4.5. Резонансный метод

Резонансный метод является высокочастотным и основан на ис­пользовании электрического резонанса в колебательной системе. На низких частотах колебательные системы с достаточно высокой добротностью создать трудно, поэтому невозможна точная фикса­ция момента настройки контура в резонанс. Кроме того, габариты колебательной системы на низких частотах непомерно увеличива­ются.

Резонансный метод положен в основу работы куметров (Q — ха­рактеристика добротности катушек индуктивности, контуров, конден­саторов). Функциональная схема куметра представлена на рис. 4.14.

Рис. 4.14. Функциональная схема куметра

Прибор состоит из ГВЧ, измерительного контура , индикатора резонанса и вольтметра , контролирующего величину входно­го напряжения. Генератор и индикатор слабо связаны с измери­тельным контуром, чтобы вносимые ими сопротивления не влияли на параметры контура. Для этого генератор и индикатор соединяются с контуром через емкостные делители напряжения C1, С2. В качестве индикатора резонанса используется электронный воль­тметр типа Д — У или электромеханический индикатор выпрями­тельной системы.

Методика измерения заключается в определении резонансной ча­стоты измерительного контура, состоящего из измеряемого элемента (катушки индуктивности ) и образцового элемента (конденсатора ). Значение (или ) вычисляется по формуле Томпсона:

При измерении индуктивности катушки ее подключают к зажимам 1—2. При этом измерительный контур образован катушкой , с актив­ными потерями , межвитковой емкостью се проводов CL и перестра­иваемой образцовой емкостью . Резонанс в контуре на заданной ча­стоте достигается изменением емкости образцового конденсатора. Момент резонанса контура определяется по индикатору . Значение определяется косвенно но расчетной формуле

С помощью приведенной схемы куметра можно определять пара­метры С, Q, tg и R, подключая измеряемый конденсатор или резистор к зажимам 3—4:

(4.24)

При измерении контур составляется из образцовой катушки и измерительного конденсатора .

Измерение добротности Q можно выполнять методом вольтметров или методом расстройки частоты.

Метод вольтметров состоит в следующем. В контур вводится напряжение известного значения. В момент резонанса измеряется напряжение на контуре. Поскольку больше в Q раз, то

при (4.26)

При постоянстве входного напряжения вольтметр можно граду­ировать в единицах добротности. Следовательно, этот метод является прямым. Диапазон измерения регулируется изменением подводимого к контуру напряжения .

Метод расстройки частоты (косвенный) состоит в следующем. Контур настраивают в резонанс на частоту (рис. 4.15), при этом фик­сируется максимальное показание индикатора резонанса по . За­тем контур расстраивают до частот и от резонансной до значения 0,7 , тогда

(4.27)

Рис. 4.15. Резонансная кривая мри измерении добротности метолом расстройки частоты

К достоинствам куметров относится необходимость проведения измерений на рабочих частотах и измерения большого количества па­раметров; к недостаткам — трудоемкость измерений, большая погреш­ность измерения (1...5%), причинами которой являются нестабиль­ность напряжения и частоты ГВЧ, неточность градуировки шкалы образцового конденсатора , погрешность приборов и , погреш­ность считывания показаний.

Контрольные вопросы

1. Перечислите достоинства аналоговых мостов.

2. Перечислите недостатки аналоговых мостов.

3. Какие методы измерения параметров цепей относятся к низкоча­стотным?

4. Какие методы измерения параметров цепей относятся к высоко­частотным?

5. Сколько условий равновесия необходимо выполнить при измере­нии сопротивления резисторов мостовым методом?

6. Сколько условий равновесия необходимо выполнить при измере­нии емкости конденсаторов мостовым методом?

7. Почему нельзя использовать мостовой метод на высоких часто­тах?

8. Какой принцип положен в основу мостового метода?

9. Где применяют метод V—А при измерении параметров R, L, С.

10. На каких частотах используется резонансный метод?

11. Какая формула положена в основу измерения L, С резонансным методом?

12. Индикатор какого типа используется в аналоговых мостах посто­янного и переменного тока?

13. Индикатор какого типа используется в аналоговых измерителях добротности?

14. От чего зависит погрешность измерения параметров мостовым ме­тодом?

15. Какую погрешность измерения параметров дает резонансный ме­тод?