5.2. Резонансный метод, куметр

Принцип резонансного метода измерения заключается в определении собственной частоты колебательного контура, составленного из образцового и измеряемого элементов. Значение измеряемого параметра определяется косвенным способом из формулы

Резонансный метод применяется на высоких частотах для измерения индуктивности, емкости и сопротивления потерь в них. Главное преимущество этого метода состоит в том, что измерения можно выполнять на рабочих частотах.

Измерительная установка состоит из высокочастотного генератора, измерительного контура и индикатора резонанса. Погрешность резонансного метода измерения определяется неточностью настройки колебательного контура в резонанс с частотой генератора, погрешностью установки частоты и ее нестабильностью за время измерения, а также относительной величиной паразитных параметров измерительного устройства. Резонансный метод применялся автором в установке для контроля стандартности чугунных отливок. Возбуждались механические колебания в деталях на резонансной частоте. По времени затухания колебаний после отключения генератора определялась добротность резонансной системы, что характеризовало качество отливки.

Большая часть измерений, проводятся куметром, основанном на резонансных свойствах последовательного резонансного контура. (рис. 5.3). С выхода генератора напряжение подавалось на аттенюатор, обеспечивающий малое входное сопротивление резонансного контура.

В рассматриваемой схеме аттенюатор образован конденсаторами С_аи С_б(С_а 0,01С_б) уменьшает входное сопротивление и независимо от выходного сопротивления генератора можно приближенно считать, что входное сопротивление контура в основном определяется емкостью С_б.

Рис. 5.2. Резонансный метод.

Катушку индуктивности L_X вводят в контур вместо образцовой и, изменяя градуированную емкость C, настраивают контур в резонанс. В момент резонанса (²L_XC_об=1) отношение напряжений достигает максимума:

(23а)

(24)

Таким образом, если входное напряжение U₁ поддерживать во время измерений постоянным, то шкалу индикатора резонанса (выходного вольтметра) Uc можно отградуировать непосредственно в единицах добротности. Кроме этого, при помощи куметра путем вычислений можно определить индуктивность и взаимную индуктивность катушек, емкость конденсаторов, собственную емкость катушек, сопротивления потерь в катушках , угол потерь в конденсаторах и диэлектриках, полные сопротивления пассивных двухполюсников, затухание, волновое сопротивление коаксиального кабеля и некоторые другие параметры.

При измерении емкости методом замещения используют последовательный колебательный контур, состоящий из переменного градуированного конденсатора и образцовой катушки индуктивностиL_э . Измеряемая емкость вводится вместо образцовой после настройки в резонанс, конденсатор С_х подключается параллельно образцовому (метод замещения). Настройку в резонанс повторно осуществляют, уменьшая емкость образцового конденсатора. ( )при f -- const.

.

Применение метода замещения позволяет исключить систематические погрешности:

1. Погрешность эталонного элемента.

2. Погрешность определения частоты генератора.

3. Влияние паразитных параметров контура.

Неточность настройки в резонанс уменьшается при определении резонанса по уровню , методом “вилки”.

Измерители добротности являются приборами для измерения параметров радиотехнических цепей на рабочих частотах и выпускаются в нескольких модификациях для измерения Q от нескольких единиц до 1200 в диапазоне частот от 1 кГц до 250 МГц. При измерении отсчеты производят только в момент резонанса. На шкале измерителя добротности получают связанные друг с другом значения величин: f – частоты генератора; C_об – емкости образцового конденсатора и Q – добротности.