Шпаргалки по метрологии (стр. 5 из 11)

Cx=(1/(Ro*fo))*N

Uc(t)=Uo*e-t/τ

τ =Cx*Ro

при t= τ , Uc=Uo/e

tx= τ=Cx*Ro

N=tx/To=Ro*Cx*fo

Погрешности: точность делителя, нестабильность ГОЧ, погрешность дискретности.

Суммарная погрешность до 1%.

36.Контурный метод измерения параметров цепей. Куметр: принцип действия, структура, основные хар-ки, измерения.

Метод измерения заключается в определении собственной резонансной частоты колебательного контура, составленного из образцового и измеряемого элементов.

Значение измеряемого параметра вычисляется из формулы:

Резонансный метод применяется на высоких частотах для измерения индуктивности, емкости и сопротивления потерь в них. Основным преимуществом метода является то, что измерение можно производить на рабочих частотах.

Измерение добротности контура резонансным методом основано на известном из теории цепей определении добротности контура как отношении напряжения на реактивном элементе в момент резонанса к величине э.д.с, вводимой в контур. Значит, определяя значение э.д.с. Uo по индикатору И1 и напряжение Up по индикатору И2 при настройке контура в резонанс, можно определить добротность контура.

Для непосредственного определения добротности индикатор И2 градуируют непосредственно в значениях добротности при некотором фиксированном значении э.д.с. Uo, вводимом в контур.

Погрешность: точность настройки в резонанс, точность индикаторов, влияние входного сопротивление, влияния магнитного поля катушки.

37. Генераторный метод измерения параметров цепей.

Генераторный метод, являющийся разновидностью резонансного, основан на изменении частоты генератора при включении в измерительный контур измеряемых ёмкости или индуктивности. структурная схема прибора, в котором реализован генераторный метод.

Схема имеет два идентичных генератора Г1 и Г2. В контур первого из них включены образцовые конденсаторы переменной ёмкости, в контур второго генератора последовательно с катушкой индуктивности, изменяемой дискретно в зависимости от выбранного предела измерения, включают измеряемую катушку Lx . Если же измеряется емкость то зажимы Lx закорачивают, а измеряемый конденсатор включают параллельно контуру генератора Г2 (зажимы Сх).

До включения измеряемых индуктивности и ёмкости оба генератора настраивают на одинаковую частоту по нулевым биениям, для чего предусмотрены смеситель и фильтр нижних частот ФНЧ. Нулевые биения фиксируются либо по телефонам, либо по индикаторам, на которые поступает сигнал нулевых биений, проходя через детектор. После подключения измеряемого элемента в контур Г2 частота его изменяется и разностная частота с выхода смесителя не проходит через ФНЧ. Перестраивая частоту первого генератора образцовым конденсатором, вновь добиваются равенства частот генераторов. Изменение ёмкости образцового конденсатора однозначно определяет измеряемые индуктивность или ёмкость. Примечательным является то, что как при измерении емкости, так и при измерении индуктивности градуировка сохраняется и имеет линейный закон. Это позволяет с высокой точностью производить измерение индуктивности в пределах от 100 нГн до 1 мГн и емкости в пределах от 10 пФ до 10 нФ с точностью не хуже 1-1,5%.

38. Панорамные измерители амплитудно-частотных хар-к цепей.

Панорамные автоматизированные измерители АЧХ, построенные на основе генератора с качающейся частотой и электронно-лучевого индикатора. Структурная схема панорамного измерителя АЧХ:

Основой прибора является генератор качающейся частоты ГКЧ, охваченной петлей стабилизации амплитуды с блоком автоматической регулировки амплитуды АРА. Изменение частоты генератора производится чаще всего по пилообразному закону сигналом генератора модулирующего сигнала ГМС, напряжение которого одновременно поступает на горизонтально-отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки ЭЛТ. Синусоидальный сигнал с переменной частотой и постоянной амплитудой от ГКЧ поступает на исследуемый четырехполюсник X, вызывая на его выходе отклик пропорциональный АЧХ четырехполюсника. Синусоидальный отклик детектируруется детектором Д, затем усиливается линейным усилителем постоянного тока У и поступает на вертикально - отклоняющие пластины ЭЛТ. Для создания частотной шкалы на экране ЭЛТ используется генератор частотных меток ГЧМ, жестко синхронизированный с перестройкой частоты ГКЧ, иначе невозможно наблюдение неподвижных частотных отметок. Калибровку по амплитуде производят замыканием накоротко исследуемого четырёхполюсника при его предварительном включении.

39. Измерение мощности в цепях звуковых и высоких частот.

В диапазоне звуковых и более высоких частот применение электродинамических приборов недопустимо из-за большого влияния паразитных ёмкостей и значительной индуктивности катушек. Поэтому на частотах до 1МГц используют квадратичные преобразователи, в качестве которых используются либо полупроводниковые диоды, либо термоэлектрические преобразователи. Работа таких ваттметров поясняется по структурной схеме, где в качестве квадраторов используются вышеупомянутые преобразователи.

Подавая на вход схемы напряжение u=Um*sinωt, пропорциональное напряжению на нагрузке и напряжению Ri, пропорциональное току через нее i = Im sin(ωt + φ), на выходе перемножителя с квадраторами сигнал будет содержать постоянную и переменную составляющие 4Rui = 4Ruicosφ-4RUI cos(2ωt- φ).

Постоянная составляющая этого напряжения, пропорциональная мощности UIcos φ), измеряется магнитоэлектрическим прибором. Приборы называются по типу применяемых преобразователей: выпрямительными или термоэлектрическими. Поскольку на измерительный прибор ответвляется только часть мощности, выделяемая на нагрузке, приборы эти относят к ваттметрам проходящей мощности, в отличие от ваттметров, где вся мощность поглощается в измерительном приборе.

40. Измерение мощности на СВЧ Калориметрический, термоэлектрический, терморезистивный ваттметры: принцип действия, погрешности.

Калориметрический метод относится к наиболее точным при измерении высокочастотной мощности. Используется при измерении больших и средних мощностей в широком диапазоне частот (до сотен ГГц). Метод основан на преобразовании электрической энергии в теплоту, которое нагревает некоторое рабочее тело. Нагрев осуществляется либо в статических, либо в проточных калориметрах. В качестве нагреваемого тела обычно используется вода. В наиболее часто применяемых проточных калориметрах вода, протекая через резервуар, в который помещена нагрузка, нагревается. По разнице температур на входе и выходе, измеряемой термометрами T1 и Т2 определяют значение падающей в нагрузке мощности. При непосредственном измерении вместо термометров устанавливают термопары при встречном включении и по микроамперметру определяют мощность. В технических измерениях калориметрический метод позволяет определить мощность с погрешностью 5-7%.

Болометрический и термисторный методы основаны на изменении сопротивления терморезистора, помещенного в волноводный или коаксиальный СВЧ - преобразователь, в котором создаются условия для рассеивания на нём всей измеряемой мощности, как на оконечной нагрузке. Терморезистор зачастую включают в мостовую схему, работающую на постоянном или низкочастотном токе. По разбалансу моста от изменения сопротивления терморезистора определяют значение падающей мощности. Болометр представляет собой тонкую вольфрамовую нить (3-5 мкм) длиной меньше 0,1 X, запаянную в стеклянный баллончик.

Они имеют положительный температурный коэффициент, невысокую чувствительность и сопротивление 5-10 Ом. Допустимая мощность рассеивания таких болометров до 2 Вт на частотах до 1 ГГц. На частотах до 10 ГГц используются плёночные болометры, имеющие сопротивление до нескольких сот омов. Термистор изготавливают из полупроводникового материала с впрессованными в него тонкими платиновыми проводниками. Бусинку из такого материала помещают в стеклянный баллончик. Сопротивление термистора изменяется в широких пределах и имеет отрицательный температурный коэффициент. Для улучшения согласования рабочая точка термистора регулируется предварительно подогревом постоянным током или током низкой частоты. Чувствительность термисторов в несколько раз выше чувствительности болометров, потому они применяются для измерения малых и очень малых мощностей в диапазоне частот до 100 ГГц. Погрешность термисторных ваттметров без учета рассогласования составляют 3-10%, болометрических до 1,5%.

Пондеромоторный метод измерения мощности на СВЧ заключается в использовании механического (пондеромоторного) действия электромагнитного поля на тела, расположенные в поле, воздействия индуцированных в них электрических зарядов и токов.

Подобные ваттметры измеряют проходящую мощность более 1 Вт в диапазоне частот свыше 1000 МГц с точностью 1-1,5%.

41. Измерение коэффициента гармоник сигнала.

42. Параметрические преобразователи неэлектрических величин в электрические(параметрические датчики). Виды, достоинства, недостатки, области применения.

Выходной величиной таких ИП является параметр электрической цепи (R, L, М, С). Для обеспечения процесса измерения с помощью таких ИП требуется внешний источник питания.

1)Реостатные преобразователи.

Основаны на изменении электрического сопротивления проводника под влиянием входной величины - перемещения.