Страница 7
30 Цифровой измеритель емкости
В основу метода положено измерение постоянной времени Т цепи разряда образцового конденсатора через измеряемый резистор при измерении сопротивлений или измеряемого конденсатора через образцовый резистор.
Разряд конденсатора через резистор протекает в соответствии с выражением U=U1*e в степени -t / (RC).
Через интервал времени т =RС напряжение принимает значении
U=U1/e= 0, 3769U1. (6. 27)
Следовательно, для определения Т необходимо измерить время, в течения которого значение напряжения уменьшается до 0, 3769 U1 Эта идея реализована в приборе, структурная схема которого представлена на рис. 6. 13, который работает следующим образом.
Источник постоянного напряжения V при положении 1 переключателя П заряжает конденсатор Сх через ограничивающий резистор R до напряжения U{. При переброске переключателя: в положение 2 напряжение U поступает на вход I сравнивающего устройства (СУ), на выходе которого появляется импульс, открывающий электронный ключ (ЭК), через которые импульсы от генератора поступают на электронный счетчик, Одновременно начинается разряд конденсатора Сх через резистор Rобр, На вход 2 сравнивающего устройства через делитель напряжения R1- R2 всегда поступает напряжение, равное 0, 3769 V1, поэтому, когда напряжение на входе I. становится равный напряжению на входе 2, в сравнивающем устройстве вырабатывается импульс, закрывающий электронный ключ, и счет импульсов прекращается. Если в счетчике зафиксировано N импульсов, то
очевидно, что
где Fг - частота генератора с кварцевой стабилизацией
Знаменатели здесь постоянные и искомые значения прямо пропорциональны показаниям индикатора счетчика. Это дает возможность определять величину сопротивления и емкости непосредственно в цифровом виде
31 Метод осциллографического сравнения
Метод интерференционных фигур
Неизвестный синусоидальных сигнал подается на вход У осциллографа, сигнал о образцовой частотой - на вход X, При измерении используется синусоидальная развертка. Изменяя частому образцового сигнала, на экране ЭЛТ можно получить непод-вяялую или медленно вращающуюся фигуру Лиссажу. Бе вид зави-сит от кратности Fc/F0, соотношения амплитуд напряжений я фазового сдвига между ними. При Fc=F0 - на экране ЭЛТ прямая наклонная линия, эллипс или крут. При других, соотношениях частот сигналов - фигуре более сложная.
Правило определения кратности частот (рис. 4.8);
- через иэображение фигуры мысленно провести вертикальную и горизонтальную линии;
- подсчитать число пересечений вертикальной линии (n3) и горизонтальной линии (nг) с линиями фигуры;
- рассчитать кратность частот из соотношения
Для сложных фигур затруднительно применение рассмотренного правила. Поэтому при практических измерениях нужно стремиться к простейшему виду фигуры - эллипсу, когда Fс =F0 . Однако чем выше Fс , тем труднее получить неподвижное изображение эллипса из-за нестабильности Fc и F0 .
Метод круговой развертки
 Круговую развертку целесообразно применять при Fc/F0>>1, что расширяет возможности измерения больших FС . Круговая развертка создается напряженней частоты F0 , а напряжение частоты Fс подается на вход Z. Изменяя F0, добиваются получения на экране ЭЛТ неподвижного изображения, представляющего собой яркие отрезки окружности, чередующиеся с темными промежутками (рис. 4.9). Число этих отрезков (или темных промежутков) однозначно определяет кратность частот
Нестабильность Fс будет проявляться во вращении всей фигуры. Этим методом можно измерять я частоту следования импульсов.
При круговой развертке можно сравнивать частоты с кратностью до 50. Диапазон частот-от единиц Гц до 10 + 20 МГц. Точность измерения такая же, как и в предыдущем методе
32.Метод гетеродирования
Этот метод основан на преобразовании (понижении) частоты измеряемого сигнала и определении ее значения измерением частот гетеродинов.
Значение измеряемой величины определяется формулой;
Погрешность измерения частоты сигнала складывается из погрешности измерения частот гетеродинов и погрешности измерения частоты выходного сигнала Fнч , которая зависит от выбранного способа индикации равенства частот. В РПУ, имеющих выход сигнала второй промежуточной частоты, для повышения точности измерения Fx осуществляется сравнение частот Fзг и F2пч , используя в качестве индикатора равенства частот осциллограф. Так как Fнч =F2пч -Fзг , следовательно, при равенство F2пч и Fзг частота выходного сигнале РПУ Fнч=0 и соотношение преобразуется к виду
В случае последовательного измерения значений слагаемых в соотношениях точность измерения частоты Fx зависит также от стабильности частот гетеродинов РПУ.
33.Метод интерполяционного генератора
На вход РПУ вместе с измеряемым сигналом подается сигнал эталонного генератора. Перестраивая частоту эталонного генератора и изменяя его уровень, добиваются одновременного прослушивания с равной громкостью обоих сигналов на выходе РПУ при его работе в телеграфном режиме. При переключении приемника в телефонный режим, на его выходе создается сигнал с разностной частотой дельтаF=Fx-Fэ.г. которая может быть измерена, например, путем сравнения с частотой низкочастотного измерительного генератора
Значение измеряемой частоты сигнала определяется выражением
Знак второго слагаемого определяется в зависимости от того, ниже или выше частота эталонного генератора относительно измеряемой частоты.
34 Измерение интервалов времени
Измерение интервалов времени ^tc методом калиброванного коэффициента развертки аналогично случаю измерения жения. Перед измерением с помощью калибратора для устанавливается требуемое значение Кр, являщееся ления шкалы по горизонтали о
После калибровки исследуемый сигнал подают на вход Y осциллографа. Длительность развертки регулируется так, что возможно больше растянуть изображение измеряемого уча сигнала в горизонтальном направления (рис 4. 6). Затем ряется по масштабной сетке расстояние LХ и, умножив его числовое значение коэффициента развертка Кр (число, обозначающее установленное положение переключателя Время/дел. ), получают искомое значение измеряемого интервала
да Lх - горизонтальные размеры исследуемого участка осциллограммы. Если используется растяжка развертки, в форме для ^Tс вводится коэффициент, характеризующий кратно растяжки (множитель).
При исследовании импульсных сигналов в практике осцил-лографическях измерений принято длительность импульса Tизмерять на уровне 0, 5 амплитуды наблюдаемого изображения Это правило позволяет устранить неопределенность при измере-гаш Tu импульсов произвольной формы. Точно так же при измерение длительности фронта импульсе. Tф за отсчетные точки принимают значения 0, 1 и 0, 9 амплитуды наблюдаемого изображение (рис. 4, 7).
|