Домашнее задание

1. По приведенному в настоящем сборнике описанию изучите правила работы с измерителем добротности при прямых и косвенных измерениях. Разберитесь в схеме измерителя добротности и принципе его действия, изучив ([1], с. 52–62, 247–249, 254–259).

2. Впишите в протокол отчета рабочие соотношения для определения искомых величин в соответствии с лабораторным заданием (пп. 3 – 7).

3. Выведите соотношения, используемые при косвенных измерениях величин L_Э, L, С₀, С_Х и R_Х, а также для определения погрешностей измерения этих величин.

4. Ответьте на контрольные вопросы.

Лабораторное задание

1. Включите измеритель добротности и цифровой частотомер. Время прогрева приборов 30 мин. При измерении частот выход генератора измерителя добротности подключается к входу «Б» частотомера. Впишите в отчет нормальные и рабочие условия эксплуатации средств измерений, их основную и дополнительную погрешности. Запишите показания термометра. Получите у лаборанта исследуемые катушку индуктивности, конденсатор и резистор.

Измерение параметров катушки индуктивности

2. Подключите катушку к клеммам «L_Х» и измерьте ее эквивалентную добротность на частоте 32 МГц. Определите по паспортным данным погрешность измерения и запишите результат измерения.

3. Измерьте на частоте 32 МГц эквивалентное значение индуктивности катушки L_Э прямым и косвенным методами (см. описание измерительной установки и методики измерений в данной лабораторной работе). Проведите оценку погрешности косвенного измерения L_Э. Запишите результаты измерений. Сравните их и сделайте выводы.

4. Методом косвенных измерений определите действительное значение индуктивности L и собственную емкость С₀ катушки. Настройка контура в резонанс производится на двух частотах 32 и 48 МГц с тем, чтобы обе частоты находились в пределах одного поддиапазона перестройки генератора измерителя добротности. Запишите значения С₁, С₂, Q₁ и Q₂. Рассчитайте значения L и С₀ и погрешности их измерений. Запишите результаты измерений.

5. Используя результаты измерений, полученные в пп. 3 и 4, проведите контрольный расчет действительного значения индуктивности по формуле L = L_Э(1 – С₀/С₁). Сравните это значение со значением, полученным в п. 4.

Измерение емкости конденсатора

6. Проведите косвенное измерение емкости конденсатора С_Х на частоте 32 МГц. Рассчитайте погрешность измерений. Запишите результат измерения. (После измерения отключите конденсатор С_Х).

Измерение активного сопротивления резистора

7. Измерьте сопротивление резистора R_Х на частоте 32 МГц двумя методами:

а) методом прямых измерений добротности контура;

б) методом вариации частоты генератора измерителя добротности (измерения частот цифровым частотомером проводить при Т_изм = 10 с).

Рассчитайте погрешность измерения сопротивления резистора во втором случае. Запишите результаты измерений, сравните их и сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Расскажите о работе измерителя добротности Е4–11, принципе его действия и назначении отдельных узлов схемы.

2. Какое свойство последовательного контура используют, когда в измерителе добротности Е4–11 шкалу вольтметра, измеряющего напряжение на образцовом конденсаторе, градуируют в значениях добротности?

3. Каким образом производится прямое измерение значения эквивалентной индуктивности L_Э и почему погрешность такого измерения не аттестуется в паспорте прибора?

4. В чем различие эквивалентной и действительной индуктивностей по их физической сущности? Получите соотношение, связывающее значение L_Э со значениями L и С₀.

5. Как производится измерение действительного значения индуктивности и собственной емкости катушки? Как определяются погрешности таких измерений? Как зависят погрешности измерений от соотношения частот f₁ и f₂?

6. Как проводится косвенное измерение емкости конденсатора? Как определяется погрешность измерения?

7. Как проводятся измерения активной составляющей резистора на высокой частоте с помощью измерителя добротности? Почему при этом следует производить косвенные измерения добротности?

8. Как подсчитать погрешность измерения сопротивления резистора при косвенных измерениях добротности методом вариации частоты?