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

напряжение в измерительной диагонали равно нулю. Так как в общем случае сопротивления плеч моста являются комплексными величинами

Отсюда следует, что для уравновешивания моста необходимы две регулировки — модуля и фазы. Обычно с этой целью изменяют в одном из плеч активную и реактивную составляющую сопротивле­ ния либо активные составляющие в двух плечах. Так как при из­ менении любой из них происходит одновременное изменение как модуля, так и фазы, равновесие моста может быть достигнуто лишь

175

или

Приравнивая вещественные и мнимые части последнего выра­ жения, получим

Q = «>/?0C0.

При неизменных со и С0 орган регулировки Ro можно проградуи­ ровать в значениях добротности.

Отметим, что условие равнове­ сия моста (рис. 11.2) по фазе имеет вид

На рис. 11.3 приведена схема моста для измерения емкости

конденсаторов. Условие равновесия моста имеет вид

Равновесие достигается поочередным изменением R2 и /?0 по мини­ муму показаний индикатора И.

176

При неизменных R і и Со орган регулировки R2 можно програ­ дуировать непосредственно в единицах емкости. Расширение пре­

При неизменных « и Со орган регулировки Ro можно програ­ дуировать непосредственно в значениях tg б. Условие равновесия такого моста по фазе имеет вид

®3 = 'Р4.

где

ронные вольтметры с магнитоэлектрическими указателями. Питание мостов осуществляется от встроенных генераторов низ­

кой частоты, форма колебаний которых должна быть возможно более близкой к синусоидальной. В противном случае наличие гармоник затрудняет балансировку моста (мост, сбалансирован­ ный по основной частоте, в общем случае может оказаться неурав­ новешенным по частотам гармоник). Поэтому применяют фильт­ рацию напряжения питания, однако неидеальная фильтрация и наличие паразитных емкостных связей между плечами моста не позволяют полностью уравновесить схему. В силу указанных при­ чин состояние баланса моста определяют не по нулевому, а по ми­ нимальному показанию индикатора.

Погрешности мостового метода в основном определяются влия­ нием паразитных связей элементов места друг с другом и с кор­ пусом прибора, а также погрешностью индикации минимума по­ казаний. Для ослабления паразитных связей элементы моста и соединения тщательно экранируют, а для повышения чувствитель­ ности индикатора применяют усилители. Общая погрешность из­ мерения с помощью мостов переменного тока на низких частотах составляет ± (1—3)%.

Мостовые схемы применяются для измерения емкостей конден­ саторов от единиц нФ до сотен мкФ, индуктивностей катушек от единиц мкГ до сотен Г, сопротивлений резисторов от десятых долей ома до десятков МОм (при измерении сопротивлений резис­ торов мост питается постоянным током).

В качестве примера можно привести универсальный мост Е7-2(Е12-2), который имеет следующие метрологические харак­ теристики:

1) пределы измеряемых величин:

—сопротивление резисторов 0,1 Ом—5 МОм;

—индуктивность катушек 10 мкГ—100 Г;

—емкость конденсаторов 10 пФ—100 мкФ;

—добротность катушек 0,5—500;

Резонансные методы применяются для измерения параметров R, L, С, Q на высоких частотах. В простейшем случае резонансный метод реализуется в схеме, приведенной на рис. 11.4. Контур со­ ставляется из измеряемого и образцового элементов. Метод основан на использовании зависимости резонансной частоты контура от

параметров его элементов / 0 =• 1/2 тс у LC. Настройка контура в резонанс при L0 = const осуществляется изменением частоты гене­ ратора, слабо связанного с контуром, до получения максимально­ го отклонения стрелки электронного вольтметра.

Измеряемая емкость определяется по формуле

на рабочей частоте. Контур настраивают в резонанс изменением частоты генератора либо изменением емкости Со образцового кон­ денсатора. Этот способ измерения является косвенным.

Основными причинами погрешностей измерения являются не­ точность настройки контура в резонанс, нестабильность частоты генератора во время измерения и наличие паразитных параметров контура (например, собственной емкости катушки индуктивности).

Погрешность измерения обычно составляет + (2 —5)%. Умень­ шить погрешность измерения емкости можно, сочетая резонансный метод с методом замещения, для чего параллельно контуру (рис. 11.4) дополнительно подключается образцовый конденсатор пере­ менной емкости Со (при этом в контуре может быть использована любая катушка индуктивности).

178

Измерение производится следующим образом. Установив мак­ симальное значение емкости образцового конденсатора С0ь изме­ нением частоты генератора ВЧ добиваются резонанса при отклю­ ченном конденсаторе Сх. Затем подключают к контуру конденса­ тор Сх и, не изменяя частоту генератора, настраивают контур в резонанс уменьшением емкости об­ разцового конденсатора до значе ния С0 2 . Измеряемую емкость оп­ ределяют по формуле

Су. — Си1 С02. (11.4.

Такой метод измерения является прямым и позволяет исключить влияние паразитных параметров на погрешность измерения.

Резонансный метод используется также в приборах, которые на­ зываются куметрами (измерителями добротности). Куметры позво­ ляют измерять емкость конденсаторов, индуктивность катушек, добротность катушек и контуров, а также величины активных со­ противлений на высокой частоте и тангенс угла потерь .конденса­ торов. Упрощенная схема куметра приведена на рис. 11.5.

Ток генератора ВЧ создает на образцовом резисторе Ro малого сопротивления падение напряжения, которое поддерживается по­ стоянным (E0 — InR0 — const) и контролируется с помощью тер­ моэлектрического амперметра. Напряжение Е0 служит источником возбуждения последовательного колебательного контура, состоя­ щего из катушки индуктивности и .конденсатора. При настройке контура в резонанс напряжение на каждом из реактивных эле­ ментов контура в Q раз больше напряжения возбуждения Ео, т. е.

чениях добротности. О настройке контура в резонанс судят по максимальному отклонению стрелки вольтметра.