Методические указания к первому заданию

Данный вопрос следует изучить по учебному пособию [1, с. 96-99, 102-110], [2, с. 272-274], при этом можно ограни­читься следующим материалом.

Электрические и радиотехнические цепи с сосредото­ченными постоянными состоят из резисторов, катушек ин­дуктивности, конденсаторов и соединяющих проводов. Для отбора этих элементов или их проверки следует измерять ак­тивное сопротивление R, реактивное Х и полное сопротивле­ния Z, индуктивность L, емкость С и взаимоиндуктивность М. Кроме того, часто измеряют потери в конденсаторах tgδ и добротность Q катушек и колебательных контуров. Для этих измерений применяют методы вольтметра-амперметра, мос­товой, резонансный и метод дискретного счета.

Данная работа в качестве примера подобных измерений предполагает ознакомление с методами измерения важней­шего параметра колебательных контуров и индуктивностей - их добротности. Для оценки добротности катушек наиболее часто используют методы вольтметра и амперметра на пере­менном и постоянном токе. Для колебательных контуров - резонансный метод. Главное преимущество состоит в том. что измерения можно проводить на рабочих частотах.

Любой измеритель добротности состоит из генератора высокой частоты, измерительного контура и индикатора ре­зонанса. Измерительный контур образуется образцовым кон­денсатором переменной емкости и исследуемой или вспомо­гательной (образцовой) катушкой индуктивности. В качестве индикатора резонанса обычно применяется встроенный вольтметр или электронно-лучевая трубка. Генератор снаб­жен градуированной шкалой для установки нужной частоты.

В измерительный контур вводят последовательно не­большую известную часть U₁, выходного напряжения генера­тора высокой частоты U₂. На образцовом конденсаторе воз­никает отношение этих напряжений.

В момент резонанса (ω²L_хС₀ = 1) отношение напряже­ний достигнет максимума:

Таким образом, если входное напряжение U₁ поддерживать во время измерения постоянным, то шкалу индикатора резо­нанса (выходного вольтметра) можно отградуировать непо­средственно в единицах добротности Q.

Измерители добротности являются приборами для из­мерения параметров радиотехнических цепей на рабочих частотах и выпускаются в нескольких модификациях для из­мерения Q от нескольких единиц до 12000 в диапазоне частот от 1кГц до 250МГц. При измерениях отчет производится только в момент резонанса. На шкале измерителя добротно­сти получают связанные друг с другом значения величины - частоты генератора; С₀ - емкости образцового конденсатора и Q - добротности.

Погрешность измерений резонансным методом опреде­ляется стабильностью и погрешностью установки, постоян­ством его выходного напряжения, погрешностью градуиров­ки шкалы образцового конденсатора и возможностью точной настройки в резонанс. Погрешность измерения метода в диа­пазоне до 100МГц не превышает 5%.

Добротность колебательного контура можно определить, наблюдая за процессом свободных затухающих колебаний, вызванных воздействием одиночного импульса на кон­тур. Огибающая свободных колебаний имеет вид экспоненты

При наблюдении следует ограничиться интервалом времени, равным произведению периода и количества периодов коле­бания NT, тогда формула примет вид:

Положив N=Q, имеем

Таким образом, если сосчитать количество колебаний от пер­вого с амплитудой U до N-го с амплитудой 0.0433U₁, то по­казание счетчика будет численно равно добротности изме­ряемого контура. Представленные соотношения положены в основу измерителей добротности методом дискретного счета.