книги / Электрорадиоизмерения

Принцип измерения индуктивности заключается в следу­ ющем.

Пользуясь методом нулевых биений, контуры обоих генераторов настраивают на одинаковую частоту.

При этом

CiLi = CoZ*2 •

Затем в контур второго генератора включают измеряемую индуктивность Lx и, изменяя емкость измерительного кон­ денсатора Сг на величину ДС, опять добиваются нулевых биений.

В данном случае

где ДС — абсолютное измерение емкости измерительного конденсатора контура первого генератора.

Рнс. 11-24. Блок-схема прибора для измерения малых емкостей и индуктивностей.

Раскрыв скобки выражения (11-27) и подставив С^ =

Из данного выражения следует, что измеряемая индук­ тивность Lx пропорциональна изменению емкости измери­ тельного конденсатора ДС. Так как отношение LJC 2 на всем диапазоне постоянно, то измерительный конденсатор переменной емкости проградуирован непосредственно в зна­ чениях индуктивности.

При измерении емкости равенство частот генераторов определяется по нулевым биениям, а отсчет измеряемой

емкости производится по разности показаний измеритель­ ного конденсатора первого контура, т. е.

Усилители высокой частоты используются для ослаб­ ления влияния одного генератора на другой.

Смеситель служит для выделения разностной частоты, а следовательно, и для обнаружения при помощи индикатора или телефона нулевых биений.

Для улучшения формы тока звуковой частоты, выделен­ ной детектором из звуковых биений, используется фильтр.

Для повышения чувствительности прибора при опреде­ лении нулевых биений служит усилитель низкой частоты.

Измерение активного сопротивления. Измерить активное сопротивление контура можно методом вариации сопро­ тивления /?, используя в качестве индикатора как милли­

Рис. 11-25. Схемы измерения активного сопротивления контура мето­ дом вариации его R.

а — с применением миллиамперметра; б — с применением вольтметра.

Принцип и порядок измерения R x при использовании миллиамперметра (11-25, а) заключается в следующем.

Вначале контур настраивают в резонанс при отключенном сопротивлении R0и записывают значение тока Iv При этом

где Е — э. д. с., наведенная в контуре;

R x — измеряемое активное сопротивление контура. Затем, не изменяя настройки контура, включают в него

известное сопротивление R0 и опять записывают показание миллиамперметра.

В данном случае

Решив эти два уравнения относительно R x, получим:

Таким образом, по двум замерам резонансного тока 1Хи / 2 при отключенном и включенном в контур сопротивлении R0 и по известному сопротивлению R0 определяют актив­ ное сопротивление контура Rx.

Для повышения точности измерение производят при раз­ личных сопротивлениях R0и потом определяют среднее ариф­ метическое.

Нужно иметь в виду, что в формуле для R x (11-29) в его значение входит также активное сопротивление милли­ амперметра, которое нужно учесть.

Если добротность исследуемого контура высокая, то целесообразно вместо миллиамперметра использовать элек­ тронный вольтметр с большим входным сопротивлением (рис. 11-25, б), подключая его к контуру параллельно. При этом порядок измерения сопротивления и его расчет не изменяются.

При резонансе и отключенном сопротивлении R0

р

Vi — IxdiL = 75—o)L, ‘<х

где и х — показание электронного вольтметра, соответству­ ющее падению напряжения на катушке индук­ тивности L;

/х — ток контура;

Е— э. д. с., наведенная в контуре током генератора / г. При включении в контур сопротивления R0 гок в контуре,

При использовании обоих этих способов резонансного метода измерения активного сопротивления необходимо ток контура генератора поддерживать постоянным, так как формулы (11-29) и (11-30) справедливы лишь при постоянстве

величины э. д. с. в контуре (Е = / гсоМ). Кроме того, между катушками связанных контуров необходимо иметь электростатический экран, устраняющий емкостную связь между ними, а ротор конденсатора необходимо заземлять.

При наличии в исследуемом контуре градуированного конденсатора переменной емкости очень удобно при изме­ рении активного сопротивления контура пользоваться методом вариации емкости, заключающимся в следующем.

Вначале контур настраивают в резонанс, при котором напряжение на конденсаторе равно £/ср.

Далее контур уменьшением и затем увеличением емкости переменного конденсатора до значения Сх и С2 расстраивают так, чтобы вольтметр дал показания

1/сп

Ъ - » - Г 2 -

Затухание контура можно определить по формуле

Следовательно, по двум отсчетам емкости конденсатора Сх и С2 и известной резонансной частоте сор определяется сопротивление Rx.

Практический интерес представляет измерение эквивалентного сопротивления параллельного контура при резо­

нансе Яэкв.

Для измерения R 3Kn контура может быть использован рассмотренный выше метод вариации активного сопротив­ ления с той лишь разницей, что измерительное сопротивле­ ние R0 подключают параллельно к контуру и берут его соизмеримым с /?экв (рис. 11-26).

Из радиотехники известно, что шунтирование параллель­ ного контура активным сопротивлением R0 вносит в контур добавочное сопротивление ДRQy которое при резонансе

откуда эквивалентное сопротивление контура

где Ui — резонансное напряжение на контуре при отклю­

в контур сопротивление будет значительно, что вызовет сильное уменьшение добротности контура. В результате резонанс получается тупым, а измерение R 3Kli — неточным.

Измерение добротности. Резонансный метод измерения активного сопротивления контура может быть использован также и для определения его добротности. При этом предва­ рительно должны быть измерены на резонансной частоте индуктивное или емкостное сопротивление контура Х*.0 или ХСо.

Величина добротности контура определяется по формуле cooL

Следовательно, добротность контура Q пропорциональна напряжению на катушке индуктивности или на емкости, измеряемому вольтметром V2.

Если пренебречь внутренним сопротивлением источника, питающего контур, а напряжение Uu подводимое к кон­ туру, поддерживать всегда постоянным, то вольтметр V2 можно проградуировать непосредственно в значениях доб­ ротности.

Пределы измерения Q обычно регулируют изменением подводимого к контуру напряжения 0 г.

Кроме добротности катушек индуктивности, подключа­ емых к зажимам 1—2, куметром можно измерять добротность контуров, индуктивность катушек, емкость конденсаторов, а также их добротность и тангенс угла потерь.

При измерении добротности отдельного контура его катушка Lx подключается к зажимам 1—2, а конденсатор Сх — к зажимам 3—4, т. е. параллельно конденсатору С0 измерительного контура (установленному на минимум).

Принцип измерения добротности контура куметром такой же, как и принцип измерения Q катушки, с той лишь

лельно емкости Сх подключается емкость конденсатора С0. Измерение куметром индуктивности способом непосред­ ственного отсчета основано на использовании определен­ ной зависимости между С и L при постоянной /, а именно:

L

1

4я2/2С ’

где L — в генри;

f — в мегагерцах; С — в фарадах.

Из данной формулы следует, что для известной частоты конденсатор переменной емкости можно проградуировать непосредственно в значениях индуктивности.

Измерение индуктивности на произвольной частоте можно произвести резонансным методом, воспользовавшись формулой (11-39).

Измерение емкости конденсаторов куметром произво­ дится резонансным методом по схеме замещения. В этом случае в качестве индуктивности контура используется одна из измерительных катушек, комплект которых имеет куметр, а для увеличения пределов измерения максималь­ ная емкость измерительного конденсатора С0 берется по возможноети большей.

Примером куметра промышленного типа является прибор Е4-7

25МГц).

4.Погрешность измерения индуктивности [(4—6) % + 2,5* Ю-0], Г.

5.Погрешность градуировки основного конденсатора измери­ тельного блока 1 пФ (до 100 пФ), 1% (выше 100 пФ).

11-6. ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Я, С И L

Цифровые измерительные приборы для измерения параметров цепей с сосредоточенными постоянными чаще всего выполняются комбинированными — на основе цифровых вольтметров. Наиболее широкое распространение получили цифровые приборы для измере­ ния сопротивлений — вольтомметры.

Рис. 11-28. Функциональная схема цифрового измерителя Я и С.

Они делятся на две основные группы: приборы, у которых для измерения сопротивлений используется мостовая схема, и приборы, у которых измеряемое сопротивление преобразуется в пропорциональ­ ное ему напряжение. Цифровые вольтомметры первой группы исполь­ зуют метод поразрядного кодирования и строятся по схемам, анало­ гичным соответствующим вольтметрам. Вольтомметры второй группы имеют более простое устройство, могут обеспечивать высокое быстро­ действие и удобны в эксплуатации. Существуют различные способы преобразования измеряемого сопротивления в напряжение, которое поступает затем на цифровой вольтметр.

Рассмотрим один из методов измерения сопротивления, являю­ щийся общим также для измерения емкости и индуктивности. Он осно­ ван на измерении временного интервала, равного постоянной времени заряда конденсатора емкостью С через резистор сопротивлением R. При этом одна из величин (либо /?, либо С) является образцовой, а дру­ гая — измеряемой. Функциональная схема такого измерителя R и С представлена на рис. 11-28. Сравнив ее со структурной схемой цифро­ вого вольтметра с промежуточным преобразованием во временной интервал, можно убедиться в том, что их структура примерно одина-

нова. Это обстоятельство и позволяет использовать один и тот же прибор для измерения напряжения и сопротивления.

На вход сравнивающего устройства подается опорное стабилизи­ рованное напряжение U^ снимаемое с резистора Rxделителя, и напря­

жение Uc измерительного конденсатора емкостью CQ. Этот конден­

сатор заряжается через измеряемое сопротивление от источника стаби­ лизированного напряжения U0.

Опорное напряжение берется равным

что обеспечивается определенным соотношением сопротивлений дели­ теля:

Во время измерения при помощи управляющего устройства одно­ временно открывается вентиль и электронный ключ. При этом через вентиль к цепочке RxCn подается стабилизированное напряжение источника U0, а через электронный ключ на счетчик проходят импульсы кварцевого генератора опорной частоты /0.

Напряжение на измерительном конденсаторе увеличивается по экспоненциальному закону

где постоянная времени т = RXC0.

Напряжение на конденсаторе растет до тех пор, пока оно не будет равно опорному напряжению UR. При равенстве этих напряжений

сравнивающее устройство закрывает электронный ключ и поступление импульсов на счетчик прекращается.

Таким образом, на электронный счетчик проходят импульсы опор­ ной частоты в течение времени t — т = RXC0, так как

Следовательно, число импульсов п опорной частоты /0, проходящих на счетчик за время открытого ключа, т. е. время т пропорционально измеряемому сопротивлению Rx>так как

j~ — — Я*С0.

откуда

Следовательно, при постоянных С0 и /0 цифровой электронный

Следовательно, в данном случае число импульсов, фиксируемое цифро­ вым индикатором электронного счетчика, соответствует измеряемому сопротивлению в омах.