ВИМІРЮВАННЯ ЧАСТОТИ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ Загальні відомості


Скачати 489.88 Kb.
НазваВИМІРЮВАННЯ ЧАСТОТИ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ Загальні відомості
Сторінка6/14
Дата24.03.2013
Розмір489.88 Kb.
ТипДокументи
bibl.com.ua > Фізика > Документи
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

5.4. Резонансний метод



Узагальнена структурна схема вимірювання частоти резонансним методом наведена на рис. 5.9. Метод заснований на явищі електричного резонансу і використовується, як правило, на високих, ультрависоких і надвисоких частотах.




Рис. 5.9. Узагальнена структурна схема вимірювача частоти

резонансним методом




Основними елементами структурної схеми є коливальна система, елементи зв’язку з джерелом електромагнітних коливань і індикатором, засоби настроювання коливальної системи і індикатор. Конструкція коливальної системи залежить від діапазону вимірюваних частот. На частотах від 50 кГц до 200 Мгц використовують контури з зосередженими постійними.

Спрощена схема резонансного частотоміра з зосередженими постійними показана на рис. 5.10.



Рис.5.10. Спрощена схема резонансного частотоміра

на елементах с зосередженими постійними
Досліджувана напруга через котушку зв’язку підводиться до коливального контуру, що складається із прецизійного конденсатора та змінної котушки . Коливальний контур настроюється в резонанс з частотою досліджуваної напруги. В момент настання резонансу вимірювана частота:

(5.19)

Момент настроювання контуру в резонанс визначається за максимумом показів індикатора. Значення частоти відраховується безпосередньо за шкалою механізму повороту ротора конденсатора. Використання змінних котушок індуктивності дозволяє забезпечити перекриття широкого діапазону частот. Як індикатор звичайно застосовується детекторний вимірювальний прилад.

При вимірюванні на надвисоких частотах у резонансних частотомірах застосовують коливальні системи з розподіленими постійними. У залежності від діапазону вимірюваних частот коливальний контур виконується або у вигляді відрізка коаксіальної лінії, або у вигляді об’ємного резонатора. Коаксіальна лінія настроюється в резонанс зміною довжини її внутрішнього провідника, об’ємний резонатор  зміною його об’єму. Механізми настроювання тарують у безрозмірних величинах з великою кількістю відлікових точок. Для визначення вимірюваної частоти користуються тарувальними таблицями. Деякі частотоміри тарують безпосередньо в одиницях частоти.

Дістали використання різні схеми резонансних частотомірів з розподіленими постійними: напівхвильовий резонансний частотомір; чвертьхвильовий резонансний частотомір; резонансний частотомір з навантаженою лінією; резонансний частотомір з об’ємним резонатором та ін. [14, 26].

Напівхвильовий резонансний частотомір має коливальну систему, виконану у вигляді закороченного відрізку коаксіальної лінії, довжина якої регулюється переміщенням поршня П (рис. 5.11).

Резонанс наступає кожного разу, коли довжина лінії дорівнює приблизно половині довжини хвилі вимірюваного коливання .

Якщо мікрометричний механізм переміщення поршня тарований в одиницях довжини , то, настроюючи частотомір послідовно двічі на максимум показів індикатора, можна визначити довжину хвилі , де і — відліки положення поршня в одиницях довжини при резонансах.


Рис. 5.11. Напівхвильовий резонансний частотомір
Чвертьхвильовий частотомір має коливальну систему, виконану у вигляді розімкнутого відрізка коаксіальної лінії (рис. 5.12).

Настроювання контуру здійснюється зміною довжини і внутрішнього провідника коаксіальної лінії, резонанс наступає при довжині , рівній непарному числу четвертей довжин хвиль вимірюваного коливання:

(5.20)

де ─ ціле число.

Вимірюванням довжини внутрішнього провідника при двох сусідніх резонансах можна знайти значення половини довжини хвилі:

(5.21)

Резонансний частотомір з навантаженою лінією має розімкнуту коаксіальну лінію, навантажену на ємність, утворену торцями внутрішнього і зовнішнього провідників (рис. 5.13).

При настроюванні такої коливальної системи одночасно змінюються і довжина лінії , і ємність . Це дозволяє розширити перекриття діапазону частот у порівнянні з розглянутими частотомірами більш ніж у два рази від 1,3...1,5 до 3...4).


l


Рис. 5.12. Четверть хвильовий резонансний частотомір




Рис. 5.13. Резонансний частотомір з навантаженою лінією
Резонансні частотоміри з об’ємними резонаторами мають резонансну систему у вигляді замкнутої порожнини, обмеженої металевими стінками. У порожнині утворюються стоячі хвилі електромагнітного поля, довжина яких визначається типом збудженої хвилі і геометричних розмірів порожнини. Для настроювання об’ємного резонатора його об’єм змінюється переміщенням поршня (рис. 5.14) або введенням у порожнину металевого стрижня.




Рис. 5.14. Резонансний частотомір з індикацією по мінімуму




Рис.5.15. Резонансний частотомір з індикацією по максимуму

Об’ємний резонатор попередньо тарують за допомогою вимірювального генератора відповідного діапазону частот.

Залежно від способу введення в порожнину резонатора збуджуючого електромагнітного поля в ньому виникають коливання різних типів. Так при збудженні резонатора через отвір, розташований у центрі торцевої стінки, виникають коливання типу , а при порушенні через отвір у бічній стінці циліндра (див. рис. 5.14, 5.15) ─ коливання типу .

При увімкненні резонансних частотомірів у НВЧ-тракт можливі два види схем увімкнення: прохідна з індикацією настроювання за максимумом (див. рис. 5.15) і поглинаюча (прикінцева, реактивна) з індикацією настроювання за мінімумом (див. рис. 5.14).

Для реалізації прохідної схеми резонатор повинен мати обов’язкові два елементи зв’язку: вхідний для зв’язку зі НВЧ трактом і вихідний для зв’язку з індикатором. Момент настроювання в резонанс визначається в цьому випадку за максимальним показами індикатора. Прохідна схема використовується, як правило, для вимірювання частоти генераторів великої потужності.

Частотомір з поглинаючою схемою увімкнення має тільки один елемент зв’язку  вхідний, а індикатор, як і частотомір, увімкнений у лінію передачі НВЧ сигналу. Поки контур частотоміра не настроєний у резонанс з частотою досліджуваного сигналу покази індикатора максимальні, а при настроюванні частина енергії поля поглинається і покази індикатора зменшуються. Таку схему використовують при вимірюванні частоти малопотужних джерел НВЧ.

Джерелами похибки вимірювання частоти резонансним методом є неточність фіксації резонансу, похибки через впливи умов вимірювання (температура, вологість та ін.), похибки механізму настроювання і ін. Резонансні частотоміри забезпечують похибку вимірювання 0,01...0,5 %.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

Схожі:

Опис лабораторної роботи
Вимірювання частоти і періоду електричних сигналів у віртуальному комп’ютерному середовищі LabVIEW
Опис лабораторної роботи
Вимірювання частоти і періоду електричних сигналів у віртуальному комп’ютерному середовищі LabVIEW
РОЗДІЛ 7 АНАЛІЗАТОРИ СПЕКТРА СИГНАЛІВ
Методи спектрального аналізу отримали широкого поширення при експлуатації різних радіоелектронних виробів. Це пояснюється тим, що...
Лабораторна робота №2 Дослідження спектрів сигналів, отриманих вимірювальною антеною П6-33
Мета: навчитися працювати з аналізатором спектру, вивчити принцип його дії; набути навичок роботи з вимірювальною антеною; навчитися...
ЗАТВЕРДЖЕНО Наказ Українського державного Центру радіочастот від...
Нормативні посилання
Величини та їх вимірювання. Довжина. Одиниці вимірювання довжини. Сантиметр
Мета. Познайомити учнів з поняттями: величина, вимірювання величин, одиниця вимірювання (мірка); встановити з учнями загальний
Лабораторна робота №4 з курсу «Цифрова обробка сигналів»
Мета й завдання : освоєння прийомів моделювання дискретних сигналів у середовищах Matlab й Simulink
Урок контролю й оцінювання знань
Мета уроку.  Вивчення методики вимірювання в електричних ланцюгах електричного опору й ознайомлення з деякими комбінованими вимірювальними...
1. Загальні відомості про районні організації політичних партій
Загальні відомості про районні організації політичних партій (останні дані про кількість зареєстрованих районних організацій, порівняльний...
Це система розподіленої обробки інформації між комп’ютерами за допомогою...
Передача інформації між комп’ютерами відбувається за допомогою електричних сигналів, які бувають цифровими та аналоговими
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка