Файл: Найдеров, В. З. Специальные радиотехнические измерения.pdf

включенным, в шестом разряде фиксируется «1», а в общем ре­ зультате двоичное число 010101, которое соответствует числу 21 десятичной системы. Ход процесса и его результат представлены в таблице 7.1.

Рассмотрим функциональную схему цифрового вольтметра по­ стоянного напряжения, работающего на принципе «взвешивания» измеряемой величины в «-разрядном двоичном коде (рис. 7.19),

Рис. 7.19.

где для упрощения показаны только четыре разряда. Схема рабо­ тает следующим образом. Генератор управляющих импульсов:

—вырабатывает импульс «і, длительность которого определя­ ет время измерения (рис. 7.20,«), и обеспечивает подачу измеряв мого напряжения «х на сравнивающее устройство в течение интер­ вала времени Тп\

—подает короткие импульсы и2 (рис. 7.20,6) на «-разрядный

двоичный триггерный счетчик (последовательно « импульсов, где г — число двоичных разрядов кода).

Сигналы (перепады напряжений) с выхода двоичного счетчика подаются на диодную распределительную матрицу — коммутатор.. При этом на выходных шинах матрицы синхронно с импульсами,

128

Выходной импульс второй шины матрицы перебрасывает вто рой коммутирующий триггер, который включает вторую ступеньку компенсирующего напряжения UK2 = ü K]j2. Теперь на сравниваю­ щее устройство подается сумма напряжений £Лі + UK2. Если эта сумма меньше Us, сравнивающее устройство не срабатывает и вто­ рой триггер также остается в состоянии «1». Затем включается третья, четвертая шины и т. д.

Если же на каком-то этапе уравновешивания компенсирующее напряжение UK оказалось больше Ux, соответствующая ступень­ ка отключается и уравновешивание производится включением сту­

бирается так, чтобы задержанный импульс иь поступил на нижние входы схем «И» после момента исчезновения импульса на второй шине матрицы (в противном случае отключается первая ступенька). Задержанный импульс должен совпадать по времени с импульсом на следующей (в данном случае третьей) шине матрицы. При этом вторая схема «И» сработает в момент возникновения импульса на третьей шине и возвратит второй коммутирующий триггер в со­ стояние «0». Второй триггер отключит вторую ступеньку коммути­ рующего напряжения, а импульс третьей шины диодной распреде­ лительной матрицы включит третью ступеньку и т. д. В результа­ те в трех старших разрядах будет зафиксировано число 101.

Подобным образом опрашиваются все последующие разряды. После окончания цикла измерения совокупность состояний комму­

тирующих триггеров представляет собой результат измерения в двоичном коде, который при необходимости преобразуется в деся­ тичный и фиксируется цифровым индикатором или другим реги­ стрирующим устройством. Импульс на последней шине диодной распределительной матрицы возвращает коммутирующие триггеры и, следовательно, всю схему в исходное состояние. Быстродействие подобных приборов составляет ІО2—ІО4 измерений в секунду.

Погрешность вольтметров поразрядного кодирования опреде­ ляется количеством разрядов цифрового кода, неточностью и не­ стабильностью амплитуд ступенек компенсирующего образцового напряжения, а также погрешностью сравнивающего устройства.

Абсолютная величина а погрешности дискретности, которая зави­ сит от количества разрядов, равна амплитуде ступеньки младшего разряда. Полная относительная погрешность определяется той же формулой, что и для вольтметров время-импульсного преобразо­ вания:

Величина погрешности может быть доведена до 0,01% от преде­ ла измерения. По принципу поразрядного кодирования, в частно­

части сравнивающего устройства, где применены две электромет­ рические лампы типа ЭМ-8. Позволяет автоматизировать процесс измерения напряжения и отношений двух напряжений, а в комп­ лекте с преобразователями и ряда других величин. Например, в комплекте с преобразователем ВК2-21 позволяет измерять токи, сопротивления и относительные отклонения этих величин от за­ данных значений. Прибор предназначен для использования в сис­

Коротко остановимся на принципах построения импульсных цифровых вольтметров. Измерение импульсных напряжений (вклю­ чая одиночные импульсы) основано на преобразовании амплитуды импульса во временной интервал с последующим измерением этого интервала методом дискретного счета. Преобразование осуществ­ ляется так. За время действия импульса конденсатор заряжается до пикового значения напряжения, а по окончании импульса раз­

130

ряжается током, величину которого поддерживают постоянной (разряд через токостабилизирующий элемент). Так как разряд при этом происходит по линейному закону, длительность разряда (интервал) пропорциональна амплитуде импульса.

Примером цифрового вольтметра для измерения амплитуды импульсов описанным способом является прибор В4-13, имеющий

Вольтметр измеряет также напряжения переменного и постоян­ ного тока в том же диапазоне величин с погрешностью, не превы­ шающей + (0,005£/х +0,02) В.

Г Л А В А 8

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА

§ 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Измерение силы тока на радиочастотах имеет ряд особенностей, связанных с неравномерностью распределения тока в отдельных элементах цепи, влиянием распределенных емкостей и индуктив­ ностей самого прибора, излучением электромагнитной энергии, по­ терями, обусловленными поверхностным эффектом и т. д.

Например, при измерении тока в цепи, размеры которой соиз­ меримы с длиной волны, показания прибора будут зависеть от места его включения и от характера изменений в распределении тока, вносимых прибором. Погрешность измерения в ряде случаев становится настолько большой, что измерение тока вообще теряет смысл и приходится переходить к измерению мощности СВЧ, на­ пряженности поля или полного сопротивления. Чем выше частота, тем сильнее проявляются эти особенности. Практически измерение токов производится на частотах до 2000 МГц.

К амперметрам, работающим на радиочастотах, предъявляется основное требование — малая зависимость показаний от частоты в возможно более широком ее диапазоне. Отсюда вытекают частные требования: паразитные емкости прибора должны быть минималь­ ными; а размеры рабочей части прибора должны быть малы по сравнению с длиной волны.

К метрологическим характеристикам радиочастотных ампер­ метров относятся пределы измерения, рабочий диапазон частот, до­ пустимая погрешность измерения и сопротивление амперметра (активная и реактивная составляющие).

Влияние паразитных парамётров на погрешность измерения можно уяснить, рассмотрев высокочастотную эквивалентную схему амперметра (рис. 8.1). На рис. 8.1 введены обозначения:

/?п — активное сопротивление рабочей части прибора, кото­

прибора и емкости зажимов относительно корпуса.

132