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: 156
Скачиваний: 7
ряемую катушку с индуктивностью Lx и активным сопротивлением Rx включают в первое плечо. Переменный резистор присоединяют параллельно к образцовой емкости С4. Используя условие равновесия мостовой схемы переменного тока (2-51), получим
(Rx + jaLx) i/Ri+jaCi - RzRs- |
(8-28) |
Отсюда |
|
активное сопротивление |
|
Rx = Rz (Ra/Rdi |
(8-29) |
индуктивность |
(8-30) |
Lx = RoRaC,. |
|
Добротность катушки |
|
Q= (a>Lx)/Rx = юС4Я4. |
(8-31) |
Для измерения индуктивностей катушек с добротностью более 30 применяют схему последовательного соединения резистора R:l и образ цовой емкости С4 (рис. 8-12). Условия равновесия мостовой схемы при этом следующие:
- откуда |
(Rx ~Ь j(i>Lx) (R4 |
//(0С4) = R2R3, |
(8-32) |
||||
RxRt-\-Lx/Ci = RzRa', |
) |
|
|||||
|
|
(8-33) |
|||||
|
|
a)LxRi = Rx/(®Ci). |
|
j |
|||
|
|
|
|
||||
|
Из совместного |
решения уравнений |
(8-33), следует, что актив |
||||
ное |
сопротивление |
|
|
|
|
|
|
|
|
/?Л.= (ш2С ^ 2^ 4 )/[ Н - ( « С 4а д . |
(8-34) |
||||
|
Индуктивность |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rx — (RzRsCiJ/l1 + (соС4/?4)2]. |
(8-35) |
||||
|
Добротность катушки |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q = (aLx)lRx = |
1/tg б = |
1/(<оС4/?4), |
(8-36) |
||
где |
tg б —тангенс |
угла потерь. |
|
|
|
|
|
Отсюда |
Rx = (cD2q /? 2tf3/?4)/(i + |
1/Q2); |
(8-37) |
||||
|
|
||||||
|
|
L, = (7?2/?3C4)/(1 + |
1/Q2). |
(8-38) |
|||
|
Для катушек с высокой добротностью отношение |
1/Q2 незначи |
|||||
тельно по сравнению с единицей, поэтому |
|
|
|||||
|
|
R x^tfC lR tR tR i, |
. |
(8-39) |
|||
|
|
Lx к* RzR-sCJl 1 + |
(соС4/?4)2]. |
(8-40). |
|||
|
Мостовые схемы, показанные |
на |
рис. |
8:11 и 8-12, |
используют в |
схеме универсального моста типа Е12-4. Измерения осуществляют на частоте 100 и 1000 Гц.
161
При измерении сопротивлений на постоянном токе индикатором равновесия служит магнитоэлектрический прибор, чувствительность которого регулируют; при измерении же сопротивлений на пере менном токе, индуктивностей и емкостей равновесие мостовой схемы устанавливают с помощью электронного индикатора, который выполнен по схеме усилитель — детектор мостиковый (см. § 3.3). Усилитель индикатора четырехкаскадный полупроводниковый, его первый каскад • выполнен по схеме эмиттерного повторителя и обеспечивает входное сопротивление 150 ч- 200 кОм. Кроме автоматической индикатор имеет ручную регулировку чувствительности.
Измерение индуктивности куметром. Измеряемая |
катушка |
Lx, |
|||
Rx подключается к зажимам 1—/' |
куметра (см. рис. 8-5), |
и контур Lx, |
|||
Rx, С0 настраивают в резонанс |
на частоту /0. |
По величинам |
/0, |
С0 |
|
и Q определяют величину искомой индуктивности: |
|
|
|
||
Lv= l/(4 n ’~ftC0) |
|
|
(8-41) |
||
и сопротивления: |
|
|
|
|
|
Rx — V(2nf0CoQ). |
|
|
(8-42) |
||
§ 8-4. Измерение емкости |
|
|
|
|
|
Измерение емкости мостовыми схемами |
переменного |
тока |
(рис. 8-13). Исследуемый конденсатор, представленный последователь
ной схемой RXf Сх, включают в первое плечо. |
Образцовую емкость С3 |
||||
|
соединяют последовательно с |
резистором |
|||
|
R3. Условие равновесия моста при измере |
||||
|
нии емкости |
следующее: |
|
||
|
[Rx + 1/(/соС,)] R, = R, [Я3 + |
1/(/соС3)], |
|||
|
откуда |
|
|
(8-43) |
|
|
|
|
|
||
|
измеряемая емкость |
|
|||
|
|
С, = С3 (/?„//?,), |
(8-44) |
||
|
сопротивление потерь в последователь |
||||
|
ной схеме замещения |
|
|||
Рис. 8-13. Схема моста для |
Rx^R-ARa/R*)- |
(8-45) |
|||
вместо |
Rx измеряют тангенс |
||||
измерения емкости |
Обычно |
||||
либо добротность Q = |
угла потерь |
tgS = |
сoCxRx в конденсаторе |
||
l/tg 6 . Подставив в выражение tg б значения |
|||||
Rx и Сх, получают |
tg б = сoCxRx = соR3C3. |
|
(8-46) |
||
|
|
Из выражений (8-44) для Сх и (8-46) для tg б видно, что при уравнове шивании моста резисторами R3 и R4 получается раздельный отсчет по измеряемым емкости Сх и тангенсу угла потерь tg б. При этом рези стор R:i градуируют в единицах емкости, а резистор R3 — в значе ниях tg б.
162
С более высокой точностью емкость конденсаторов в пределах 0,001 -т- 1000 пФ рекомендуется измерять с помощью трансформатор ных мостов (см. § 2.3; § 9.3).
Измерение емкости куметром. Измерение емкости конденсаторов в пределах 10 -ь 600 пФ с добротностью 5 -ь 1200 на высоких часто тах 50 кГц -н 250 МГц можно осуществить с помощью куметра. Методика измерения Cv такая же, как и при резонансном методе
(см. § 8.4).
Если измеряемая емкость меньше образцовой, то Сх подключают к зажимам 2—2' (см. рис. 8-5), т. е. параллельно С0, и вычисляют по формуле Сх = Со1 — Со2.
Если измеряемая емкость больше образцовой, то Сх включают последовательно С0 и в этом случае Сх — (Со2 -Со1)/(Со2 — Со1).
Измерение емкости методом емкостно-омического делителя. Наряду с мостовыми и резонансными методами при измерении емкости полу проводниковых диодов наибольшее рас пространение получил метод емкостно омического делителя.При всех методах измерения определяют суммарную ем кость и перехода и корпуса: Сд = Сп + + Ск. Вольтфарадная характеристика диода является криволинейной, поэтому степень точности измерения емкости определяется точностью задания рабочей точки (напряжения смещения), в кото рой измеряется емкость, и точностью измерения переменного напряжения,
при помощи которого осуществляется это измерение. Схема измерения дана на рис. 8-14.
При напряжении смещения U на диоде менее 1 В амплитуда пере менного сигнала, задаваемого генератором высокой частоты ГВЧ, UMне должна превышать 50 мВ. Если частоту измерения / выбрать таким образом, чтобы ток в цепи определялся бы реактивным сопро тивлением емкости 1/(2я/Сд), то напряжение на резисторе R„ будет
пропорционально величине емкости Сд, т. е. (Уд = \U№aCJ\f2] Rn. Установив вместо измеряемого диода эталонный конденсатор С9, можно отградуировать ламповый вольтметр, измеряющий напряжение на нагрузке Ra в единицах емкости, тогда значение измеряемой ем кости
|
Сл = Св(ил/и э), |
(8-47) |
где |
UB— напряжение на резисторе Ru при |
включении соответ |
ственно диода емкостью Сд и эталонного конденсатора Сэ. Частота измерения равна нескольким мегагерцам.
Ниже приведены таблицы, в которых представлены технические
данные |
измерителей |
сопротивлений |
(табл. 8-1), индуктивностей |
|
(табл. |
|
8-2), емкостей |
(табл. 8-3) и |
универсальных измерителей |
(табл. |
8-4), |
|
|
163
Т ип прибора
Е6-12
Е6-4А
Е6-10
ЕК6-7
ЕК6-11
Е6-14
Тип
прибора
ЕЗ-2 (Е7-2)
ЕЗ-З (Е7-3)
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
8-1 |
|||
Пределы измерения |
|
Шпалы |
Погрешность измере |
|||||||||
|
|
ния, % к номиналу |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
шкалы |
|
|
||
|
|
Пр](боры стрелочные |
|
|
|
|
|
|
||||
0,1 МОм ч- 10 |
Ом |
1 - 3 — 1 0 - 3 0 - |
|
3 |
|
|
|
|||||
|
|
|
— 100—300 МОм |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1 - з — io |
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Ом 4 - 200 МОм |
3 |
Ом — 3 |
МОм, |
|
1,5 |
|
|
||||
|
|
|
|
1—200 МОм |
|
|
|
|
|
|
||
10 Ом ч- 1000 МОм |
|
100—300 |
Ом, |
|
2,5 (до 10 МОм) |
|||||||
|
|
|
1—3— 10—30— |
|
||||||||
|
|
|
— 100—300 кОм |
|
4 (до 1000 МОм) |
|||||||
|
|
|
1—3— 10—30— 100— |
|||||||||
|
|
|
■- 3 0 0 - 1 0 0 0 МОм |
|
4 (до 1 ТОм) |
|
||||||
10 |
МОм Ч- 105 том |
|
10 -100 ТОм, |
|
|
|||||||
|
|
|
|
1-105 ХОм |
|
6 (до 103 ТОм) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
10 (до IO3 хОм) |
||||
/_ |
10"14 Ч- 10"’ |
А |
|
|
|
|
6(10-к>ч- 10~I4 А) |
|||||
U _ 10 мв ч- 10 |
В |
|
|
|
|
|
4 (10-7 4 - |
10-ю А) |
||||
30— 100—300 МОм |
2,5 |
|
|
|||||||||
30 МОм Ч- 1000 ТОм |
6 (до |
1 ГОм) |
|
|||||||||
|
|
|
|
1—3— 10—30— |
|
|
||||||
|
|
|
— 100—300 ГОм |
|
10 (до 1000 ТОм) |
|||||||
|
|
|
1—3— 10—30— |
|
||||||||
|
|
|
— 100—300 ТОм |
|
10 (до 3 • IO-" |
А) |
||||||
/ |
10-12 Ч- 3 • 10“’ А |
3 0 0 -1 0 0 —3 0 - |
|
|||||||||
|
|
|
— 10—3 - 1 нА |
|
6 (до 3 • 10"’ |
А) |
||||||
|
|
|
3 0 0 - 1 0 0 - 3 0 - 1 0 - 3 |
пА |
||||||||
10 кОм ч- 10» хОм |
|
|
|
|
|
4 (10’ ч- |
Ю12 Ом); |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
6(101*4- IO» ом) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
10(104 4 - 101° Ом) |
|||||
|
0,001 Ч- 10 В |
|
|
|
|
|
|
2,5 |
|
А); |
||
|
IQ-» _л_ ю-7 а |
|
|
|
|
4(10 -1 * 4 -1 0 -’ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
6 (1 0 -и ч - 10-1* А) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
8 |
|||
|
Пределы измерения |
|
Частота изме |
Погрешность измерения |
||||||||
|
|
|
|
рении, кГц |
|
|
|
|
|
|
||
L 10 |
мкГн 4 - 1 Гн |
|
|
1000 |
|
0 ,0 1 /.+ 0,03 |
мкГн |
|
||||
(без подмагничивания) |
|
|
|
(для L 1 |
• 10-5 4 - |
1 |
• 10-1 Гн) |
|||||
|
|
|
|
|
|
0,002/. (для L 1 • IO"4 -f-1 |
Гн) |
|||||
R 0 4 - 100 Ом |
|
|
|
|
|
0,02/?+ 0,02 |
Ом |
|
|
|||
(для L 10 мкГн-т- 10 мГн) |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
(для R до 1 Ом) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0,02 ■Д + 0,1 |
Ом |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
(для R 1 4 -1 0 |
Ом) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0,02 -R + 1 |
Ом |
|
|
||
Q 1,5 4-100 |
|
|
|
|
|
(для R 10 4 - |
ЮО Ом) |
|||||
|
|
|
|
|
(3 + 0,J5Q) % |
|
|
|||||
(для L 10 мГнч- Ю Гн) |
|
|
|
|
|
|||||||
L 0,01 -4- 1000 Гн |
|
|
55, |
100, |
2 4 - 3% (55 |
Гц), |
|
|
||||
(с током подмагничивания |
400, |
1000 |
14 -2% (400 Гц), |
|
|
|||||||
от 0,01 до 10 А) |
|
|
|
|
1 % (100 и 1000 Гц) |
|
||||||
Q 0,5 ч- 100 |
|
|
|
|
|
Для |
последовательной |
|||||
|
|
|
|
|
|
схемы замещения; |
10 4-25% |
|||||
|
|
|
|
|
|
для параллельной схемы за |
||||||
. |
|
|
|
|
|
мещения; |
5 4-25% |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
164
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
8-3 |
|
Тип |
|
|
|
Частота |
Погрешность измерения, |
Время |
||||
Пределы |
измерения |
измере |
измере |
|||||||
прибора |
ния, |
|
% |
|
ния, |
|
||||
|
|
|
|
кГц |
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
Е8-2 |
С 0,001 пФ - M U |
мкФ |
1 ± |
i% |
0,25 (1 пФ ч- 1 |
мкФ) |
|
|
||
стрелоч |
0 0,01 мкСнм-4- 11 1 |
ыСим |
|
|
|
0.2 + 20G |
|
|
|
|
ный |
|
|
|
|
(10 мкСим — 111 |
мСим) |
|
|
||
|
с преобразователем: |
|
|
|
0 Сим |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
L 0,1 мкГи— 10 мГн |
|
|
2 (10 |
мкГн 4 - 1 |
мГн) |
|
|
||
|
R 0,01 -f- 100 Ом |
|
|
2% +0,0150 |
Ом |
|
|
|||
|
С 0,03 пФ -4- 10 мкФ |
|
|
(0,01 4 - 10 Ом) |
|
|
||||
Е8-3 |
1 ± |
2% |
0,002 |
С + 0,02 пФ + |
0,5 4 -1,5 |
|||||
цифро |
tg 6 5 • 10-4 4 - 999 ■10"1 |
|
|
|
+ 1 знак |
|
|
|
||
вой |
|
|
|
|
|
0,02 lg 6 + 5- 10-1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
(для С 100 пФ 4 - |
1 мкФ) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
0,02 lg 6 + 1 0 ~ 3 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
(для С 10 -4- 100 пФ |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
и- более 1 мкФ) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
8-4 |
|
Т и п |
П р е д е л ы и з м е р е н и я |
|
Ч а с т о т а , |
П о г р е ш н о с т ь и з м е р е н и я |
||||||
п р и б о р а |
|
к Г ц |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Е7-4 |
R 0,1 |
Ом 4- 1 |
МОм |
|
0,1 |
(1+6//?)% |
|
|
||
(Е12-4) |
1 4 -1 0 МОм |
|
|
0,1 |
2% |
9//?)% |
|
|||
|
0,1 4 - 10 Ом |
\ |
|
постоянный |
(2 + |
|
||||
|
10 Ом — 10 кОм | |
|
ток |
(1 + |
6//?)% |
|
||||
|
0 10 4 - 100 пФ |
|
1 |
|
(2 + |
30/С)% |
|
|||
|
100 |
пФ 4- 10 мкФ |
|
1 |
|
(1 + 2 0 /0 % |
|
|||
|
10 4 - |
100 мкФ |
|
0,1 |
2% |
9/L)% |
|
|||
|
L 10 4 - 100 мкГн |
|
1 |
|
(2 + |
|
||||
,, |
100 мкГн 4- 1 |
Гн |
|
1 |
|
(1 + 6 /0 % |
|
|
||
|
1 4- Ю Гн |
|
|
ОД . |
(1 + 6 /0 % |
|
|
|||
|
10 4-100 Гн |
|
|
0,1 |
2% |
10-3 + |
0,1 tg б) |
|
||
|
lg б 0,005 4 -0,1 |
|
|
1 |
|
(5- |
|
|||
|
Q 1 4 -30 |
|
|
1; |
0,1 |
(10 + 0,5Q)% |
|
|||
|
30 4-100 |
|
|
1 |
|
(5- Ю-з + |
0,1 tg 6) |
|
||
Литература |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К у ш н и р Ф. В., С а в е н к о |
В. Г., В е р н и к |
С. М. Измерения в технике |
связи. «Связь», 1970.
Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений. Под ред. Горю
нова Н. И. и Носова Ю. |
Р. «Советское радио», 1968. ' |
' |
Радиоизмерительные приборы. Каталог — проспект. |
ВНИИТЭИР, 1971, 1972. |
|
Т е п л и . н е к и й А. |
М. Мосты для измерения высокоомных сопротивлений н |
|
малых постоянных токов. |
«Энергия», 1970. |
|