РОЗДІЛ 9 ВИМІРЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПОТУЖНОСТІ І ШУМОВИХ ПАРАМЕТРІВ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ

Скачати 452.82 Kb.

Назва	РОЗДІЛ 9 ВИМІРЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПОТУЖНОСТІ І ШУМОВИХ ПАРАМЕТРІВ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ
Сторінка	1/11
Дата	24.03.2013
Розмір	452.82 Kb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Фізика > Документи

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

РОЗДІЛ 9

ВИМІРЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПОТУЖНОСТІ І ШУМОВИХ ПАРАМЕТРІВ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ

9.1. Загальна характеристика методів вимірювання потужності

При оцінці енергії, споживаної електричним колом від джерела, потужність є визначальною енергетичною величиною.

У ланцюгах постійного струму потужність, споживана електричним навантаженням

(активна потужність), визначається через струм

і напругу

, (9.1)

У ланцюгах змінного струму розрізняють миттєву, середню, активну, реактивну й гадану потужності.

Миттєвою потужністю

називається добуток миттєвих значень напруги

і струму

.

Повна (потужність, що здається)

визначається через середньоквадратичні значення напруги

і струму

,

де

 повний опір навантаження.

Повна потужність визначає максимальне електричне навантаження електричного кола й вимірюється у вольт-амперах (ВА)

Активна (середня за період) потужність

 це середнє значення миттєвої потужності

за період

.

Якщо струм

, а напруга

, то

,

де

;

 фазовий зсув між напругою і струмом.

З наведених рівностей видно, що активна потужність – це потужність, що поглинається навантаженням (корисна електрична потужність), або це енергія, виділена у вигляді тепла на опорі

в одиницю часу. Активна потужність вимірюється у ватах.

Реактивна потужність

є характеристикою енергії, якою обмінюються між собою генератор і навантаження в електричному колі:

,

де

– реактивний опір навантаження.

Потужність

виміряється у вольт-амперах реактивних (ВА). Вона не здійснює безпосереднього впливу на навантаження.

Повна, активна і реактивна потужності зв’язані між собою співвідношеннями:

.

У радіотехнічних пристроях і ланцюгах, де використовуються сигнали імпульсної форми, визначається середня потужність за період проходження імпульсів

і потужність, усереднена за час імпульсу

( імпульсна потужність

;

.

Середня й імпульсна потужності зв'язані співвідношенням:

.

Якщо форма імпульсу відрізняється від прямокутної, то імпульсну потужність визначають за еквівалентним прямокутним імпульсом тієї ж площі із тривалістю, рівною інтервалу часу на рівні половини його амплітуди. У цьому випадку вводиться поняття пікової потужності:

,

де

 коефіцієнт форми імпульсу, що дорівнює відношенню максимального рівня імпульсної потужності дійсного імпульсу до рівня потужності еквівалентного прямокутного імпульсу.

В практиці електро і радіотехнічних вимірювань реальні межі значень вимірюваної потужності знаходяться у частотному діапазоні від постійного струму до десятків ГГц. Такі великі діапазони вимірювань, а також різні вимоги до точності вимірювань привели до розробки великої кількості методів вимірювання потужності.

Усі відомі методи вимірювання потужності прийнято розділяти на дві великі групи: непрямі і прямі. Непрямі методи зводяться звичайно до вимірювання струмів і напруг з наступним розрахунком потужності за наведеними вище формулами. Прямі вимірювання проводять за допомогою приладів, призначених для безпосереднього вимірювання потужності, – ватметрів.

У ланцюгах постійного і змінного струмів промислової частоти прямі вимірювання здійснюють в основному за допомогою ватметрів електромеханічного типу з електродинамічним вимірювальним механізмом, а для непрямих вимірювань використовують прилади безпосередньої оцінки (амперметри, вольтметри).

У ланцюгах змінного струму звукових і високих частот (ВЧ) для непрямого вимірювання потужності використовують електронні вольтметри і термоелектричні амперметри, частотні можливості яких відповідають частоті вимірюваного сигналу. Прямі вимірювання потужності проводять за допомогою високочастотних ватметрів, у вхідних ланцюгах яких (приймальних перетворювачах) вимірювана потужність перетворюється в пропорційну їй іншу фізичну величину (змінний струм, постійний струм, ЕРС Хола та ін.). Застосовують також ватметри, електронні схеми яких реалізують на квадраторах і суматорах. На високих частотах віддають перевагу прямим методам.

У діапазоні надвисоких частот (НВЧ) використовують тільки прямі вимірювання, засновані, як правило, на перетворенні енергії електромагнітних коливань в інші види енергії, більш зручні для вимірювання (теплову, механічну), з наступним вторинним перетворенням в електричний сигнал.

На НВЧ вимірюють потужність, що поглинається погодженим навантаженням, або потужність, що проходить по коаксіальній або хвилевідній лінії до довільного навантаження. Відповідно до цього розрізняють методи вимірювання і ватметри поглинаючої (виду М3) і огинаючої (виду М2) потужності.

При вимірюванні поглинаючої потужності, що навантажена, джерелом енергії, звичайно є сам ватметр, що має в приймальному перетворювачі еквівалентне погоджене навантаження (рис. 9.1,а). При безпосередньому підключенні джерела сигналу (генератора), що має внутрішній опір

і напругу

, до навантаження, що має повний опір

, потужність, що передається в навантаження:

.

Якщо генератор і навантаження повністю узгоджені

) , то в навантаження віддається максимальна потужність:

а)

б)

Рис. 9.1. Вимірювання потужності в діапазонах НВЧ : а- поглинаємою;

б- потужністю що проходить
У реальних умовах не завжди можна досягти повного узгодження. Тоді відносна систематична похибка через неузгодженість:

, (9.2)

де

– потужність, що поглинається ватметром.

Зазначена похибка може зростати, якщо навантаження підключене до генератора через лінію передачі. У цьому випадку втрати потужності виникають через неузгодженість лінії з генератором і навантаженням. Якщо втратами в лінії передачі зневажити, тоді:

, (9.3)

де:

– коефіцієнт відбиття від генератора;

– коефіцієнт відбиття від навантаження.

Якщо генератор з лінією передачі погоджений, тобто

= 0, то з врахуванням (9.2) і (9.3) похибка неузгодженості визначається рівністю:

.

Якщо генератор з лінією передачі узгоджений, тобто

, то

(9.4)

Так як коефіцієнт відбиття

пов'язаний з коефіцієнтом стоячої хвилі

відомими співвідношеннями:

,

то рівність (9.4) можна записати в наступному вигляді:

.

Враховуючи, що

звичайно відомо, похибку вимірювання через неузгодженість можна врахувати, вводячи поправку.

Ватметри поглинаючої потужності, найчастіше реалізують на основі теплового перетворення електромагнітної енергії калориметричним, термоелектричним або терморезисторним методами.

При вимірюванні потужності, що розсіюється в довільному навантаженні, вимірюють прохідну потужність. За визначенням прохідна потужність

визначається через падаючу

і відбиту

потужності наступною рівністю:

.

Ватметри прохідної потужності реалізуються звичайно у вигляді вбудованих приладів і дозволяють вимірювати потужність неперервно в процесі експлуатації радіоелектронних пристроїв.

Приймальні перетворювачі ватметрів прохідної потужності, що вмикаються в лінію передачі між генератором і навантаженням (рис. 9.1,б), не повинні спотворювати структуру електромагнітного поля в тракті передачі.

При побудові ватметрів прохідної потужності звичайно використовують механічний (пондеромоторний) метод перетворення, метод на основі використання направлених відгалужувачів, метод на основі ефекту Хола.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Схожі:

РОЗДІЛ 7 АНАЛІЗАТОРИ СПЕКТРА СИГНАЛІВ Методи спектрального аналізу отримали широкого поширення при експлуатації різних радіоелектронних виробів. Це пояснюється тим, що...	Урок 24/19. Дата 14. 12. 2012 Тема : Лабораторна робота №8 «Вимірювання... Тема: Лабораторна робота №8 «Вимірювання потужності споживача електричного струму»
Розділ Проектування та виготовлення комплексного виробу Джерела та споживачі електричної енергії. Альтернативні джерела електричної енергії	Тема: Настроювання апаратних пристроїв і усунення неполадок Мета: Навчити учнів здійснювати настроювання параметрів апаратних пристроїв і усувати в їх роботі несправності
Роз'єми та зчленування в трактах НВЧ Загальні вимоги до роз'ємів полягають у збереженні узгодження та електричної міцності трактів за мінімального послаблення потужності...	Приймачами електричної енергії або навантаженням Електричне коло – це сукупність пристроїв, що генерують, передають, перетворюють та споживають електричну енергію
Опис лабораторної роботи Вимірювання потужності постійного електричного струму у віртуальному комп’ютерному середовищі LabVIEW	Конструювання та технологія радіоелектронних засобів Конструювання та технологія виготовлення монтажних плат та блоків аналогових пристроїв
Величини та їх вимірювання. Довжина. Одиниці вимірювання довжини. Сантиметр Мета. Познайомити учнів з поняттями: величина, вимірювання величин, одиниця вимірювання (мірка); встановити з учнями загальний	Опис лабораторної роботи Вимірювання параметрів гармонійної напруги за допомогою осцилографа у віртуальному

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання