книги из ГПНТБ / Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ.

Методика поиска неисправностей представляет собой сово­ купность приемов и порядка действий для быстрого обнаруже­

ния неисправностей.

Самой логичной последовательностью испытаний при поиске неисправности является постепенное сужение границ области неисправной части системы до тех пор, пока неисправность не будет локализована до конкретного поврежденного элемента, т. е. каждый последующий шаг предпринимается на основе ин­ формации, полученной от прерыдущего испытания, указываю­ щей, какая часть системы может быть исключена из рассмотре­ ния как исправная. Например, в радиоэлектронной системе сна­ чала выявляется неисправный тракт (приемный, индикаторный и т. д.), затем в тракте выделяется неисправный блок, в блоке — каскад, в каскаде — элемент. Таким образом, поиск неисправно­ стей состоит в последовательном делении системы сначала на крупные участки с отбрасыванием исправных, затем на все бо­ лее мелкие участки или области системы. Эту логическую пла­ номерную последовательность испытаний принято называть ме­ тодом последовательных приближений (метод исключения). Для его реализации нужны определенные приемы (способы) испы­ таний.

Основными способами испытаний являются:

1. Способ промежуточных измерений, сущность которого со­ стоит в том, что для сужения области неисправности или на­ хождения отказавшего элемента производят измерение сопро­ тивлений цепей, осциллографирование напряжений и токов в контрольных гнездах и других точках. Результаты измерений со­ поставляют с картами сопротивлений, напряжений, с таблица­ ми режимов и осциллографами. Этот способ особенно целесооб­ разен на конечном этапе поиска неисправности, когда граница неисправной части системы сужена до блока, каскада или цепи и нужно найти отказавший элемент или выявить причину неис­ правности.

2. Способ замены, заключающийся в том, что отдельные эле­ менты системы (блоки, субблоки, кабельные соединения и т. п.) заменяются соответствующими заведомо исправными элемен­ тами. Если после замены признаки нормальной работы восста­ новлены, то делается вывод о неисправности замененного эле­ мента.

В некоторых случаях можно воспользоваться способом ха­ рактерных неисправностей, который состоит в том, что неис­ правность отыскивается на основании известных признаков, однозначно характеризующих данную неисправность. Перечень таких неисправностей и их признаков оформляется в виде таб­ лицы, которая приводится в инструкциях по эксплуатации.

Поиск неисправностей должен вестись по следующей схеме: 11. Тщательно проверить правильность установки исходных положений рабочих органов переключения и регулировки (не­

3 4 0

правильная установка может быть причиной появления ложной информации о ненормальной работе системы).

2.Устранить влияние возможных расстроек.

3.Проверить напряжения источников питания.

4.Одним из способов испытаний добиться максимально воз­ можного сужения границ неисправного участка системы.

5.Проанализировать признаки повреждения и его возмож­ ные причины по принципиальной схеме участка.

6.Выбрать более рациональный способ испытаний.

7.Определить поврежденный элемент и установить причину отказа.

8.Устранить неисправность.

9.Настроить систему и проверить ее работоспособность.

При поиске неисправностей применяются различные электро- и радиопзмерительные приборы.

Все электрорадиоизмерительные приборы общего приме­ нения классифицируются по назначению на ряд групп, которым присваиваются определенные буквы. Внутри каждой группы приборы разделяются по специфическим особенностям с присво­ ением каждой подгруппе определенной цифры. Конкретная мо­ дель прибора получает свой номер, указываемый в обозначении прибора после подгруппы (через дефис). Например, ВЗ-6, С1-19,

М.3-1 п т. п.

Для контроля параметров радиолокационных станций необ­ ходимо производить различные измерения, поэтому в состав станций входят разнообразные контрольные приборы: ампермет­ ры, вольтметры, волномеры (эхо-камеры), измерители мощности, генераторы импульсов, измерительные линии, направленные от­ ветвители, усилители импульсов, аттенюаторы, переходные уст­ ройства, согласующие элементы, осциллографы и различные комбинированные приборы.

Состав контрольно-измерительной аппаратуры для различных станций может быть разным. Многообразие измерений, требуе­ мых для контроля за работой радиолокационных станций, вызы­ вает необходимость применения самых разнообразных приборов. Поэтому непосредственно в состав РЛС в качестве встроенных приборов входит только небольшая часть контрольно-измери­ тельной аппаратуры, а остальные приборы входят в комплект запасного имущества.

§ 3. Электроизмерительные приборы

По принципу действия электроизмерительные приборы объ­

единены в системы.

1. Приборы магнитоэлектрической системы (рис. 3(17, а). Действие этих приборов основано на взаимодействии рамки

с током и магнитного поля постоянного магнита. Они предназ­ начены для измерения небольших значений силы тока и напря­

341

жения в цепях постоянного тока, что ограничивается допустимы­ ми токами, протекающими по спиральным пружинам и в рамке.

2. Приборы электромагнитной системы (рис. 317, б). Действие этих.приборов основано на втягивании железного

сердечника (пластины) в катушку с током.

Несмотря на пригодность этих приборов для измерений в цепях переменного и постоянного токов, они применяются пре­ имущественно для переменного тока. Отсутствие тока в подвиж­ ной системе позволяет выполнять электромагнитные ампермет­ ры и вольтметры на большие токи (до 300 А) и напряжения (до 600 В) при их непосредственном включении в цепь.

3. Приборы термоэлектрической системы (рис. 317, в).

Эти приборы представляют собой соединение магнитоэлект­ рического измерительного механизма с термопарой.

Они предназначены для измерений в цепях постоянного и пе­ ременного токов в широком диапазоне частот от нескольких герц до 50—100 МГц.

Принципиальная схема термоэлектрического прибора пред­ ставлена на рис. 318.

При работе с блоками и монтажной схемой радиолокацион­ ной станции часто необходимо проверить различные участки электрических цепей на обрыв и короткое замыкание. Это можно делать пробником, омметром и другими комбинированными при­ борами.

Пробником можно пользоваться при проверке целости нити накала ламп, предохранителей и т. д.

Омметры применяются для измерения сопротивлений средних и малых величин. Точность показаний их достаточна для техни­ ческих измерений.

Принцип действия омметра основан на последовательном включении измеряемого сопротивления и магнитоэлектрическо­ го вольтметра. В состав омметра входят электроизмерительный прибор магнитоэлектрической системы со шкалой, отградуиро­ ванной в омах, и сухой элемент, смонтированные в одном кор­ пусе.

342

Мегомметр служит для измерения сопротивления изоляции цепей.

Сопротивлением изоляции называется сопротивление менаду двумя разомкнутыми проводами или цепями. Оно характеризу­ ет качество изоляции. Это сопротивление должно быть равно бесконечности. Практически ввиду несовершенства изоляции оно имеет конечную величину, в результате чего между проводами всегда протекает ток утечки. Чем хуже изоляция, тем больше ток утечки, тем меньше сопротивление изоляции. Для каждого устройства номинальное сопротивление изоляции указывается в паспорте.

Снижение сопротивления изоляции ведет к увеличению по­ терь, перегреву цепей и короткому замыканию. Поэтому необхо­ димо периодически контролировать состояние сопротивления изоляции токонесущих цепей. Замер сопротивления изоляции производится мегомметром между двумя изолированными про­ водниками, а также между каждым проводом цепи и корпусом. При измерении сопротивления изоляции провода от схемы сле­ дует отключить.

Широкое распространение получили комбинированные при­ боры, которые предназначены для непосредственного измерения тока и напряжения в цепях постоянного и переменного токов и сопротивления постоянному току.

Комбинированный прибор состоит из измерительного меха­ низма магнитоэлектрической системы и схемы, позволяющей производить измерения в широких пределах. Расширение пре­ делов измерения по току и напряжению осуществляется путем применения шунтов и добавочных сопротивлений. Сопротивле­ ния измеряются так же, как и омметром, для чего в состав при­ бора входит батарея из сухих элементов.

В качестве примера можно привести наиболее современный комбинированный прибор типа Ц43112.

Для проверки электронных ламп применяются специальные приборы — испытатели ламп. Одним из таких приборов являет­ ся испйтатель радиоламп Л1-2 (ИЛ-14).

Более точным прибором этого типа является универсальный испытатель ламп Л 1-3 (МИЛУ-1). Он предназначен для измере­ ния основных электрических параметров радиоламп, а также для снятия статических характеристик.

Для быстрого определения годности плоскостных маломощ­ ных кристаллических триодов и измерения их основных пара­ метров предназначен прибор Л2-1 (ИПТ-1).

Более полное измерение основных параметров обеспечивает измеритель параметров маломощных транзисторов Л2-2.

Номенклатура приборов для измерения параметров электрон­ ных ламп и полупроводниковых приборов очень обширна. В на­ стоящее время наша промышленность выпускает измеритель

343

параметров маломощных транзисторов Л2-22. измеритель пара­ метров высокочастотных транзисторов Л2-12, измеритель пара­ метров мощных транзисторов Л2-13 и др.

§ 4. Проверка формы и частоты следования сигналов

Основным прибором для этой проверки является осцилло­ граф. Осциллограф — это прибор для визуальных наблюдений электрических сигналов и измерения их параметров.

Функциональная схема осциллографа представлена на рис. 319. Принцип наблюдения формы напряжения на экране осциллографпческой трубки можно представить следующим об­ разом.

Исследуемое напряжение является функцией времени, отоб­ ражаемой в прямоугольных координатах графиком Две пары пластин ЭЛТ отклоняют электронный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях, которые можно рассматри­ вать как координатные оси. Поэтому для наблюдения на экране ЭЛТ исследуемого напряжения необходимо, чтобы луч откло­ нялся по горизонтальной оси пропорционально времени, а по вертикальной оси — пропорционально исследуемому напряже­ нию. С этой целью к горизонтально отклоняющим пластинам подводят пилообразное напряжение, а исследуемое напряжение подается на вертикально отклоняющие пластины.

Канал вертикального отклонения У состоит:

— из входного устройства, которое в свою очередь состоит из аттенюатора, позволяющего ослабить исследуемый сигнал в целое число раз и согласовать входное сопротивление канала У с волновым сопротивлением кабеля, по которому поступает исследуемый сигнал, катодного повторителя и линии задержки (в импульсных осциллографах);

— из усилителя вертикального отклонения.

Канал горизонтального отклонения X формирует напряже­ ние, вызывающее горизонтальное перемещение луча. В его со­ став входят генератор напряжения, усилитель и схема синхро- 'низаЦии, предназначенная для обеспечения неподвижного изо­ бражения формы сигнала на экране ЭЛТ.

Для измерения величины сигнала и временных параметров импульса в осциллографах используются калибровочные устрой­ ства, которые вырабатывают импульсы или синусоидальные сиг­ налы определенной амплитуды, длительности и частоты. Качест­ во исследования формы сигнала с помощью осциллографа зави­ сит от выбора осциллографа, правильного подключения его к из­ меряемому объекту, выбора режима работы прибора, осущест­ вления синхронизации развертки с исследуемым сигналом и др. Рекомендации по настройке и регулировке даны в инструкции по эксплуатации на каждый осциллограф.

344

При измерении амплитуды исследуемое напряжение подают на вход Y усилителя осциллографа и устанавливают удобную для измерения высоту изображения сигнала. Затем, сравнивая размер изображения измеряемого сигнала с размером изображе­ ния калибровочного сигнала, определяют амплитуду сигнала. ,

Частота следования может быть измерена с помощью калибрационых меток. Их получают в результате подачи напряжения с генератора калибрационных меток на управляющий электрод (катод) ЭЛТ. Это напряжение модулирует яркость (положитель-

ные полупериоды напряжения, повышающие потенциал управ­ ляющего электрода относительно катода, вызывают повышение яркости, отрицательные полупериоды гасят луч). Если на верти­ кально отклоняющие пластины подать исследуемый импульс, то при включении генератора меток на экране будет наблюдаться картина, показанная на рис. 320. Расстояние между серединами двух ярких (темных) меток равно периоду напряжения генера­ тора меток (цена метки). При измерении частоты следования сигнала необходимо получить на экране ЭЛТ один период ис­ следуемого сигнала (для повышения точности измерения), вклю­ чить генератор меток, подсчитать число меток, укладывающих­ ся за период, и определить искомую частоту. Например, на

стота следования импульсов сигнала

^= ^ = ш = 10‘ гц=юкГц.

§5. Измерение частоты генераторов. Резонансные волномеры

Существует несколько методов измерения частоты. Весьма распространен гетеродинный метод. Он заключается в сравне­ нии измеряемой частоты с частотой перестраиваемого гетероди­ на. Приборы, в которых используется этот метод, называют ге­ теродинными волномерами.

Распространен также метод дискретного счета, сущность ко­ торого заключается в преобразовании частоты непрерывных ко­

345

лебаний в число импульсов, подсчитываемых электронным счет­ чиком. Реализуется этот метод в приборах, получивших назва­ ние электронно-счетных частотомеров.

Одним из самых распространенных методов измерения часто­ ты является резонансный метод, основанный на использовании явления резонанса в колебательной системе. Он заключается в сравнении измеряемой частоты с частотой собственных колеба­ ний контура или резонатора в момент резонанса. Этот метод широко применяется в радиочастотном диапазоне, особенно в области СВЧ.

Р и с . 3 2 1 . И з м е р е н и е ч а с т о т ы р е з о н а н с н ы м М е т о д о м

Прибор, измеряющий частоту резонансным методом, называ­ ют резонансным волномером (эхо-камерой). Его принцип дейст­ вия сводится к следующему (рис. 321). Колебательная система через элемент связи (входное устройство) возбуждается сигна­ лом источника, частоту которого необходимо измерить. С по­ мощью органа настройки изменяется частота собственных коле­ баний колебательной системы до наступления резонанса. В мо­ мент резонанса, фиксируемый по индикатору резонанса, произ­ водят отсчет по шкале настройки колебательной системы.

Основным узлом резонансного волномера является колеба­ тельная система. Она образуется одной из сменных катушек ин­ дуктивности и переменным конденсатором, снабженным шкалой настройки. Индикатором резонанса может быть ламповый диод, полупроводниковый детектор или термоэлемент с микроампер­ метром.

§ 6. Измерение мощности

Как известно, активная мощность переменного тока опреде­ ляется соотношением

/

(здесь R и Z — соответственно активное и полное сопротивления потребителя энергии).

346

Из формулы (90) следует, что мощность переменного тока можно определить косвенным путем, сведя все к измерению U, I, R и Z.

Таким косвенным методом измерения мощности пользуются на звуковых и радиочастотах в том диапазоне их (примерно до нескольких десятков мегагерц), в котором измерение напряже­ ния и тока не представляет больших трудностей. Для измерения напряжения используют ламповые вольтметры, а для измерения тока — термоэлектрические приборы. На очень высоких часто­ тах метод косвенного определения мощности не пригоден ввиду того, что измерения напряжения и тока на таких частотах ста­ новятся неопределенными и сопровождаются столь большой ре­ акцией со стороны измерительных устройств, что приводит к большим ошибкам. Поэтому на сантиметровых, дециметровых и отчасти метровых волнах основными методами измерения мощ­ ности являются калориметрический, фотометрический и термисторный. Эти методы основаны на использовании тепла, выде­ ляемого всей измеряемой мощностью или частью ее. Ниже рас­ смотрен только последний метод, который применяется для из­ мерения малых мощностей (меньше 1 Вт) в области сантимет­ рового и дециметрового диапазонов волн.

Термисторный метод измерения мощности поясняется рис. 322, на котором изображен мост, питаемый батареей Е. Три плеча моста образованы сопротивлениями R, а четвертое —термочув­ ствительным резистором RT, величина которого является функ­ цией его температуры. С помощью потенциометра R\ величина постоянного тока /, питающего мост, подбирается такой, чтобы мощность, выделяющаяся в ре­ зисторе /?т, обусловила такой нагрев его, при котором /?т= ^- В этом случае мост будет уравновешен и стрелка ми­ кроамперметра установится на

нуле.

Если теперь к зажимам АБ подвести энергию высокой ча­ стоты, то мощность, поглощае­ мая термочувствительным ре­ зистором Rt, возрастает, изме­ нится его температура, а зна­ чит, и сопротивление. В связи с этим нарушится равновесие

моста, что вызовет отклонение стрелки микроамперметра Г. Ве­ личина этого отклонения будет зависеть от величины мощности высокой частоты, поглощаемой в резисторе /?т.

Если одинаковые мощности постоянного тока и тока высокой частоты вызывают одинаковое повышение температуры резисто­ ра RT, то зависимость показаний микроамперметра Г от величи­

347

ны измеряемой мощности можно установить на постоянном токе и пользоваться ею при измерении мощности высокой частоты.

Конденсаторы С и дроссели Др в схеме разделяют цепи вы­ сокой частоты и постоянного тока.

В качестве термочувствительного резистора при измерении мощности применяется болометр или термистор.

Болометр (рис. 323) представляет собой термочувствитель­ ное сопротивление с положительным температурным коэффици­ ентом (с повышением температуры сопротивление его растет).

Термистор (рис. 324) является термочувствительным резисто­ ром с отрицательным температурным коэффициентом (с повы­ шением температуры величина его сопротивления падает).

Сопротивление термистора изменяется в значительно более широких пределах, и чувствительность его заметно больше, чем у болометра. Поэтому в настоящее время термисторы почти пол­ ностью вытеснили болометры при измерении мощности менее 10 мВт, в особенности на волнах сантиметрового диапазона.

Термистор представляет собой полупроводник, которому при­ дают форму шарика (бусинки) или диска. В качестве материа­ лов для термисторов используют смеси из различных окислов металлов (никеля, марганца, магния и др.).

Термисторные головки в зависимости от частотного диапазо­ на могут быть коаксиальными или волноводными.

Коаксиальная термисторная головка представляет собой от­ резок коаксиальной линии с рабочим термистором, включенным как продолжение центрального проводника в качестве оконеч­ ной нагрузки этой линии.

Волноводная термисторная головка представляет собой от­ резок короткозамкнутого волновода с закрепленным внутри с помощью специальных цанг термистором.

Для выравнивания температуры термисторной головки и сгла­ живания ее быстрых изменений головка делается достаточно массивной. Головка помещается в пластмассовый корпус, кото­ рый частично предохраняет ее от влияния быстрых изменений внешней температуры.

Термисторные измерители с мостом, выполненным по сба­ лансированной схеме (рис. 325). Измерения осуществляют пу­ тем сравнения мощности СВЧ, рассеиваемой в термисторе №

348

разогревающей его, с мощностью постоянного тока (или пере­ менного тока низкой частоты), вызывающей такой же нагрев термистора.

Методика измерения мощности в схеме сбалансированного моста заключается в следующем. До подачи мощности СВЧ мост предварительно балансируют.

Это достигается изменением тока в цепи питания моста с помощью потен­ циометра Ro. Устанавливается такая величина тока / 1, фиксируемая прибо­ ром ИПи при которой сопротивление термистора равно /?То (показание ин­

дикатора ИП2 равно нулю). Тогда мощность постоянного тока, выделяю­ щаяся в термисторе, составляет Рi =

РсвчПри этом термистор дополнительно разогревается, его со­ противление уменьшается и мост разбалансируется. Баланс мо­ ста восстанавливают, уменьшая потенциометром R0 постояннный ток через термистор. Если при вторичном балансе прибор ИП\

Разбалансированный мост позволяет получить прямопоказывающий измеритель мощности, показания которого читаются по стрелочному индикатору, включенному в диагональ моста и про­ градуированному в единицах мощности.

При определенном выборе рабочей точки на характеристике термистора ток в диагонали моста, измеряемый гальванометром, является линейной функцией измеряемой мощности. Это удобно для практических измерений. Однако, как показывает анализ работы схемы разбалансированного моста, измеритель мощно­ сти, построенный по такой схеме, требует предварительной гра­ дуировки методом сбалансированного моста. Поэтому прямым отсчетом удобно пользоваться преимущественно в тех случаях, когда нужно непрерывно следить за относительными измене­ ниями мощности.

349