- •Раздел 1 Введение. Общие понятия измерительной техники
- •1.1. Общие сведения
- •Тема 1.1 Основные виды и методы измерений, их классификация
- •1.1.1 Виды измерений
- •1.1.2 Методы измерений
- •1.1.3 Средства измерений и их классификация
- •1.1.4 Элементарные средства измерений
- •1.1.5 Комплексные средства измерений
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 1.2 Метрологические показатели средств измерений
- •1.2.1 Физические свойства и величины
- •1.2.2 Основные показатели
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 1.3 Погрешности как характеристики средств измерений
- •1.3.1 Общие сведения
- •1.3.2 Классы точности средств измерений
- •1.3.3 Общие сведения об обработке результатов измерений
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 2 Измерение тока, напряжения, мощности
- •Тема 2.1
- •Измерение постоянного тока и напряжения электромеханическими измерительными приборами
- •2.1.1 Электромеханические приборы
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 2.2 Выпрямительные и термоэлектрические приборы
- •2.2.1 Магнитоэлектрические приборы с преобразователями переменного тока в постоянный
- •2.2.2 Компенсаторы постоянного тока
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 2.3 Аналоговые электронные вольтметры
- •2.3.1 Общие сведения
- •2.3.2 Техника измерения напряжения
- •2.3.3 Особенности измерения силы тока
- •2.3.4 Определение уровня переменного напряжения (тока)
- •2.3.5 Структурные схемы аналоговых вольтметров
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 2.4 Цифровые вольтметры
- •2.4.1 Кодоимпульсные цифровые вольтметры
- •2.4.2 Вольтметры с времяимпульсным преобразованием
- •Из последних равенств получим
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 2.5 Вольтметры импульсного напряжения
- •2.5.1 Измерения импульсных напряжений
- •2.5.2 Измерение шумового напряжения
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 2.6 Измерители уровня
- •2.6.1 Широкополосные измерители уровня
- •2.6.2 Роль входного сопротивления вольтметра
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 2.7 Измерение мощности в цепях постоянного тока и тока промышленной частоты
- •2.7.1 Общие сведения
- •2.7.2 Измерение мощности в диапазонах низких частот
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 3 Приборы формирования стандартных измерительных сигналов
- •Тема 3.1 Генераторы сигналов низкой частоты
- •3.1.2 Генераторы на биениях
- •3.2.8 Цифровые измерительные генераторы низких частот
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 3.2 Генераторы сигналов высокой частоты
- •3.2.1 Измерительные lc-генераторы
- •3.2.2 Характеристики генераторов сверхвысоких частот
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 3.3 Генераторы импульсных и шумовых сигналов
- •3.3.1 Генераторы импульсных сигналов
- •3.3.2 Генераторы качающейся частоты
- •3.3.3 Генераторы шумовых и шумоподобных сигналов
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 4 Исследование формы сигнала
- •Тема 4.1 Универсальные осциллографы
- •4.1.1 Упрощенная структурная схема осциллографа
- •4.1.2 Виды разверток в универсальном осциллографе
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 4.2 Основные способы отсчета напряжения и временных интервалов
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 4.3 Двухканальные и двухлучевые осциллографы
- •4.3.1 Двухканальные осциллографы
- •4.3.2 Двухлучевые осциллографы
- •4.3.3 Запоминающие осциллографы
- •4.3.4 Матричная индикаторная панель
- •4.3.5 Скоростные и стробоскопические осциллографы
- •4.3.6 Цифровые осциллографы
- •Контрольные вопросы
- •Раздел 5 Измерение параметров сигналов
- •Тема 5.1 Измерение частоты и временных интервалов
- •5.1.1 Общие сведения
- •5.1.2 Цифровой метод измерения частоты
- •5.1.3 Цифровой метод измерения интервалов времени
- •Котрольные вопросы:
- •Тема 5.2 Измерение фазового сдвига
- •5.2.1 Общие сведения
- •5.2.2 Осциллографические методы измерения фазового сдвига
- •Б) Метод синусоидальной развертки или метод эллипса
- •5.2.3. Метод преобразования фазового сдвига во временной интервал
- •5.2.4 Цифровые фазометры
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 5.3. Измерение искажений формы сигналов
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 5.4 Изменение параметров модулированных сигналов
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 6 Измерение характеристик, электромеханических цепей.
- •Тема 6.1. Измерение амплитудно-частотных характеристик
- •6.1.1 Общие сведения
- •6.1.2 Метод снятия ачх по точкам
- •6.1.3 Панорамные измерители ачх
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 6.2 Измерение спектральных характеристик
- •6.2.1 Общие сведения
- •6.2.2 Параллельный и последовательный методы анализа спектра
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 6.3 Измерение рабочего затухания и усиления
- •6.3.1 Общие сведения
- •6.3.2 Методы измерения рабочего затухания
- •6.3.3 Измерение рабочего усиления
- •Контрольные вопросы:
- •6.4. Измерение шумов
- •Раздел 7 Измерение параметров компонентов электрорадиотехнических цепей
- •Тема 7.1 Измерение параметров компонентов с сосредоточенными параметрами
- •7.1.1 Общие сведения
- •7.1.2 Измерение активных сопротивлений методом амперметра и вольтметра
- •7.1.3 Омметры
- •7.1.4 Измерение с помощью логометра
- •Для схемы, приведенной на рис. 7.6,б
- •7.1.5 Электронные омметры
- •7.1.6 Мостовые измерители параметров элементов
- •7.1.7 Резонансный метод измерения параметров элемента
- •7.1.8 Цифровые средства измерения параметров элементов
- •7.1.9 Измерение сопротивления заземления
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 8 Измерение электрических характеристик
- •8.1. Нормы электрических характеристик цепей связи для постоянного тока
- •8.2. Способы измерений нормированных электрических характеристик цепей связи
- •8.2 Виды повреждений и определение их характера
- •8.3 Определение постоянным током расстояния до места повреждения
- •9.4. Импульсный метод измерений линий
- •Раздел 9 Автоматизация электрорадиоизмерений
- •9.1 Основные сведения
- •Контрольные вопросы:
- •Список рекомендуемой литературы
Тема 2.7 Измерение мощности в цепях постоянного тока и тока промышленной частоты
2.7.1 Общие сведения
В радиотехнике мощность измеряют практически во всем частотном диапазоне - от постоянного тока до миллиметровых и более коротких длин волн. Измерять уровни мощности приходится в очень широких пределах - от 10-18 до 108 Вт. В последние годы при измерениях наряду с абсолютными (ватт, милливатт и т.д.) широко используют относительные (логарифмические) единицы мощности (децибелы). Относительные единицы измерения имеют ряд существенных преимуществ, их применяют для оценки мощности источников радиотехнических сигналов, степени их усиления или ослабления, чувствительности приемных устройств, погрешностей измерений и пр.
Как физическую величину, электрическую мощность определяют работой, совершаемой источником электромагнитного поля в единицу времени. Размерность электрической мощности записывают следующим образом: Дж/с = Вт.
Измерение мощности в разных частотных диапазонах имеет определенные особенности. Измерители мощности промышленной частоты наряду со счетчиками энергии являются основой действующей системы учета потребления электрической энергии в на родном хозяйстве. Измерение мощности на постоянном токе, а также в диапазоне звуковых и высоких частот имеет ограниченное значение, поскольку на частотах до нескольких десятков мегагерц часто удобнее измерять напряжения, токи и фазовые сдвиги, а мощность определять расчетным путем. На частотах свыше 300 МГц вследствие волнового характера процессов значения напряжения и токов теряют однозначность, и результаты измерений начинают зависеть от места подключения прибора. Поскольку поток мощности через любое поперечное сечение линии передачи всегда остается неизменным, то основным параметром, характеризующим режим работы устройства СВЧ, становится мощность.
Активную (поглощаемую электрической цепью) мощное однофазного переменного тока определяют по формуле:
P = UIcosφ, (2.21)
где U, I - средние квадратические значения напряжения и тока; φ - сдвиг фазы между их мгновенными значениями.
Если нагрузка RH в электрической цепи активная (φ = 0), то мощность переменного тока.
P = UI = I2 RH = U2/RH, (2.22)
Для сигнала произвольной формы, имеющего периодическую структуру, электрическую мощность можно оценить с помощью ряда Фурье:
Р = UqIq + U1 I1 соsφ1 + U2I2cosφ2 + … + UnIncosφ, (2.23)
где Uo, I0 - постоянные составляющие; Un, In - средние квадратические значения гармоник напряжения и тока; φn - фазовый сдвиг между гармониками напряжения Un и тока In.
Электрическую мощность переменного тока можно измерять непосредственно с помощью специальных приборов - ваттметров, или косвенно путем измерения величин, входящих в приведенные соотношения. Принцип действия ваттметров основан на реализации операции умножения. Применяют устройства прямого и косвенного перемножения. Примерами устройств прямого перемножения являются измерительные механизмы ваттметров электродинамической системы. Прямое перемножение напряжения и тока можно обеспечить с помощью преобразователей Холла, или специальных схем на полевых транзисторах и т.д.
В устройствах косвенного перемножения произведение величин находят путем сложения (вычитания), возведения в степень, логарифмирования, интегрирования и пр. Для этих целей служат аналоговые интегральные перемножители. Современные ваттметры на частоты 1...10 МГц создают на основе интегральных перемножителей с использованием термопреобразователей.