Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ РЕЗОНАНСНЫХ СХЕМ

Московский государственный технический университет

им. Н.Э. Баумана

 

 

Комягин Р.В., Хандамиров В.Л.

 

 

Измерения параметров ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

 

 

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

 2009

УДК 621-317.3

ББК 32.842

 Б44

 

Рецензент

Б44

Комягин Р.В., Хандамиров В.Л.

Исследование цепей с сосредоточенными постоянны­ми параметрами: Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу "Метрология и радиоизмерения". — М.:

Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.- с.

 

Приведены описание и методика выполнения двух лабораторных работ, связанных с измерениями характеристик цепей с сосредоточен­ными постоянными параметрами. На примере измерения сопротивления резисторов, емкости конденсаторов и индуктивности дросселей приве­дена оценка возможностей двух методов измерений: мостового и резо­нансного. Особенностью работ является подробное изучение применяе­мых приборов и анализ точности полученных результатов.

Для студентов 2-го курса специальности радиоэлектронные системы.

Табл. 4.

УДК 621-317.3

ББК 32.842

 

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ. 3

Введение. 3

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ МОСТОВЫХ СХЕМ.. 4

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ РЕЗОНАНСНЫХ СХЕМ.. 8

УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА.. 13

Контрольные вопросы.. 14

Литература. 14

ПРИЛОЖЕНИЕ. 14

 

 

Введение

Основными характеристиками электрических и радиотех­нических цепей с сосредоточенными параметрами являются активное сопротивление, индуктивность и емкость. Для изме­рения этих характеристик применяют:

1) метод с использованием вольтметра и амперметра;

2) метод баланса в мостовых схемах;

3) резонансные методы.

Первый метод применяется в основном для измерения ак­тивных сопротивлений.

Метод баланса состоит в сравнении полного сопротивления исследуемой цепи с сопротивлением ра­бочих элементов,- включенных в соответствующие плечи мос­товой схемы.

Измерение параметров цепи резонансными методами про­водят на высокой частоте при резонансной настройке измери­тельной схемы, выполненной в виде колебательного контура.

Выбор метода измерений определяется прежде всего диа­пазоном частот, в котором исследуемая цепь должна работать. С повышением частоты методы измерения одних и тех же величин изменяются. В частности, при измерениях на высокой частоте необходимо учитывать собственную емкость дросселей, емкости и индуктивности соединительных проводов и прочие остаточные параметры измерительной схемы, которые на низ­ких частотах не играют существенной роли.

На примерах измерения сопротивления, емкости и индук­тивности в лабораторных работах оцениваются возможности мостового и резонансного методов измерений. Оценка прово­дится путем анализа точности результатов измерений.

Основой для оценки погрешностей при всех измерениях служат технические данные используемых приборов. Наиболее точные результаты обеспечивают цифровые измерители пара­метров цепей. Поэтому цифровой измеритель используется в экспериментах как эталонный прибор.

 

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ МОСТОВЫХ СХЕМ

В работе используют приборы Е7-4 — универсальный мост и Е7-8 — цифровой измеритель L,C,R. Измеряют сопротивление резис­тора, емкость и тангенс угла потерь конденсатора, индуктив­ность, добротность и сопротивление потерь дросселя. Сопро­тивление потерь дросселя при использовании универсального моста находят косвенно, путем вычислений, и после этого сравнивают с сопротивлением потерь, полученным на индика­торе цифрового измерителя. Параметры Дросселя, содержащего магнитный сердечник, существенно зависят от частоты напря­жения, питающего мост. Поэтому сопротивление потерь изме­ряют как на постоянном токе, так и на частоте внутреннего генератора, что позволяет оценить дополнительные потери, обусловленные магнитным материалом сердечника. При сопо­ставлении результатов измерений, полученных с помощью уни­версального и цифрового мостов, следует обратить внимание на частоты напряжений генераторов, встроенных в один и другой мост. Работа универсального моста

 

 

Е7-4 основана на свойствах измерительной мостовой схемы (рис.1). В схеме ток через измерительный прибор отсутствует при условии, что имеет место баланс моста, условием которого является равенство Z₁*Z₃=Z₂*Z₄.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с техническим описанием универсального моста Е7-4, выписать основные технические характеристики.

2. В соответствии с инструкцией по эксплуатации подгото­вить прибор к работе и включить его.

3. Измерить сопротивление резистора универсальным мос­том Е7-4, затем цифровым измерителем Е7-8 и занести результаты в рабочую таблицу, подготовленную по образцу табл. 1. В первом случае измерения следует проводить как на постоянном, так и на переменном токе.

Таблица 1

Измерительный прибор
Универсальный мост Е7-4	Цифровой измеритель Е7-8
1	2
Измеренное сопротивление (Ом)
при постоянном токе:	—
на частоте 100 Гц:	—
—	на частоте 1000 Гц:
Параметры конденсатора на частоте 1000 Гц Емкость (пФ)
Тангенс угла потерь
—	;
Параметры дросселя без сердечника Индуктивность (мкГн) на частоте 1000 Гц
Сопротивление (Ом) обмотки дросселя постоянному току
;	—
Добротность дросселя
	—
Полное сопротивление потерь  (Ом), полученное как результат:
косвенных измерений (см. выражения (1) и (2) в примечании 3):	прямых измерений прибором Е7-8
Параметры дросселя с сердечником Измеренная индуктивность дросселя (Гн)
на частоте 100 Гц:	на частоте 1000 Гц:
Сопротивление обмотки дросселя постоянному току (Ом)
	—
Добротность дросселя на частоте 100 Гц
	—
Полное сопротивление потерь  (Ом), полученное как результат:
косвенных измерений (см. выражения (1) и (2) в примечании 3) на частоте 1000 Гц:	прямых измерений прибором Е7-8 на частоте 1000 Гц:

 

4. Измерить емкость и тангенс угла потерь конденсатора приборами Е7-4 и Е7-8. и занести ре­зультаты измерений в рабочую таблицу.

5. Найти параметры дросселей. Цифровым измерителем Е7-8 измерить индуктивность и сопротивление потерь. С по­мощью универсального моста измерить сопротивление обмотки дросселя постоянному току, индуктивность и полное сопро­тивление потерь дросселя. Результаты измерений занести в рабочую таблицу.

6. Аналитически и графически сопоставить результаты из­мерений (см. примечание 1). По результатам сопоставлений сделать выводы и записать их в отчет.

7. По результатам измерений параметров дросселя с сер­дечником вычислить сопротивление потерь в сердечнике на частотах 100 Гц и 1000 Гц. Определить, во сколько раз возросли потери в дросселе на частоте 100 Гц по сравнению с потерями дросселя, обусловленными сопротивлением обмотки. Вычис­лить, во сколько раз возросли потери в сердечнике при изме­нении частоты от 100 Гц до 1000 Гц (см. примечание 2). Вычислить погрешности всех измерений и занести их, а также расчеты для косвенных измерений в таблицу.

 

Примечания.

1. Аналитическое сопоставление результатов предполагает опреде­ление модуля разности сопоставляемых значений, полученных как результат измерений. Измеренные значения совпадают, если точечная оценка модуля разности меньше или равна интервальной оценке, т.е., если

 и , то  совпадает с .

При графическом сопоставлении результатов измерений на гори­зонтальной оси наносят измеренное значение параметра, а влево и вправо от него интервалы, в пределах которых технические данные на используемые измерительные приборы гарантируют истинное зна­чение измеряемой величины.

2. Сопротивление потерь в сердечнике  определяют как раз­ность полного сопротивления потерь  и сопротивления обмотки :

.

3. При использовании универсального моста Е7-4 сопротивление потерь  находят как результат косвенных измерений по выражениям

,                                                                                   (1)

.                                                                     (2)

Здесь  - относительное значение погрешности установки час­тоты напряжения, питающего измерительный мост. Для прибора Е7-4 ;

— относительное значение погрешности измерения индуктив­ности дросселя универсальным мостом Е7-4;

— относительное значение погрешности измерения доброт­ности дросселя универсальным мостом Е7-4.

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ РЕЗОНАНСНЫХ СХЕМ

В работе используют измеритель добротности Е4-11 и циф­ровой измеритель Е7-8. Определяют параметры конденсатора и дросселя. Прибор Е4-11 позволяет измерить действующие значения параметров на рабочей частоте, а цифровым прибо­ром Е7-8 измеряют истинные значения этих же параметров. Работа прибора У4-11 основана на свойствах резонансной схемы см. рис.2.

 

При равенстве модулей реактивных сопротивлений катушки и конденсатора возникает резонанс напряжений при котором напряжение на конденсаторе становится максимальным. Т.к. это напряжение прямо пропорционально добротности контура появляется возможность откалибровать измерительный прибор в единицах добротности.

 

Часть 1. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОНДЕНСАТОРА

 

Измерение действующих значений параметров конденсато­ра проводят методом замещения. В этом методе емкость оце­нивают на основании результатов двух измерений. При прове­дении первого измерения колебательный контур формируют из прилагаемого эталонного дросселя и конденсатора. Конденсатор в свою очередь, состоит из параллельно включенных эталонного конденсатора, находящегося в приборе, емкость которого калибрована, и конденсатора С_х, параметры которого требуется измерить. Контур настраивают в резонанс изменением частоты встроенного в прибор генератора при значении эталонного конденсатора близком к минимальному. При резонансе фиксируют значения образцовой (эталонной) емкости С_обр1, и добротности Q₁.

При выполнении второго измерения колебательный контур формируют только из эталонных элементов. Для этого из из­мерительной схемы исключают конденсатор С_х. Настройку та­кого контура в резонанс осуществляют перестройкой только эта­лонного конденсатора. При резонансе фиксируют С_обр2 и Q₂.

Значение измеряемой емкости С_х находят из выражения

.

Измеренное значение емкости является действующим С_хд, соответствующим частоте f_p, на которой проводились измере­ния.

Истинное значение емкости С_хиизмеряется при помощи цифрового измерителя Е7-8. Частота, на которой осуществля­ются измерения в этом приборе, достаточно низкая - 1000 Гц, поэтому результаты измерений считают истинными.

Действующее значение сопротивления потерь R_хдопреде­ляют косвенно по измеренным значениям f_р, С_обр1, Q₁, Q₂ в соответствии с выражениями (5) и (6) (см. ниже). Так как цифровой измеритель Е7-8 показывает истинное значение тан­генса угла потерь , то истинное сопротивление потерь находят по измеренным значениям  и С_хипутем вычис­лений с помощью выражений (7) и (8).

 

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 284; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!