Файл: Шумилин Н.П. Специальные измерения в проводной связи учебник.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 172

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Широко применяется также (особенно для <fv/fx> 8, когда отсчет кратности по фигуре Лиссажу становится затруднительным) осциллографическое сопоставление частот с помощью круговой развертки. Напряжения об­ разцовой частоты /о подаются на входы у и х осцилло­ графа таким образом, чтобы они были сдвинуты по фа­ зе на л/2 (см. задачу № 167). Получив при этом на эк­ ране окружность, подают напряжение измеряемой ча­ стоты (fх > fо) на модулятор электроннолучевой трубки. При отношении частот, выражающемся целым числом, на экране получится изображение вида, показанного на рис. 11.6. Число черточек пунктира равно соотношению

Ufo.

При измерении высоких частот (>50 кГц) широко используют метод нулевых биений, как, например, в ге­ теродинном волномере (рис. 11.7). Напряжение образ-

Ріис. 11.7. Упрощенная

Рис. 11.8.

Сопоставление

схема гетеродинного вол­

частот с

помощью аку­

номера

стических биений

новой частоты, вырабатываемое широкодиапазонным ге­

нератором

с плавным

изменением частоты

ПГ,

посту­

 

 

 

 

СМ

одновременно с напряжением(f0—fxиз­

пает на смеситель fx-

 

меряемойfx fo),частоты

 

На выходе смесителя в числе про­

чих образуется напряжение разностной частоты

 

или

—

 

которое

 

после усилителя низкой частоты

У Н Ч

поступает на телефон. Если, регулируя значение ча­

стоты

fo,

добиться, чтобы разностная частота стала близ­

ка к

fx—fo■нулю (ниже 16 Гц, т. е. ниже пределаfx ~ f o

частот, вос­

принимаемых системой ухо—телефон), то можно при­

нять

 

 

Такое

совпадение частот

(«нулевые

биения») замечается по исчезновению звука в телефо­ не. Необходимо только, чтобы звук исчез, не повышаясь по тону (разность частот, превышающая 16 кГц, также не слышима), а понижаясь, при этом изменение часто­ ты /о в обе стороны от найденного значения вызовет появление в телефоне басовых нот.

234

Для повышения точности измерений в гетеродинных волномерах предусматривается калибровочный генера­ тор с кварцевой стабилизацией частоты (КГ)- Измере­ ния производятся только для таких частот, которые ори­

ентировочно известны ПГ(иначе).

легко ошибиться, получив

нулевые биения с какой-то гармоникой измеряемой ча­

стоты или генератора

Поэтому предварительно ча­

стота

П Г

(или ее гармоника,

близкая по своему значе­

нию к измеряемой частоте)

с помощью конденсатора С к

проверяется по опорной частоте, выдаваемой кварцевым генератором. Таким образом, погрешность частоты ПГ в нужной области частот (и перед самым измерением) де­ лается пренебрежимо малой, и точность измерения ча­

стоты существенно повышается.

частоты

fx

производит­

 

Отсчет

найденного

значения

 

ся по градуировочной книге волномераПГ.

, где указаны зна­

чения частот, соответствующих отсчетным точкам емко­

сти конденсатора С 0 контура

 

В этойКже книге на­

ходятся

и значения

этой

емкости,

соответствующие

опорным

частотам для

проверки

ПГ

по

 

Г

(см. зада­

чу № 169).

 

 

 

 

10 f 0кГц) можно

 

==ffxЧастоты звукового диапазона (до

проверять методом акустических биений (рис. 11.8). Приfx

/о

в телефоне слышен

звук

 

частоты

 

постоянной

громкости. Если же частота /0 отличается от частоты на несколько герц, то тон звука в телефоне практически не изменится, но появятся максимумы и минимумы гром­ кости («завывания»), обусловленные сдвигом фаз нап­

ряженийfx),

, поступающих от генераторов. Добившись

уст­

ранения этих экстремумов (следующих с частотой

/0—

—

можно считать /0= Д

с погрешностью не ±16 Гц,

как

при

нулевых биениях,

а с погрешностью ±0,5 Гц.

Совмещая способ акустических биений с методом нуле­ вых биений (для чего к гетеродинному волномеру сле: дует присоединить генератор с образцовой частотой, например, 1000 Гц), можно на порядок уменьшить по­ грешность измерений высоких частот.

11.6. Стандарт частоты и его использование для точных измерений

Во многих случаях измерение частоты'электрических колебаний требуется произвести с максималь­ но достижимой точностью. Если ранее в качестве этало­ на частоты рассматривалось время, контролируемое с астрономической точностью, то в последние годы оказа­

235

лось возможным, используя молекулярные резонансы и спектры поглощения .некоторых веществ (например, па­ ров цезия), получить отсчеты частоты с погрешностью, в десятки раз меньшей, чем при астрономической точно­ сти измерения времени (до ІО-9 и менее). Такого рода эталоны частоты применяются для физических измере­ ний и контроля технических эталонов частоты, нередко называемых стандартами частоты, погрешность которых в зависимости от разряда бывает ІО-7, ІО-6, ІО-5.

Основным блоком стандарта частоты (как и во мно­ гих других приборах, где требуется высокая точность измерений) служит генератор с кварцевой стабилиза­ цией КГ, высокая точность частоты которого обеспечена также и температурной стабилизацией.

Используя ряд точных делителей и умножителей ча­ стоты, аналогично рис. 8.7 на выходе прибора можно получить серию опорных частот высокой точности и ста­ бильности.

Частоты }х, значения которых не могут быть непо­ средственно сопоставлены с опорными частотами, имею­ щимися на выходе стандарта частоты, измеряются со значительной точностью путем применения вспомога­ тельного генератора В Г (рис. 11.9). Установив на нем

Рис. 11.9. Схема измерения частоты с помощью стандарта частоты <и вспомогательного генератора

ближайшую к измеряемой частоту /вг, контроль кото­

рой доступен

по стандарту, проверяют

ее, сопоставляя

с ней частоту

стандарта с помощью осциллографа. Далееfx

проверенная

по стандарту частота / вг

вспомогательно­

го генератора используется для проверки частоты

ге­

теродинным методом. На смеситель СМЧ.

подаются часто­

fx.

Разностная частота /р после фильтрации и

ты і/вг и I

усиления измеряется частотомером

Если даже

по­

следний имеет существенную погрешность, то абсолют­ ная погрешность измерения разностной частоты прак­ тически окажется равной абсолютной погрешности кон­ троля частоты /вг ■ Отнеся эту абсолютную погрешность к значению измеряемой частоты fx, получим относитель­ ную погрешность измерений значительно уменьшившей­ ся (см. задачу № 170).

2 3 6

ЗА Д А Ч И

160.Найти расчетную формулу для .определения частоты по схе­

ме рис. 11.10 при г <7?г и Л , ; С3 = С4; Л з = Л і -

161.Для схемы рис. 11.10 определить величины .емкостей Сз и Сі при максимальных значениях 7?3=./?4= 2 кОм; Лі = 2Лг=5кОы для

двух диапазонов

измерений: I — 100— 1000

Гц;

II — 800—8000 Гц.

162. В схеме рис. 11Л в качестве ин­

 

 

дикатора иопользоваи

магнитоэлектриче­

 

 

ский прибор на 200 мкА і(100 делений)

 

 

класса точности 0,5. Пределы измерений

 

 

частотомера

0,1;

0,5;

2,5;

12,5;

25;

100

 

 

кГц. а) Каковы величины

(изменяемой

 

 

ступенчато) емкости С для каждого из

 

 

пределов,

если

напряжение

источника

 

 

анодного

питания

лампы

100 В

и

 

 

11г= 20 В;

'б) Если дополнительная

пог­

 

 

решность

магнитоэлектрического

прибо­

 

 

ра для всех частот «е превышает 1%,

 

 

то какой может быть предельная пог­

 

 

решность

измерения

частоты 50;

400;

85;

100 кГц; в) Как из­

1500; 2500

Гц, 3;

8,5;

12,5;

15;

25; 32,5; 55;

менится эта погрешность, если измерения произвести не в нужном диапазоне частот, а в соседнем.

163. Каковы пределы измерений частоты по .схеме рис. 11.2 при емкости С, меняющейся от Сі до Сі .и индуктивности А?

 

 

а)

б)

в)

г)

д)

е)

Сі,

пФ

10

10

1000

10

103

ІО3

С2,

пФ

100

1000

ІО6

10«

10«

10«

I ,

мГ

1

1

10

5

100

20

164. іКакой длине волны соответствуют значения емкости С в

схеме рис. 11.3, если индуктивность катушки А?

 

 

а)

б)

в)

г)

д )

е)

С,

пФ

120

185

1150

2200

80

245

L,

мкГ

500

200

100

500

200

100

165. Почему в цифровых измерителях частоты при измерениях

низких частот предпочитают контролировать не число колебаний, а период колебаний?

166. Определить соотношение частот fvffx для фигур Лиссажу,

представленных на рис. 11.11.

237

167. Составить схему включении осциллографа для получения

круговой развертки: а) когда источник образцовой частоты /0 имеет

ff)

В)

в)

8)

д)

О О

ООО

1

С

№

 

 

 

 

и)

 

к)

л)

м)

 

Ö00OQ

 

У

Рис. 1І.І1

е) ж)

S ~

Н)

0)

000

г

3)

е

п)

ос

симметричный выход; б) когда один -из выходных зажимов источ­ ника заземлен; в) определить для обеих схем величины К т С при

f0= 100;

500; 1000; 5000; ІО4; 2 -ІО1; б -ІО4; ІО5

Гц.

 

168.

Каким длинам волн соответствуют определенные с помощью

гетеродинного волномера частоты: 141,3;

874,2;

1161,2; 3786,4;

9865,7 кГц?

точки

для предвари­

169.

В гетеродинном волномере опорные

тельной проверки плавного генератора (ПГ) по кварцевому (КГ) образованы за счет использования различных гармоник ПГ и неко­ торых гармоник КГ, имеющихся на выходе смесителя. Основная ча­ стота КГ 1 МГц. Если частоты опорных точек .125,00; .142,86; 173,91; 178,57; 133,33; 200,00 кІГц, то какие гармоники КГ и ПГ использу­ ются для получения нулевых биений на этих частотах?

170. При измерениях по схеме 11.9 использовался конденсатор­

ный частотомер с погрешностью ±1% от предельного значения по шкале (ГоР, Гц). Погрешность стандарта частоты ІО-7 (.рис. 11.12).

1) Определить предельные абсолютную и относительную погрешности измерений частот fx, Гц;

 

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

/*

75

350

6 300

78 200

196 400

90

440

5 850

Гпр

100

100

1 000

10«

10«

100

100

103

2) Сравните полученную относительную погрешность измерения частоты fx с относительной погрешностью замера, произведенного

Рис. іИ.12

конденсаторным частотомером; 3) В каких случаях измерения ча­ стоты fx непосредственно конденсаторным частотомером дало бы

не меньшую точность?

Смотрите также файлы