6.5 Контрольні запитання

Для допуску:

1. Що таке модуляція? Які види модуляції ви знаєте?

2. Назвіть основні параметри АМ сигналу.

3. Як виглядає модулометр?

4. Як виглядає спектр АМ сигналу? Осцилограмма?

5. В який орієнтовних діапазонах несучих і модулюючих частот працює установка К2-34?

6. Який параметр АМ сигналу є інформативним?

Для захисту:

1. Намалюйте спрощену структурну схему первинного еталона коефіцієнта АМ.

2. Який метод використовується для передачі розміру одиниці від первинного еталона робочому (установці К2-34)?

3. Який метод використовується в первинному еталоні для калібрування коефіцієнта АМ?

4. За принципом побудови первинний еталон коефіцієнта АМ є мірою чи вимірювачем КАМ? А установка К2-34?

5. На якому принципі працює модулометр ?

6. Назвіть основні складові НСП первинного еталона КАМ.

4.Лабораторна робота №4.Державний первинний еталон одиниці електричної напруги високої частоти

Мета: Знайомство з принципом побудови і структурною схемою первинного еталона одиниці електричної напруги високої частоти, а також методикою повірки(калібрування) компенсаційних вольтметрів в діапазоні частот 30-1000мГц.

4.1 Методичні вказівки з організіції самостійної роботи

4.1.1 Завдання до самостійної роботи

Програма самостійної роботи включає знайомство з основними методами відтворення(точного вимірювання) змінної напруги, вивчення метода теплового компарування і шляхів його апаратурної реалізації в різних частотних діапазонах.

Студенти також повинні ознайомитись з принципом побудови державного первинного еталона електричної напруги високої частоти, його метрологічними характеристиками і вимірювальними процедурами, які виконуються на еталоні. Основні відомості про еталон наводяться нижче.

4.1.2 Основні методи точного вимірювання (відтворення) напруги змінного струму

Існує кілька методів точного вимірювання СКЗ змінної напруги U_ск. Перший ґрунтується на дискретизації сигналу, вимірюванні миттєвих значень з наступною цифровою обробкою й обчисленні СКЗ. У цьому напрямку в останні роки досягнуто високі результати навіть у серійних приладах, наприклад, у HP3458A (фірма “Hewlett-Packard”, США), де найменша похибка не перевищує 0,01%.

Другий, придатний для чисто гармонічного чи іншого сигналу з точно відомою формою, полягає у вимірюванні амплітуди змінної напруги U_m і наступному перерахуванні в СКЗ. Цей спосіб застосовується в компенсаційних вольтметрах, де в припущенні синусоїдальності напруги обчислюється СКЗ за формулою

.

Третій базується на компаруванні теплових енергій (потужностей) при поданні на термоперетворювач вимірюваної змінної і відомої постійної напруг.

Перші два способи мають ряд відомих недоліків і характерних джерел похибок, що обмежують їхню точність і можливості використання в еталонних засобах, тому найбільше поширення для точних вимірювань параметрів інтенсивності випромінювання будь-якого типу одержав метод теплового компарування. Відповідно до закону збереження енергії при повному поглинанні однакові кількості виділеного тепла відповідають однаковим енергіям незалежно від виду чи частоти випромінювання. На основі цього закону порівнюється енергія змінного струму з енергією постійного струму. Метод забезпечує єдність одиниць напруги (струму, потужності) при різних довжинах хвиль і їх прив'язку до тих же одиниць на постійному струмі, де вони визначаються з найвищою точністю.

У спрощеному вигляді структурну схему еталона, побудованого на цьому методі, можна подати у вигляді, наведеному на рис. 1. На еталонний термоперетворювач (ТП) почергово подається змінна напруга, яку треба виміряти і постійна напруга, значення якої може бути встановлене (виміряне) з необхідною точністю (наприклад, шляхом зв’язку з еталоном на ефекті Джозефсона).

При подачі на вхід ТП змінної напруги (перемикач П в положенні 1) фіксується термо-ЕРС на його виході, пропорційна . Потім на вхід ТП подається постійна напруга і регулюється її рівень до одержання термо-ЕРС на виході ТП, рівної . Тоді = . Термо-ЕРС і напруга вимірюються, як правило, компенсаційним методом за допомогою відповідних пристроїв, що входять до складу еталона (міри ЕРС, потенціометра, подільника напруги).

Рисунок 1 - Спрощена структурна схема еталона змінної напруги, заснованого на методі теплового компарування

Діапазон частот, у якому створюють еталони одиниці змінної напруги, становить від одиниць герц до 2-3 ГГц (вище цих частот вимірюють потужність). І хоча в усьому діапазоні цих частот використовується метод теплового компарування, його апаратурна реалізація в різних частотних піддіапазонах суттєво відрізняється. Так, у більшості еталонів у діапазоні до ~ 100 кГц використовуються багатоелементні термопари, на більш високих частотах і приблизно до 30 МГц найкращі результати одержано з використанням одноелементних вакуумних безконтактних термоперетворювачів (ТВБ). Вище 30 МГц застосовуються, як правило, терморезистори – болометри, термістори, які змінюють свій електричний опір при нагріванні. Одним з варіантів реалізації методу теплового компарування у ВЧ-діапазоні є використання в якості навантаження ТП безреактивного резистора (рис. 2). Існує також варіант методу теплового компарування, який полягає у вимірюванні ВЧ-потужності на відомому імпедансі і обчисленні ВЧ-напруги.