенным прибором для измерения добротности является Q-метр.

О сновной частью устройства является резонансный контур, состоящий из сменной катушки L и градуированного по емкости конденсатора С1. Связь измерительного контура с широкодиапазонным ВЧ генератором Г осуществляется через малое сопротивление R0, которое обеспечивает слабую связь генератора и измерительного контура. Это сопротивление согласуется с нагрузкой Г с помощью согласующего трансформатора (ТР). Ток через R0 (i) измеряется термоэлектрическим амперметром  (А), который не зависит от частоты. В действительности А измеряет сумму токов через R0 и измерительный контур, но т.к. R0 << активного сопротивления контура, то им пренебрегают. Шкалу А можно проградуировать по напряжению -е-  в том случае, если R0 остается постоянным в широком диапазоне частот. Это условие выполняется благодаря применению сопротивления с очень малой индуктивностью.  Добротность контура выражается:  ,  выраженная через параметры последовательной и параллельной схем,  - эквивалентное сопротивление,    -проводимость контура. При резонансе напряжений U₁ (на конденсаторе С1) будет:  . Напряжение U₁ на С1 измеряется ЭВ. Если e=1, то проградуировав шкалу в этих единицах шкалу вольтметра, то его показания будут равны добротности контура ( ). Предел измерения   расширяется ступенчатым изменением е.

Измерение индуктивности и добротности катушек. Испытуемая L_Х включается вместо L. Установив необходимую частоту Г, настраивают контур в резонанс изменением емкости С1. Отсчет по вольтметру равен добротности контура:   , где  и   - соответственно  эквивалентные сопротивления потерь в L_Х­  и С1.  >>  , следовательно можно считать,  что  , тогда  можно отсчитывать по шкале вольтметра. , пределы измерения можно расширять, изменяя частоту Г. Шкала С1 имеет градуировку индуктивности, но при определенных частотах.

Измерение емкости и добротности конденсаторов.

Перед измерением по А устанавливается напряжение е, принятое за 1. Регулируя емкость контура – С1, добиваются резонанса контура при некоторой С1 и отсчитывают величину добротности по ЭВ:  . Затем к зажимам 1-1 подключают емкость С_Х, имеющую активную проводимость g_x, и снова настраивают контур в резонанс, и по шкале ЭВ отсчитывают новое значение добротности Q₂. Емкости контура при 1-м и 2-м резонансах равны С1=С2+С_Х;  или  С_Х =C1-C2. При включении С_Х активная проводимость контура увеличивается на g_Х:  ,   ,  , тогда добротность конденсатора: 

2 5. Частотомеры. Резонансный частотомер. Гетеродинный частотомер.

В резонансных частотомерах для измерения частоты применяется резонансный контур. Резонансный контур состоит из L₀= const и переменного С и индуктивно связывается с испытуемым источником с частотой fx. Изменяя С, контур настраивают в резонанс по индикатору резонанса. Отсчет частоты производится по шкале конденсатора С проградуированного по частоте, а пределы измерения можно изменять с помощью набора сменных катушек индуктивности.  Связь между испытуемым генератором с fx и контуром резонансного частотомера должна быть слабой, иначе может измениться частота испытуемого генератора fx из-за нагрузки генератора частотомером. В качестве индикатора резонанса используется ЭВ, измеряющий напряжение на контуре генератора. Острота настройки тем выше, чем больше добротность контура, а значит сопротивление Rвх ЭВ должно быть высоким.

Гетеродинные частотомеры.

К оторый заключается в сравнении неизвестной частоты с частотой автогенератора, конденсатор контура которого имеет градуировку по частоте. Этот метод используется для измерения частот от 100 кГц. Приборы использующие этот метод называются гетеродинными частотомерами. Контур гетеродина (f₀) содержит градуированный по частоте конденсатор. Напряжение f_Х и гетеродина f₀ подаются на смеситель (СМ), на нагрузке которого появляется напряжение равное разности частот. Это напряжение подается на индикатор равенства частот (ИРЧ), который представляет собой усилитель со стрелочным прибором и телефоном на выходе. Гетеродинный частотомер более точный, чем резонансный, так как при помощи ИРЧ можно сравнивать частоты с точностью до сотых долей процента.