4. Кернеу деңгейін өлшеу
4.1. Деңгейлік есептегіштердің жіктелуі және принципі
Кернеу деңгейінің есептегіштері - логарифмдік қондырғыларда аяқталған құрылғылар. IU бітіру әдетте кернеудің абсолюттік деңгейлерінде жүзеге асырылады, яғни 0.775 V rms синусоидалы кернеу нөлдік деңгей ретінде қабылданады. Кернеу мәніне L2, дБ кернеуінің өлшенген абсолюттік мәнінен ауысу U = 0.775e 0.05L2 формуласына сәйкес жүзеге асырылады.
Кернеу деңгейінің өлшеуіштері, калибрлеуді қоспағанда, кіріс құрылғысына қойылатын талаптар бойынша вольтметрден ерекшеленеді. Бұл талаптар IW-ге қосылудың екі тәсілімен байланысты: 1) тізбектегі қарсыласуымен қатар; 2) кернеу деңгейі өлшенетін жүктеме ретінде. Бірінші жағдайда, IU жүйенің жұмыс істеу режимін өзгертпеуі және жүктелу алдында жүктеме деңгейін анықтау кезінде үлкен қателік бермеуі үшін барынша қарсылыққа ие болуы керек. Екінші жағдайда, IU кіріс кедергісі 600, 135, 75 Ом сымды байланыс схемаларына арналған стандартты импедансқа сәйкес жасалған. Әдетте, кедергісі төмен кедергі кедергісі бар резистордың кірігуімен параллельді жалғанумен байланыстырылады. Үлкен кіру кедергісі шамамен 50 кОм құрайды.
Көп жағдайда IU-да екі таразы бар: бір абсолюттік кернеу деңгейінде 600 ohm тізбегі (нөл 0,775 В), екіншісі 135 ом (нөл 0,367 В сәйкес) немесе 135 ohm үшін бір және 75 ohm нөл 0,274 В сәйкес келеді). Әуе және симметриялы кабельдік тізбектерде қолданылатын IU құрылғысының кіріс құрылғысы әдетте жерге қатысты симметриялы трансформаторды қамтиды.
Метрлер екі деңгейге бөлінеді: кең және селективті. Кең жолақты IW'лерде өткізу қабілеттілігі шектеуін қамтамасыз ететін элементтер жоқ. Олар кез келген жиіліктік сигнал деңгейін бағалау қажет болған жағдайларда, сондай-ақ сигнал гармоникалық тербеліс болған кезде қолданылады, іс жүзінде кедергі мен гармоника арқылы бұрмаланбайды. Селективті IW көп арналы сигналдың жекелеген компоненттерін, телефон арналарының жолақтарында тығыздау жүйесіндегі өлшеуді және байланыс үзіліссіз PM телеарналары арасындағы жиілік интервалдарын, үлкен қашықтықты өлшеуді және т.б. өлшеуге арналған. Кең жолақты деңгейдегі өлшеуіштер дәлдік класы, жұмыс жиілігінің диапазоны, өлшеу шектері, кіріс құрылғылары (симметриялы немесе жерге қатысты симметриялы), сезгіштігі, пайдаланылатын детекторлардың түрлері бойынша жіктеледі.
Типтік IR-25-1 деңгейлі метрдің блок-схемасы 4.1-суретте көрсетілген. Бұл құрылғы 0,5 - 25 МГц жиілік диапазонында кеңжолақты режимде кернеудің деңгейлерін өлшеуді қамтамасыз етеді және коаксиалды кабель арқылы ұйымдастырылған тасымалдау жүйелерінде өлшеу үшін арналған. Сигнал енгізуді тікелей аттенюаторға немесе қашықтағы құрылғыға жібереді. Қашықтағы құрылғы жоғары кіріс кедергісін қамтамасыз етеді. Оны пайдаланған кезде, кіріс кедергісінің белсенді компоненті Rin = 50 кОм, кіріс сыйымдылығы 10 фунт. Егер қашықтан басқару блогы пайдаланылмаса, кіріс кедергісі 75 Ом құрайды. Аттенуаторды және онымен байланыстырылған кең жолақты күшейткішті қолдану төмен импеданс кірісінде -60 ... +10 дБ кернеудің деңгейін өлшеуге және жоғары импеданс енгізу кезінде -50 ... +25 дБ-ге дейін.
4.1-сурет. ИР-25-1 типтік өлшеуіштердің құрылымдық диаграммасы
Детектор құрылғысы бөлек блокта бөлінеді. Ауыспалы кернеудің тұрақты кернеуге конверсиялауы вакуумдық термальды түрлендіргіш Tn1 арқылы жүзеге асырылады. Термиялық түрлендіргішті пайдалану жиілік диапазонында өлшенген кернеудің rms мәніне пропорционалды сигнал алуға мүмкіндік береді. Температураның тұрақтылығын арттыру үшін анықтаушы құрылғыда келесі шаралар қолданылады.
Тп1-нің шығуынан алынған сигналды күшейту оны модулятор мен генераторды пайдаланып айнымалыға айналдыру арқылы жүзеге асырылады. Айнымалы кернеу жоғары температура тұрақтылығына ие аудио жиілік күшейткіші арқылы күшейтіледі. Бастапқы сигнал синхронды детектор принципінде жұмыс істейтін демодуляторда шығарылады. Бұл төмен кернеу деңгейлерін -60 дБ-ге дейін өлшеу кезінде құрылғының жоғары шуылға қарсы иммунитетін қамтамасыз етеді. Шығу тікелей ток күшейткішке ие, сигнал күшейтетін және теріс түрлендіргішті Tp2 арқылы жүзеге асырылатын теріс кері байланыспен қамтамасыз етеді. Бұл түрлендіргіштің термалды ЭМҮ термомемфи Tn1-ке қарсы бағытталған. Теріс кері байланыс пайдалану барлық анықтаушы құрылғының беріктік коэффициентінің тұрақтылығын арттырады. Бұл құрылғыда рұқсатты жоғарылату режимі қарастырылған. Бұл режим «электрондық магнитті шыны» пайдалану арқылы қамтамасыз етіледі. Бұл режимде UPT кіріс сатысының өсуі артады. Көрсеткіш құрылғыда негізгі сигналмен бір мезгілде кернеу ТДК өтемақы кернеуінің көзінен жеткізіледі, оның мәні 0 дБ белгісі шкаланың ортасына түсетін етіп таңдалады. Кернеуді бөлгіш 10x1 дБ негізгі масштабтың кез-келген қалыпты бөлігін ± 1 дБ аралығында «ұзартуға» мүмкіндік береді, ал санау қосымша (төменгі) масштабта жүзеге асырылады, оның бөлімдері 0,05 дБ құрайды.
Селективті типті деңгейдегі өлшеуіштер тар диапазонның ену мүмкіндігімен сипатталады және оны жиілік диапазонынан «жылжытады». Сайлау ИО жиі кең жолақты байланыспен сындарлы түрде араласады. Бұл жағдайда IU тар жолдарда да, кең жолақты режимде де жұмыс істейді. Бұрғылау қазбалары мақсаты бойынша ерекшеленеді. Осылайша, мысалы, негізгі компонентті гармоника мен гармониканың төменгі кернеулері, негізгі компонентті өлшеу үшін DU, бірақ салыстырмалы жоғары кедергі кернеуімен (кейде сигналдан-интерференция арақатынасы бір) кем емес іргелі компонентті өлшеуге арналған селективті IU бар, компонент, сонымен қатар доминанттық сигналдар болған кезде ғана кішігірім және белгілі спектральды компоненттерді өлшеу үшін амплитудадан 1000 ... 2000 есе ерекшеленетін спектрдің кез-келген басқа компоненті.
Сайлаудың IW пайдаланылатын жиілік түрлендірулерінің саны және тербеліс ретінде қолданылатын трансформация өнімдерінің түрі сипатталады. Қазіргі заманғы жоғары сапалы құрылғыларда жиілік түрлендіру саны кейде төртге жетеді. Тербелістер болғандықтан, IFs жалпы fpr = fg + fc ретінде пайдаланылады.
Осылайша, жиілік түрлендіргіштің шығу жиілігіндегі fpr = fg - fc айырмасы fg - жергілікті осциллятор жиілігі, fc - сигнал жиілігі. Frequency fg <fc min арқылы төмен жиілікті түрлендіру айналар компоненттерінің елеулі әсеріне байланысты индикаторларда ғана қолданылады. Fg> fc max-мен жоғары жиілікті түрлендіру жиі пайдаланылады. Бірінші жағдайда, IF тең fpr = fc ± fg тең болуы мүмкін, ал екінші жағдайда fpr = fg ± fc.
4.2 суретте сайлау IW-нің жеңілдетілген құрылымдық диаграммалары көрсетілген. Сурет 4.2, a схемасын көрсетеді, бір конверсиялау кезеңімен, ал 4.2-суретте, b - екі. Конверсияның бірінші сатысында әдетте LO жиілігі қолданылады, бұл сигнал жиілігінен және fpr = fg-fc-дан асып түседі. Бұл бірқатар паразиттік компоненттерден құтылады. Селективтіліктің жоғарылауы үшін, сондай-ақ кең жиілік диапазонында өлшеу қажет болғанда бірнеше жиілікті жиіліктер жасалады. Айта кету керек, Сайлау ИА олармен жұмыс істеу үшін белгілі бір дағдыларды талап етеді. Кейбір жағдайларда олар жалған айғақ болуы мүмкін. Мүмкін болатын қателіктерден аулақ болу үшін нақты IU сұлбасының ерекшеліктерімен толық танысып, зауыт нұсқауларын орындаңыз.
Көптеген жиілік түрлендіргіштері бар селективті типтегі шлюзде реттелетін тізбектердің және көптеген сүзгілердің болуы жұмыс диапазонының төменгі шегі 1 ... 2 кГц-тен аз болмауға мүмкіндік бермейді. Герцдің оннан бір бөлігіндегі жұмыс диапазонына арналған таңдаулы IU жиілігін RC-тізбектерінің конверсиясымен айырбастаусыз орындалады. Жиілік-іріктеу блоктар көпірде және екі Т-тәрізді схемаларда орындалады.
4.2-сурет. Сайланған СӨЖ-дің оңайлатылған құрылымдық схемалары