Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.06.2024
Просмотров: 209
Скачиваний: 8
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
6-1 |
О с н о в н ы е д а н н ы е |
4 3 - 1 4 |
|
4 3 - 2 8 |
|
4 3 - 3 0 |
4 3 - 3 2 |
4 3 - 3 9 (с б л о к о м |
||
|
|
Я3<1 — 45) |
|
||||||
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерение частоты |
|
|
|
|
||
Диапазон частот |
1 Г ц -г -1,2 МГц |
10 |
Гц 4 - 2 МГц (си |
10 |
Гц 4 - 540 |
МГц 10 Гц 4 - 3 МГц |
10 Г ц 4 - 100 |
МГц |
|
|
|
нусоидальный) |
(синусоидальный) |
|
50—200 МГц |
|
|||
|
|
0,1 |
Гц 4 -2 МГц (им |
(10 |
Гц — 20 |
МГц |
|
|
|
|
|
пульсный) |
непосредственно, |
до |
|
|
|||
|
|
|
|
80 МГц с делителем, |
|
|
|||
|
|
|
|
до 540 МГц с преобра |
|
|
|||
|
|
|
|
зователем), |
10 |
Гц-4- |
|
|
|
|
|
|
|
4 -8 0 |
МГц |
(импульс |
|
|
|
|
|
|
|
ный) |
|
|
|
|
|
Погрешность из |
5 • 10~7 ± |
1 |
счета |
Равна |
погрешности |
Равна |
погрешности |
Равна |
погрешно |
||||||
мерения |
|
|
|
частоты |
опорного ге |
частоты опорного ге сти частоты опор |
|||||||||
|
|
|
|
нератора |
± |
1 |
счета |
нератора |
;£ |
1 |
счета |
ного |
|
генератора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
± 1 |
счета |
|
|
Нестабильность |
5■ 1СГ8 за |
1 |
ч |
1 • 10_6 |
за |
6 |
месяцев |
3 • 10-8 |
за |
сутки |
1 • 10~° |
за |
сутки |
||
частоты кварцевого |
1 • 10~7 за |
сутки |
|
|
|
|
1.3 • 10-7 за |
15 суток |
|
|
|
|
|||
генератора |
|
|
|
|
|
|
|
4.3 ■10-7 |
за |
6 меся |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цев |
|
|
|
|
|
|
|
Входной сигнал |
0,1 4 - 100 |
В |
(си |
0 ,1 4 -1 0 0 |
(синусои |
100 мВ эфф. (сину |
' o |
-1 |
О О |
CQ |
|||||
|
нусоидальный) |
|
дальный) |
|
|
|
соидальный) |
|
|
|
|
|
|||
|
0,3 4 - 100 |
|
(им |
0,3 4 -100 |
(импульс |
0,3 В (импульс по |
|
|
|
|
|||||
|
пульсный) |
|
|
ный) |
|
|
|
ложительной полярно |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
сти) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 В (импульс от |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
рицательной |
полярно |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
сти) |
|
|
|
|
|
|
|
5 • 10~9 за 1 ч
0,1 4 - ЮО В
Измерение длительности периодов
Диапазон частот, |
10-2 |
1Q5 |
|
10 4 - 105 |
|
(синусои |
||
Ги |
|
|
|
|
|
дальный) |
|
|
|
|
|
|
|
|
10_24 - 10“ (импульс |
||
|
|
|
|
|
|
ный) |
|
|
Погрешность: |
0,3% ± |
1 |
период |
0,3% ± 1 счета (си |
||||
при |
измерении |
частоты |
заполне |
нусоидальный) |
||||
1 периода |
|
ния |
|
|
1 • 10-5 ± |
1 |
счета |
|
при |
измерении |
|
|
|
(импульсный) |
|
||
0,03% |
1 |
период |
0,03% ± |
1 счета (си |
||||
среднего |
из |
10 пе |
частоты заполнения |
нусоидальный) |
||||
риодов |
|
|
о со •I- |
|
|
|
|
|
Входной, |
сигнал, |
оо |
|
0,1 4 - 100 |
|
(синусои |
||
В |
|
|
|
|
|
дальный) |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 4 - 100 |
|
(импульс |
|
|
|
|
|
|
ный) |
|
|
10 4 - 105 |
10~6 Ч- 10—4 |
бг% +0,3% 1 счета
бг% +0,03% 1 счета среднего из л-периода
0 ,5 — 100
Измерение длительности импульсов и интервалов времени
Пределы измере ния, сек
Погрешность из мерения
Входной сигнал Пределы измере ния отношений ча
стот Выдаваемые ча
стоты, Гц
|
1 |
■I- |
|
|
О ел |
О О |
5 ■10-7 j; 1 пери од частоты запол нения
0,3 4 - 100
1 : 1 4 - 10° 1
10"2; 1; 10 Ю2; 103; 104 10»; 10е
10-8 — 102 |
(длитель |
10“5 4 - Ю“3 |
0,1 |
мксЧ-104 |
||
ность импульса) |
|
|
|
|
|
|
10“8— 102 |
(интервал |
|
|
|
|
|
времени) |
|
|
|
|
|
|
Погрешность |
квар |
|
|
|
|
|
цевого генератора ± 1 |
|
|
|
|
||
период частоты запол |
|
|
|
|
||
нения |
|
|
0,5 |
|
|
|
0,5 Ч- 100 " |
1 |
10 |
Гцч- |
|||
1 : 1 4 - 2 - |
10° : |
|
||||
|
|
|
|
4-100МГц/0ч-1МГц |
||
0,1 Ч- 10° |
(декадны |
|
0,1 — 1— 10 — |
|||
ми ступенями) |
|
|
— 100 |
Гц, 1 кГц |
||
|
|
|
|
5 4 - 100 |
МГц |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 6-2 |
|
|
И з м е р я е м ы е в р е м е н |
И з м е р я е м ы е |
А м п л и т у д а |
|
|
Т и п п р и б о р о в |
д л и т е л ь н о с т и |
и з м е р я е м ы х |
П о г р е ш н о с т ь |
||
н ы е и н т е р в а л ы |
|||||
|
и м п у л ь с о в |
с и г н а л о в |
|
||
|
|
|
И2-7
осциллографическин
И2-19
цифровой И2-23
цифровой
Литература
0,2 -4- 3000 |
нс |
|
5 4 -5 0 |
В |
4 • 10~2/ + |
0,05 с |
|||
|
|
|
|
|
|
(0,2 4 - 100 |
нс) |
||
|
|
|
|
|
|
5-10-2/ |
|
||
|
|
|
|
|
|
(100 4-3000 |
нс) |
||
|
О |
О |
О п |
2 нс 4 - 10 с |
0,2 4 - 1 |
В |
5 ■10-6/ |
± |
1 |
счета |
Периоды — |
|
|
|
10-4 Т |
± |
1 счета |
|||
1 |
мкс 4 - 1 |
с, |
|
|
|
||||
среднее значение |
|
|
|
|
|
|
|
||
периодов — |
|
|
|
|
|
|
|
||
1 мкс— 1 |
мс, |
|
|
|
|
|
|
|
|
частоты —
20 Гц — 10 Мгц
В а л и т о в |
Р. А., С р е т е н с к и й |
В. Н. |
Радиотехнические измерения. |
||
«Советское радио», 1970. |
|
|
|
«Энергия», 1969. |
|
М и р с к и й |
Г. Я- Радиоэлектронные измерения. |
||||
Радноизмерительные приборы. |
Каталог — проспект. |
ВНИИТЭИР, 1971, 1972. |
|||
Р е х и н Е. |
И., К у р а ш о в |
А. А., |
Ч е р н о в |
И. |
С. Измерение интервалов |
времени в экспериментальной физике. Атомиздат, 1967.
Справочник по радиоэлектронике. Под ред. Куликовского А. А. Т. 2. «Энер гия», 1968=
Глава 7
ИЗМЕРЕНИЕ УГЛА СДВИГА Ф А З
§ 7-1. Методы измерения
Измерение угла сдвига на промышленной частоте, колебаниями напряжений
фаз tp между напряжением и током нагрузки разности фаз ф между двумя гармоническими иг и и.г одинаковой частоты:
“i = Uл sin (со/-!-%); |
|
гс2 =/Уи2 sin (со/-|-ф2); |
(7-1) |
Ф = Фх- Ф з.
входным и выходным напряжениями любого четырехполюсника (уси лителя, фильтра, трансформатора, устройства автоматики и др.) в заданном диапазоне частот, а также определение зависимости изме нения фазы от частоты широко применяются в радиоэлектронике.
Методы измерения угла сдвига фаз зависят от диапазона частот, уровня, формы сигнала и требуемой точности измерения. На промыш ленной частоте измерение угла/сдвига фаз ср между напряжением U и током нагрузки I осуществляют косвенным методом с помощью трех приборов — вольтметра, амперметра и ваттметра; <р определяется так:
cp= arccos^-. |
(7-2) |
Точность этого метода невысока из-за методической погрешности, вызванной собственным потреблением энергии приборами.
На промышленной частоте и на частотах от нескольких десятков герц до 6—8 кГц при измерении угла сдвига фаз применяют также методы непосредственной оценки, используя логометрические фазо метры электродинамической и электромагнитной системы. Необходимо отметить, что использование последних рекомендуется при больших уровнях синусоидального сигнала и сопряжено с большим потребле нием энергии и невысокой точностью (5—10%).
Вшироком диапазоне частот в маломощных цепях при грубых из мерениях применяют осциллографические методы, а при более точных измерениях — компенсационный метод с калиброванным фазовращате лем и электронным осциллографом в качестве индикатора равенства фаз.
Вдиапазоне частот от нескольких герц до десятков мегагерц при точных измерениях используют электронные и электронносчетные методы измерения сдвига фаз (их применение рекомендуется при раз личных формах и малых уровнях сигнала и сопряжено с малым по треблением энергии).
§7-2. Метод непосредственного измерения угла
сдвига фаз
Непосредственное измерение угла сдвига фаз осуществляют с по мощью электродинамических, ферродинамических и электромагнитных фазометров (как показывающих, так и самопишущих) с логометриче ским механизмом (см. § 2-2). Схема включения электродинамического
145
фазометра и соответствующая ей векторная диаграмма представлены соответственно на рис. 7-1, я, б.
Моменты Мвр и М пр, направленные навстречу друг другу, соответ
|
ственно равны: |
|
|
|
|
М ^ к г И г cos ( О , ) |
^ ; |
||
|
|
|
|
(7-3) |
|
Мпр= £ 2/ / 2С 08(/~/2) ^ . |
|||
|
|
|
|
(7-4) |
|
При установившемся поло |
|||
|
жении |
подвижной |
части |
|
|
М„р = УИпр или |
|
|
|
Рис. 7-1. Схема и векторная диаграмма электро |
У Л |
cos (ф — ф) |
_ доЖ г/да |
|
динамического фазометра |
кг ] U cos (р |
— даЖ х/да ’ |
||
|
|
|
|
(7-5) |
Если I\ — (7/Zj и / 2 == U/г2, то положение подвижной части фазо
метра, определяемое углом а, будет функцией угла ср |
и не зависит |
ни от тока нагрузки, ни от напряжения сети, т. е. |
|
а = / 7 (ср). |
(7-6) |
§ 7-3. Осциллографические методы измерения угла |
сдвига фаз |
К осциллографическим методам измерения угла сдвига фаз относят методы линейной развертки, эллипса и круговой развертки.
Метод линейной развертки. Этот метод позволяет наблюдать на экране двухлучевого или однолучевого осциллографа одновременно
два исследуемых |
напряжения: иг и и2. |
|
|
|
||
При измерении с помощью однолучевого |
|
|
|
|||
осциллографа |
напряжения |
их и и2 по |
/Ч/"Г^ |
|
||
дают через электронный коммутатор на |
|
|||||
вертикально |
отклоняющие |
пластины |
/ |
4 \ |
7 ^ т |
|
ЭЛТ. На горизонтально отклоняющие |
-------Г Г — |
|||||
пластины трубки подают развертываю |
|
W |
|
|||
щее напряжение, синхронизированное с |
- |
' |
||||
частотой исследуемых напряжений (ча |
Рис. 7-2. Осциллограммы иссле |
|||||
стота коммутации должна быть значи |
дуемых |
напряжений |
||||
тельно больше |
частоты исследуемых |
|
|
|
||
напряжений). На экране (рис. 7-2) получатся штриховые изображения напряжений иг и ц2 (луч поочередно вычерчивает отдельные участки
исследуемых кривых). По измеренным в масштабе отрезкам ab |
и ас |
вычисляется |
(7-7) |
ф = (ab/ac) 360°. |
Причинами погрешности измерений в данном случае являются смещение горизонтальной' оси; неточность измерения отрезков ab и ас; толщина светового луча.
.146