Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электрические измерения. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1110 11 > Следующая >>>

11. Измерение параметров полупроводниковых приборов



22 2242 22 2

22 2

11 11

xxLx x

rZ ZI PUIP

II I











PUIP





Из выражения

Zr L

xL x



При определении Lx можно не вычислять rL, а заменить его измеряемыми величинами:





2242 22 2



22 2



II I

Рис. 10.6. Измерение индуктивности

с помощью ваттметра,

амперметра и вольтметра

Индуктивность можно измерять и специальными приборами, а также мостовыми методами. Мостовые методы позволяют при измерении индуктивности L определить и добротность





катушек. Измерение производится приблизительно так

же, как измерение параметров конденсатора.

С помощью амперметра и вольтметра можно измерить и взаимную индуктивность М двух катушек, измерив ЭДС Е2 вторичной обмотки и ток I1 первичной обмотки:

MI

Полупроводниковые приборы изготовляют на предприятиях основного производства с контролем как технологических параметров оборудования, так и рабочих параметров выпускаемой продукции. Процесс контроля осуществляется, как правило, ав-

3. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ И КОМПОНЕНТОВ ЦЕПЕЙ

томатически, не только на конечных, но и на промежуточных операциях, поскольку надежность выпускаемых электронных компонентов должна быть очень высокой (значительно выше надежности электромеханического или механического оборудования). Это хорошо наблюдается на устройствах, имеющих как электронные, так и механические узлы. Механика выходит из строя раньше, провоцируя выход из строя электронных компонентов. Иначе и быть не может: электронные компоненты применяются в таком огромном количестве и в таких ответственных устройствах, что речи быть не может об их плохом качестве.

Такие параметры для диодов малой и средней мощности, как постоянное прямое и обратное напряжения, максимальный обратный ток и другие, для транзисторов – h-параметры, Z-параметры, максимальные токи коллектора, базы и прочие, использующиеся при проектировании, достаточно точно указаны в справочниках, и измерять их нет необходимости. Отличие таких параметров от справочных данных грозит заводу, выпустившему такие компоненты, достаточно серьезными санкциями. Еще серьезнее обстоит дело с микросхемами, проверка которых на функционирование требует достаточно сложного оборудования.

Тем не менее существует ряд приборов, с помощью которых параметры достаточно точно определяются (например, ПНХТ1, Л2-56).

Проверка параметров полупроводниковых приборов приобретает смысл в некоторых специфических случаях, таких как приобретение полупроводников у неизвестного поставщика, использование электронного компонента, ранее работавшего в другом оборудовании, отсутствие маркировки и в других подобных случаях.

Проверка микросхем обычно проводится на работающем образце в случае возможности замены микросхемы (например, если микросхема установлена в разъеме, позволяющем извлечь ее). В противном случае необходим экономически целесообразный стенд.

Ниже описаны доступные меры контроля полупроводниковых компонентов.

Проверка исправности диода с помощью мультиметра. Для этой проверки мультиметр устанавливают в режим омметра. На-

11. Измерение параметров полупроводниковых приборов

пряжение батареи питания не должно превышать 10 В, чтобы не превысить напряжение пробоя. Зажимы омметра подключают к электродам диода и наблюдают за показаниями. Если положительный зажим подключен к аноду и диод исправный, измеряется прямое сопротивление диода, которое должно быть небольшим. При обратном подключении в исправном диоде сопротивление имеет порядок сотен килоом (кОм) или мегаом (МОм), при пробитом – сопротивление невелико. Если есть обрыв, измерения дадут одинаковый результат – очень большое сопротивление.

Имеются мультиметры, в которых для измерения параметров диодов и транзисторов есть специальные гнезда. К ним подводятся безопасные для диодов и транзисторов напряжения и ограничиваются токи.

Проверка исправности транзистора с помощью омметра. Эта проверка позволяет определить не только исправность, но и тип транзистора: p–n–p или n–p–n. Положительный зажим подключают к базе, а отрицательный – поочередно к эмиттеру и коллектору. Если транзистор n–p–n исправен, омметр покажет сопротивление от нескольких единиц до нескольких десятков ом (прямые сопротивления переходов); если транзистор p–n–p, показания сопротивления будут от 100 кОм до 5 МОм (обратные сопротивления переходов).

Таким образом, если определен тип транзистора, необходимо измерить прямые и обратные токи переходов. Обычно обратные сопротивления эмиттерных переходов бывают меньше обратных сопротивлений коллекторного перехода.

Для большей достоверности следует проверить сопротивление эмиттер–коллектор. В исправном плоскостном транзисторе p–n–p при приложении к эмиттеру положительного напряжения сопротивление между эмиттером и коллектором должно быть от 10 кОм до 1 МОм. При перемене напряжения (на коллекторе «+») сопротивление в десятки раз больше.

Если известно расположение базового перехода, с достаточно большой вероятностью можно определить и расположение других переходов: при измерении сопротивления коллектор–эмиттер транзистора p–n–p эмиттером является тот электрод, к которому присоединен положительный зажим омметра, когда сопротивление имеет меньшее значение.

3. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ И КОМПОНЕНТОВ ЦЕПЕЙ

Вопросы для самопроверки

1. Для чего в приборах магнитоэлектрической системы, служащих для измерения сопротивления, имеется магнитный шунт?

2. Почему показания логометров практически не зависят от напряжения источника питания?

3. Есть ли в логометрах пружинка, приводящая подвижную часть в начальное положение?

4. Влияет ли напряжение источника питания на результат измерения способом уравновешенного моста?

5. Почему провода заземления и их соединения должны быть открытыми?

6. Какие существуют методы измерения емкости и индуктивности?

7. Какие качества полупроводниковых приборов можно оценить с помощью мультиметра?

8. Можно ли определить мультиметром полярность биполярного транзистора?

Автоматизация процессов измерения позволяет производить измерения без непосредственного участия человека. В результате их можно производить в местах, опасных или недоступных для человека. Появляются возможности быстрой перенастройки для многократных измерений одной величины или, наоборот, для одновременных измерений разных величин, производить измерения с большим количеством информации, требующей детальной и быстрой обработки, изменять по ходу измерения алгоритмы обработки информации и т. д.

Автоматизация происходит как по пути совершенствования измерений отдельных приборов, так и по пути создания автоматических измерительных комплексов, тем более что развитие электроники и вычислительной техники позволяет выполнять такие совершенствования.

На примере совершенствования осциллографа показана автоматизация такого важного вида измерений. При переходе от аналоговой к цифровой технике осциллограф сильно изменился: есть возможность запоминать результат измерения и многократно его повторять или демонстрировать, автоматически изменять масштабы, демонстрировать результат в логарифмическом масштабе, сопоставлять результаты нескольких измерений. Процесс измерения часто требует быстрой реакции экспериментатора, которую достаточно сложно осуществить при наличии большого количества органов управления. До сих пор приходится вручную изменять чувствительность, производить синхронизациию с изменением уровня синхронизации, изменять частоту разверток и т. д. Современные микроконтроллеры, имеющие аналоговые порты, высокое быстродействие и высокие возможности программного обеспечения, позволяют произвести необходимые изменения без вмешательства оператора в настройки осциллографа.

IV. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Таким образом, процесс измерения движется от ручных измерений через автоматизированные (когда часть операций автоматизирована) к автоматическим.

Существует ряд производств, в которых измерения не могут иметь индивидуальный характер, так как на качество и производительность влияет большое количество информации, поступающей от отдельных производств и участков. К таким производствам относится производство электронных приборов. Большое количество информации, требующейся для принятия управляющих действий, приводит к созданию информационно-измерительных систем (ИИС), которые осуществляют измерение, хранение, обработку информации с объекта управления в процессе его функционирования. При этом осуществляются контроль разного вида оборудования, техническая диагностика, сбор информации как с удаленных, так и с близких объектов. Важную роль в передаче информации играет GCM – система передачи промышленной информации через систему Интернет.

Примером является широко распространенная в Беларуси система катодной защиты стальных конструкций, уложенных в грунт. Грунтовая коррозия быстро разрушает объект, и катодная защита является эффективным средством его сохранности. Действие катодной защиты основано на создании на стальных элементах (например, на трубах) такого отрицательного напряжения, которое препятствует переходу ионов металла в грунт. Сложность заключается в следующем:

• разные участки трубы (имеющей большую длину) находят- ся в неодинаковых условиях, т. е. напряжения на них следует подавать разные;

• напряжения, подаваемые на трубу, падают с удалением от точки подведения напряжения;

• условия зависят от влияния различных переменных фак- торов.

Эти сложности в какой-то степени устраняются тем, что изучаются условия на различных участках, и, где это необходимо, устанавливается станция КЗУ (катодно-защитное устройство). Получается система станций, каждая из которых требует инди- видуального управления в составе общей системы. Эта задача до недавнего времени решалась с помощью сложной системы телеуправления. Однако с появлением интернета и его части, удобной

IV. Автоматизация измерений

для управления – GCM, возможности управления на расстоянии значительно увеличились, и станции упростились.

В КЗУ входят источник питания, позволяющий задавать на защищаемый объект необходимый потенциал; схема управления источником питания (ручная и автоматическая); схема дистанци-

онного управления, включающая в себя модуль GCM (см. рисунок).

Схема катодной защиты

Катодная защита содержит:

1 – анодный заземлитель. Он представляет собой стальные устройства (трубы, швеллеры, рельсы и пр.), вкопанные в грунт так, чтобы иметь минимальное сопротивление связи с грунтовыми водами;

2 – станцию катодной защиты. В нее входят источники питания и устройства регулирования токов и напряжений между анодным заземлителем 1 и объектом защиты 4;

3 – электрод сравнения. Он вкапывается в грунт недалеко от защищаемого объекта и находится в условиях, близких к условиям защищаемого объекта. С электрода защиты на станцию катодной защиты поступает напряжение, которое возникает в результате действия коррозионных факторов. В соответствии с этим напряжением автоматически или вручную регулируются напряжение и ток катодной защиты;

5 – рабочее место оператора электрохимической защиты (ЭХЗ), представляющее собой персональный компьютер с комплексом специального программного обеспечения, позволяющего получать измерительную информацию и управлять большим количеством станций катодной защиты.

IV. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Катодно-защитное устройство может работать в ручном и ав-

томатическом режимах, при которых производятся следующие

действия:

• стабилизация защитного потенциала;

• задание значений выходного тока и напряжения;

• стабилизация выходного тока;

• стабилизация выходного напряжения;

• опрос установленных значений.

Обмен данными между станцией катодной защиты и рабо-

чим местом оператора осуществляется по GCM-связи.

Информационно-измерительные системы могут входить в ин- формационно-вычислительные комплексы (ИВК). Особенностью ИВК является то, что они не только обрабатывают результаты измерений, но и управляют процессом измерений и используют результаты для воздействия на объект управления. ИВК не могут быть построены без наличия в них вычислительной техники. Обычно в ИВК входит несколько ЭВМ и множество микроконтроллеров.

Вопросы для самопроверки

1. По какому пути идет автоматизация измерительных приборов?

2. Как влияет на автоматизацию измерительной техники переход к цифро-

вым измерениям?

3. Чем вызвана необходимость перехода к цифровым измерительным ком-

плексам?

4. Что понимают под «информационно-измерительной системой» или «ин-

формационно-вычислительным комплексом»?

5. Какую роль играет интернет в создании информационно-измерительных

систем?

Приложение 1

Наименование и обозначение систем

измерительных механизмов

Измерительный

механизм

Магнитоэлектрический М

Магнитоэлектрический с выпрямлением тока

Электромагнитный Э

Электродинамический Д

Ферродинамический (то же, что и электродинамический, но в катушках имеется стальной сердечник)

Индукционный И

Электростатический С

Электронный

цифровой В маркировку прибора входят одна из этих букв и четырехзначное число, первые две цифры которого указывают шифр завода-изготовителя, а две другие – номер разработки

Графическое

обозначение

Буквенное

обозначение

М Ц

Физическое явление

Рамка с током в магнитном поле постоянного магнита

Втягивание стального сердечника магнитным полем катушки с током

Взаимодействие двух проводников (катушек) с токами

Взаимодействие двух проводн иков (катушек) с токами

Поворот алюминиевого диска в поле электромагнитов переменного тока

Взаимодействие двух металлических пластин, между которыми возникает электрическое поле при подаче напряжения

Приложения

Обозначения, наносимые на шкалу прибора

Маркировка в зависимости от измеряемой величины:

амперметры вольтметры ваттметры

Положение шкалы при измерении:

горизонтальное вертикальное наклонное (наклон указан)

Приложение 2

Испытательное напряжение между измерительной цепью и корпусом (3 кВ)

Защита от внешних магнитных полей (категория защиты)

Защита от внешних электрических полей

Зажимы:

Класс точности прибора (приведенная погрешность)

отрицательный положительный общий

– +

2,5

Обозначение измерительного механизма в соответствии с приложением 1, например

Род тока:

постоянный

- (=)

переменный

Обозначение величины, для которой указывается погрешность:

сопротивление емкость ток напряжение

Если зажимов два, маркируется положительный зажим; на отрицательном ста-

вится либо «–» либо «*».

Если прибор предназначен для измерения разных величин, указывается по-

Ω (Ом)

грешность для каждой из них

100

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1110 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]