книги / Электрорадиоизмерения

Для повышения точности измерение необходимо произво­ дить на частоте, как можно меньшей относительно резонанс­ ной частоты катушки, и применять электростатический экран. В этом случае резонансные свойства катушки не про­ явятся и емкостная связь между катушками устраняется.

Метод вольтметра-амперметра, так же как и другие методы, может быть использован для измерения взаимной индуктивности способом двукратного определения индук­ тивности катушек.

Этот способ заключается в измерении общей индуктив­ ности последовательно соединенных исследуемых катушек индуктивности при их согласованном и встречном соеди­ нении (рис. 11-1П.

При согласованном включении катушек общая индук­ тивность получается максимальной, т. е.

^макс = ^1+ ^2+ 2УИ.

При встречном соединении катушек, когда э. д. с. взаимоиндукции и самоиндукции находятся в противофазе, общая индуктивность будет минимальной, т. е.

^мнн== ^2 2А4.

Вычитая одно выражение из другого, получаем:

Следует иметь в виду, что на точность измерения М влияют степень связи и частота. При слабой связи разность /умакс — ^мин получается очень малой и точность опреде­ ления М низкая. С увеличением же частоты погрешность измерения возрастает из-за влияния паразитной емкости катушек и емкости между катушками.

Измерение активного сопротивления колебательного кон­ тура. Метод вольтметра-амперметра может быть использо­ ван для измерения активного сопротивления колебательных цепей, как, например, контура с сосредоточенными посто­ янными и открытого коле­ бательного контура, т. е. ан­

тенны.

На рис. 11-12 изображена схема измерения активного сопротивления контура с со­ средоточенными постоянны­ ми.

Исследуемый контур LC питается э. д. с. взаимоин­ дукции Е29 наводимой в ка­ тушке связи LCB и измеряе­ мой вольтметром V (Е2 ~ U).

При настройке контура в резонанс его сопротивление бу­ дет чисто активным. Это сопротивление можно определить по формуле

сопротивления контура, миллиамперметра и катушки связи. Катушка связи обычно имеет один-два

витка, чтобы ее сопротивлением можно было пренебречь по сравнению с Rx. Сле­ довательно,

Я* = 7 — я ,.

Для повышения точности измерения связь должна быть слабой, только ин­ дуктивной, и должно быть устранено влияние рук оператора на схему. С этой целью в схеме применяют электростати­ ческий экран, а миллиамперметр вклю­ чают между катушкой индуктивности и заземленными пластинами ротора конденсатора переменной емкости кон­ тура.

Порядок измерения активного сопротивления антенной цепи такой же, как и для контура с сосредоточенными постоянными (рис. 11-13).

Измерение сопротивления. Для измерения сопротив­ лений используются мосты постоянного тока. На рис. 11-14 приведена простейшая схема такого моста.

Условием равновесия (см. § 1-3) для данной схемы является R X R 2 = ЯхЯз. откуда

( 11- 12)

Следовательно, при известных сопротивлениях Ru R2 и R3 можно определить R x.

Исследуемое сопротивление присоединяют к соответ­ ствующим зажимам схемы, а в плечи отношения R 2 и R 3 включают сопротивления, близ­ кие по величине к измеряемо­

му Rx. Затем регулировкой Rx при замкнутых кнопках Кх и К2 обеспечивают нулевое пока­ зание гальванометра и произ­ водят соответствующий отсчет.

Данная схема применяется для измерения средних и ма­ лых сопротивлений. В послед­ нем случае для уменьшения влияния сопротивления соеди­ нительных проводов на резуль­ тат измерения применяют че­

тырехзажимное включение сопротивления. Для более точ­ ных измерений применяют сложные схемы мостов.

Конструкция мостов постоянного тока может быть раз­ личной, так как регулировка сопротивлений в них бывает магазинной, рычажной или реохордной.

Чувствительность моста зависит от чувствительности используемого гальванометра и величины напряжения источ­ ника питания.

Пределы измерения сопротивлений мостовым методом очень широкие, например для моста типа РЗЗЗ от 5-10‘3 до 999,9 -103 Ом с погрешностью ± 0,5 ч- 1,5 %, а для моста Р329 — от 10'° до 10° Ом с погрешностью 1,5 ч- 0,5% в зависимости от диапазона.

Универсальные мосты, предназначенные также для изме­ рения и других параметров, имеют значительно меньшую точность измерения сопротивления.

Измерение емкости. Существует большое количество мостовых схем для измерения емкости, питание которых чаще всего осуществляется звуковой частотой, так как при этом еще мало сказывается влияние паразитных емко­ стей и индуктивностей на измерение.

В качестве индикатора равновесия моста обычно ис­ пользуется выпрямительный вольтметр.

На рис. 11-15 изображена схема моста с двойной регули­ ровкой для измерения емкости, получившая наибольшее распространение в практике радиоизмерений. В этой схеме

Эти два выражения соответствуют двум условиям равно­ весия моста, причем регулировка фазы при помощи сопро­ тивления R0 не нарушает первого условия равновесия, которое может быть достигнуто изменением емкости образ­ цового конденсатора С„ или сопротивления резистора R*>.

Равновесие моста достигается последовательным изме­ нением R o и R Q п о минимуму показаний индикатора.

Из формулы (11-13) следует, что если в рассматриваемой схеме моста R t и С0 постоянны, то переменное R2 можно проградуировать непосредственно в значениях емкости.

При помощи рассматриваемого моста можно измерять также тангенс угла потерь конденсатора tg б.

Для левого верхнего плеча моста (рис. 11-15), содержа­ щего Сх и Rx (сопротивление потерь), можно получить

из векторной диаграммы (рис. 11-16)

tg б = и.^ = шС.Яхис

Перемножив правые и левые части выражений (11-13) и (11-14), получим:

С0 сопротивление R0 можно проградуировать непосред­ ственно в значения tg б.

UR = IR X J

Рис. 11-16. Векторная диаграмма напряже­ ний для конденсатора с потерями.

Измерение индуктивности. На рис. 11-17 приведена схема наиболее распространенного в практике радиоизмере­ ний моста с двойной регулировкой для измерения индуктив­ ности.

Полное условие равновесия моста в комплексном виде для данной схемы можно написать следующим образом:

Из этих двух выражений следует, что регулировка фазы может быть осуществлена при помощи R0, а регулировкой

Примером универсального моста промышленного типа является прибор Е7-4, имеющий следующие технические характеристики.

Диапазон измерения сопротивлений на постоянном токе

100 мкФ с погрешностью 2%.

Рис. 11-18. Блок-схема универсального моста для измерения

Диапазон измерения добротности от 1 до 100 с погреш­ ностью не более (10 + 0,5Q), %.

11-5. РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТОД

Измерение емкости. Резонансный метод измерения емко­ сти практически применяется исключительно на высокой частоте. Для этого используется схема, изображенная на рис. 11-19,

Для определения величины измеряемой емкости может быть использована одна из формул зависимости между L0, С и /о при резонансе, например:

Общая емкость контура С, кроме измеряемой емкости Сх содержит также собственную емкость катушки Ск и емкость

На точность измерения по приведенной схеме влияет так­

же добротность контура и ста­ бильность частоты генератора ВЧ. Чем выше добротность контура и чем стабильнее частота генератора, тем точнее будет определена резонансная частота. При этом связь контура с генератором должна быть слабой, чтобы не ухуд­ шать добротности контура генератора за счет вносимого в него активного сопротивления.

Рис. 11-20. Схема измерения емкости резонансным методом при неизвестных

L w f.

Основной недостаток измерения по известной частоте и индуктивности заключается в необходимости учета Ск и См и использования измерительной индуктивности. Этот недостаток может быть устранен сочетанием методов резо­ нанса и замещения, требующих наличия измерительного конденсатора переменной емкости (рис. 11-20). В этом слу­ чае при отключенном конденсаторе Сх добиваются резонанса

изменением частоты генератора, отмечая при этом емкость конденсатора Со (которая должна быть вблизи наибольшего значения). Затем к контуру подключают конденсатор Сх и, не изменяя частоту генератора, опять добиваются резонанса уменьшением емкости измерительного конденсатора до значения Со. В результате измеряемую емкость можно опре­ делить по формуле

в значения Со и СоПоэтому этот способ, используемый для измерения небольших емкостей, меньших разности С„акс — Сммн измерительного кон­ денсатора, точнее, чем предыду­ щий.

Иногда для расширения пре­ делов измерения этим спосо­ бом к измерительному конден­

С6. Затем подключают измеряемую емкость последовательно с измерительной и восстанавливают резонанс увеличением измерительной емкости до Со.

При этом резонансная емкость контура в первом и втором случае будет одинаковой, т. е.

Более высокую точность измерения емкости методом замещения можно получить, используя для индикации резонанса явление нулевых биений. Этот вариант будет рас­ смотрен в следующем пункте.

Измерение индуктивности. При резонансном методе измерения индуктивности катушки должны быть известны

ственная емкость и емкость монтажа, так как емкость кон­ тура

С = С*+ С0 + СМ.

Формула (11-22) дает действующее значение £Л.Л изме­ ряемой индуктивности, которая будет несколько больше ее истинного значения (так как в знаменателе стоит вели­ чина С0 < С).

ГСП

Гоператор

ВЧ

Рис. 11-23. Схема измерения индуктивности резонансным методом в сочетании с методом замещения.

Резонансный метод измерения индуктивности может быть использован в сочетании с методом замещения.