Файл: Терсин, В. Я. Радиоэлектроника и радиотехнические измерения учебник для школ техников ВМФ.pdf

Для измерения параметров конденсаторов распро­ странена схема, приведенная на рис. 16.6,6, при уравно­ вешивании которой

Эталонные конденсатор С\ и резистор R\ имеют шка­ лы для отсчета Сх и Rx. Если конденсатор С\ постоян­ ный, а резистор R2 переменный, то баланс достигается поочередным изменением Ri и R2. В этом случае от­ счет Сх производится по шкале R2, а шкала Ri градуи­ руется в значениях тангенса угла потерь tgb = 2vFCiRi.

Рис. 16.7. Структурная схема моста Е12-2 (УМ-3)

Для исключения влияния паразитных связей и по­ грешностей самого моста мостовой метод можно совме­ стить с методом сравнения (замещения). Для этого к входным зажимам моста подключают эталонный кон­ денсатор, и при его полностью введенной емкости урав­ новешивают мост. Затем исследуемый конденсатор при­ соединяют параллельно эталонному, и достигается баланс теперь уже изменением емкости эталонного кон­ денсатора. Разность отсчетов по шкале эталонного кон­ денсатора и есть Сх. Примером использования мосто­ вого метода измерения параметров конденсаторов может служить прибор Е8-1.

Наиболее широкое распространение получили уни­ версальные мосты, в которых путем переключений мож­ но создавать мост постоянного тока и мосты перемен­ ного тока. К таким приборам относится универсальный мост Е12-2 (УМ-3), упрощенная блок-схема которого приведена на рис. 16.7,

237

§4. Резонансные методы измерения индуктивностей

иемкостей

Резонансный метод применяется для измерения ма­ лых емкостей и индуктивностей на рабочих частотах. Измерительная схема представляет собой колебатель­ ный контур, состоящий из измеряемого элемента Lx или Сх и эталонного С0 или L0, который питается от вы­ сокочастотного генератора (рис. 16.8).

Генератор настраивается в резонанс с собственной частотой измерительного контура по максимальным по­ казаниям электронного вольтметра. При этом

Следовательно, элемент настройки генератора — кон­ турный конденсатор С и эталонный С0 — можно отградуи­ ровать в значениях измеряемой величины Lx или Сх. Подстроечным конденсатором Сi калибруется шкала измерителя при Сх—0. Расширение пределов измерений достигается включением эталонных конденсаторов С0 различных номиналов. Погрешность измерений резо­ нансными методами составляет 5—10%. Точность изме­ рений может быть значительно повышена при исполь­ зовании для фиксирования резонанса способа нулевых биений и при сочетании резонансного метода с методом замещения.

Резонансные схемы измерения i и С часто совме­ щают в одном приборе. Например, прибором Е12-1 из­ меряются индуктивности от 0,05 до 100 мГ в диапазоне

2 3 8

частот 11 кГц— 1,5 МГц и емкости от 1 до 5000 пФ в диапазоне частот 300—700 кГц.

Куметры — приборы, предназначенные для измере­ ния добротности элементов высокочастотных цепей ре­ зонансным методом, а также индуктивности, емкости, активного сопротивления, резонансной частоты и других параметров. Упрощенная схема куметра приведена на рис. 16.9. Прибор состоит из широкодиапазонного гене­ ратора высокой частоты, измерительного контура и из­ мерителей входного и выходного напряжения. Принцип работы его основан на том, что на резонансной частоте выходное напряжение измерительного контура в Q раз больше входного, где Q — добротность.

Генератор связан с измерительным контуром с по­ мощью безындукционного эталонного сопротивления R0, имеющего величину порядка сотых долей ома. Регули­ ровкой мощности генератора (до 1 Вт) по шкале термоэлектрического амперметра устанавливается фикси­ рованное напряжение «0- Шкала амперметра проградуи­

рована в отношениях -4^- («множитель Q»). При резоАО

нансе на эталонном конденсаторе фиксируется выходное напряжение ис ламповым вольтметром, шкала которого отградуирована в значениях добротности. Влиянием очень малого активного сопротивления связи пренебре­ гают, а влияние емкости эталонного конденсатора ис­ ключают. Для измерения добротности катушки измери­ тельный контур настраивается в резонанс с частотой генератора по максимальному показанию вольтметра с помощью эталонного конденсатора переменной емко­

то ио = UqQl, где Ql — добротность катушки Lx на часто­ те f. Величина добротности Ql определяется как произ­ ведение показаний по шкале добротностей вольтметра и по шкале множителей термоамперметра. При измере­ нии добротности контура сначала подключают только катушку и определяют добротность контура Qь состоя­ щего из Lx и С0. Затем параллельно эталонному под­

239

Г л а в а 17

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ

§ 1. Мостовой метод

Мостовой метод применяется для измерения низких частот в пределах 20 Гц — 20 кГц при погрешности из­ мерений 0,1—1%. Он основан на использовании частото­ зависимых мостов пеоемен-

менным переключением конденсаторов С| и Сг с де­ сятикратным изменением емкости. При измерении ча­ стот от 200 до 5000 Гц в качестве индикатора нуля можно использовать телефоны, а за пределами этого

шенным, что создает возможность ошибки при измере­ ниях.

§ 2. М етод акустических биений

Метод акустических биений является одним из мето­ дов сравнения и применяется для измерения звуковых частот при наличии эталонного генератора звуковой ча­ стоты.

В качестве индикатора используются головные теле­ фоны, на которые одновременно подаются эталонная f 0 и неизвестная f x частоты (рис. 17.2,а). Пока частоты да­ леки друг от друга, в телефонах слышны два отдельных

Н и з н о ч а с т о т - н ы й и ш е р а -

Г

0

а

Рис. 17.2. Схема измерения низких частот методом акустиче­ ских биений

тона. Изменением частоты /0 эти частоты сближаются; когда разность между ними становится небольшой, то в результате сложения колебаний возникают акустические биения одного тона. Они проявляются в периодическом нарастании и спадании интенсивности (громкости) про­ слушиваемого в телефонах тона. Частота биений равна разности сравниваемых частот, т .е ./б = |/ 0 — f x [, и опре­ деляется подсчетом числа биений за определенный про­ межуток времени по секундомеру (рис. 17.2,6).

Чтобы биения проявлялись достаточно четко, ампли­ туды колебаний частот /0 и /ж нужно брать примерно одинаковыми. '

По мере сближения частот увеличивается период биений, и при совпадении их биения пропадают (нуле­ вые биения). При этом частоту f x отсчитывают по шка­ ле генератора. Для уменьшения погрешности берется

242

среднеарифметическое двух отсчетов при подходе к ну­ левым биениям с нижнего и верхнего пределов.

Вместо телефонов в качестве индикатора биений можно применить вольтметр выпрямительной или элек­ тронной системы, особенно при измерении частот выше 5 кГц, тон которых в телефонах прослушивается недо­ статочно четко.

§ 3. Конденсаторный метод

Упрощенная схема конденсаторного частотомера при­ ведена на рис. 17.3. Частотомер состоит из широкопо­ лосного усилителя — ограничителя и счетной схемы. На-

Рис. 17.3. Упрощенная схема конденсаторного частотомера

пряжение иВх неизвестной частоты fx после усиления и ограничения приобретает форму почти прямоугольных ■импульсов, которые воздействуют на управляющую сет­ ку пентода Лу. При отрицательной полуволне лампа за­ перта и один из подключенных калиброванных конден­ саторов С3 заряжается через диод Д2 и измеритель И до напряжения иу. В положительный полупериод лампа отпирается и конденсатор С3 быстро разряжается через лампу и диод Ду до напряжения и2. Напряжения щ и и2

/ = С3 и0 т/ж, где Нет—Uy— и2— стабилизированное паде­ ние напряжения на стабилитроне Л2. Шкала частот из­ мерительного прибора получается линейной.