МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Метрология и радиоизмерения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

МОСКВА 2001

Составители: Е.В. Федорова, А.В. Смирнов, Е.К. Белянина

Редактор С.Н. Замуруев

Цель настоящих лабораторных работ – ознакомление студентов с резонансными и мостовыми методами измерений параметров основных пассивных элементов радиотехнических устройств: резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности.

Лабораторные работы предназначены для студентов, обучающихся по направлению 654200 «Радиотехника», включая специальности: 200700 «Радиотехника», 201600 «Радиоэлектронные системы», 071500 «Радиофизика и электроника».

Печатаются по решению редакционно-издательского совета Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технический университет).

Рецензенты: В.А. Каплун, В.Н. Мельчаков

• Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), 2001

ПРЕДИСЛОВИЕ

Лабораторный практикум включает две лабораторные работы.

При проведении лабораторной работы №3 исследуются резонансные методы измерения индуктивности, емкости, сопротивления и добротности с использованием промышленного прибора Е9-4 (куметра).

При проведении лабораторной работы №7 изучаются мостовые методы измерения сопротивления, индуктивности, добротности, емкости и тангенса угла потерь с помощью универсального прибора Е7-11 – измерителя L, C, R.

В работе большое внимание уделено оценке погрешности и обработке результатов измерений.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: Учебник для вузов / В.И. Нефедов, В.И. Хахин, Е.В. Федорова и др.; Под ред. В.И. Нефедова. – М.: Высшая школа, 2001.-383с.

2. Дворяшин Б.В. Основы метрологии и радиоизмерения . –М.: Радио и связь, 1993. – 318с.

3. Елизаров А.С. Электрорадиоизмерения. - Минск: Вышейшая школа, 1986.-320 с.

4. Белянина Е.К., Федорова Е.В. Основы метрологии, станда-ртизации и измерительной техники. Сборник задач.-М.: МИРЭА, 2000. – 60с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

РЕЗОНАНСНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕПЕЙ. КУМЕТР

1. Цель работы

Ознакомление с резонансными методами измерения добротности, индуктивности, емкости и сопротивления с помощью куметра и методикой оценки погрешностей таких измерений.

2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка включает куметр типа Е9-4 (или аналогичный), а также объекты измерения: катушки индуктивности, входящие в комплект прибора, и набор конденсаторов и высокоомных резисторов, находящихся в отдельном корпусе с переключателем для выбора измеряемого элемента.

Структурная схема измерительной цепи, реализуемой с помощью куметра, представлена на рис.1. Куметр содержит генератор синусоидального напряжения, частота которого может изменяться в широких пределах с помощью переключателя диапазона частот и ручки плавной регулировки. Генератор нагружен на низкоомное сопротивление R₀ величиной 0,04…0,05 Ом, что позволяет исключить влияние исследуемой схемы на режим работы генератора. Уровень напряжения на выходе генератора контролируется по вольтметру V1 (прибор “Уровень”).

К клеммам I и 2 подключается катушка индуктивности. На структурной схеме показаны ее индуктивность L, межвитковая паразитная емкость C_L и омическое сопротивление R_L. В куметре имеется переменный эталонный конденсатор С_Э, который служит для настройки колебательного контура в резонанс.

Выходной вольтметр V2 (прибор “Q”) контролирует напряжение на С_Э и проградуирован в единицах добротности колебательного контура. Его показания обычно и называют показаниями куметра. К клеммам 3 и 4 могут подключаться исследуемые конденсаторы или резисторы.

Р ис.1. Структурная схема куметра

Измерения с помощью куметра основаны на получении резонанса в последовательном колебательном контуре. Достижение резонанса фиксируется по максимуму показаний вольтметра V2 при фиксированном на заданном уровне входном напряжении контура, измеряемом вольтметром V1. Условие резонанса определяется формулой:

, (1)

где f_р - резонансная частота, L_К, С_К - индуктивность и емкость в контуре. Величина С_К складывается из емкостей С_Э, С_L и емкости внешнего конденсатора, если он подключен.

Добротность контура определяется формулой:

, (2)

где R_K сопротивление потерь в контуре. Величина R_K определяется сопротивлением R_L, сопротивлением потерь внешнего конденсатора и сопротивлением внешнего резистора, если эти элементы подключены.

Измерение добротности основано на следующем соотношении:

, (3)

где U_Р - напряжение на емкости С_Э при резонансе, измеряемое вольтметром V2, U_ВХ - напряжение на входе колебательного контура.