Đo lường kỹ thuật điện và vô tuyến. Tùy theo mục đích sử dụng, dụng cụ đo được chia làm 3 loại

ĐO LƯỜNG KỸ THUẬT RADIO

Thừa nhận

Bộ Truyền thông Liên Xô làm sách giáo khoa cho các trường kỹ thuật chuyên ngành truyền thông 0701, 0706

MOSCOW "TRUYỀN THÔNG" 1980

Kushnir F.V.

Đo lường kỹ thuật vô tuyến: Sách giáo khoa cho các trường kỹ thuật truyền thông - M.: Svyaz, 1980. - 176 e., ill.

Những điều cơ bản của phép đo kỹ thuật vô tuyến được phác thảo. Các nguyên tắc và phương pháp đo đại lượng kỹ thuật vô tuyến đặc trưng cho các thông số của tín hiệu, hệ thống và thiết bị liên lạc vô tuyến và phát sóng vô tuyến trong toàn bộ dải tần áp dụng được xem xét. Thông tin được cung cấp về việc xây dựng sơ đồ khối của dụng cụ đo, sai số và phương pháp để tính đến chúng và giảm ảnh hưởng của chúng. Đặc biệt chú ý đến các thiết bị kỹ thuật số và những thiết bị được chế tạo trên vi mạch. Thông tin cơ bản ngắn gọn về nhiều dụng cụ đo lường được cung cấp.

Dành cho sinh viên các trường kỹ thuật truyền thông đang theo học các chuyên ngành “Truyền thông vô tuyến và phát sóng vô tuyến”, “Thiết bị truyền hình và thông tin chuyển tiếp vô tuyến”.

30405-028 BBK 32.842

K————————————– 6-80 2402020000

045(01)-80 6F2.08

Người phản biện: A. M. Varbansky, V. A. Magda

ĐO LƯỜNG KỸ THUẬT ĐÀI PHÁT THANH Flor Vasilievich Kushnir

Ngành công nghiệp này sản xuất một số lượng lớn các thiết bị đo vô tuyến hạng nhất để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ngành truyền thông và các lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc gia về các phép đo chính xác. Các thiết bị này sử dụng rộng rãi các thiết bị bán dẫn, vi mạch và mạch tích hợp cũng như các nguyên tắc thiết kế mới. Trên cơ sở đó, đội thiết bị đo vô tuyến dùng chung đang được cập nhật mạnh mẽ. Tuy nhiên, một số lượng lớn các thiết bị đã ngừng hoạt động đang và sẽ hoạt động trong thời gian dài.

Các hướng phát triển chính của thiết bị đo vô tuyến cho Mạng thông tin tự động thống nhất của Liên Xô, đài phát thanh và truyền hình hiện nay là: tự động hóa và tăng tốc các quá trình đo đồng thời tăng độ chính xác; thực hiện các phép đo. không bị gián đoạn việc liên lạc, truyền tải các chương trình phát thanh, truyền hình; cải thiện các đặc tính kỹ thuật và vận hành của thiết bị thông qua việc giới thiệu cơ sở phần tử mới và tăng độ tin cậy của chúng. Việc triển khai các lĩnh vực này đảm bảo nâng cao hiệu quả và chất lượng của các phép đo, đồng thời, hiệu quả và chất lượng của thông tin vô tuyến, phát thanh và truyền hình.

Môn học đo lường kỹ thuật vô tuyến điện theo chương trình bao gồm các phần: các khái niệm cơ bản về đo lường; thông tin ngắn gọn về sai số đo lường, cách xử lý và giảm thiểu ảnh hưởng của chúng đến kết quả đo lường; đo dòng điện, điện áp và công suất trên dải tần số rộng; nghiên cứu đo lường máy phát tín hiệu; máy hiện sóng; đo độ lệch pha, tần số và khoảng thời gian; đo các thông số điều chế, chỉ thị phi tuyến; phép đo trong các mạch vô tuyến với các thông số tập trung và phân tán; các phép đo lực căng. trường điện từ và nhiễu sóng vô tuyến.

Môn học này được nghiên cứu trong lớp học và các lớp thực hành, đồng thời học được các kỹ năng làm việc với dụng cụ và đánh giá sai số đo lường trong quá trình làm việc trong phòng thí nghiệm. Học xong môn học này, học viên phải nắm vững các phương pháp cơ bản đo các đại lượng kỹ thuật vô tuyến cơ bản, hiểu nguyên lý hoạt động của các thiết bị đo vô tuyến, đọc thành thạo sơ đồ mạch điện và hiểu các quá trình vật lý xảy ra trong thiết bị, lựa chọn chính xác trong từng trường hợp cụ thể. chọn phương pháp, phương pháp và thiết bị phù hợp nhất và thực hiện phép đo một cách độc lập. đánh giá kết quả đạt được.

Các môn học cơ bản của phép đo kỹ thuật vô tuyến là: kỹ thuật điện và đo lường điện, thiết bị điện tử, bộ khuếch đại điện tử, nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật vô tuyến, tự động hóa và công nghệ máy tính. Kiến thức tốt về các môn học này đảm bảo sự hiểu biết miễn phí và khóa học vững chắc về các phép đo kỹ thuật vô tuyến trong thời gian chương trình giảng dạy quy định.

CÁC KHÁI NIỆM ĐO LƯỜNG CƠ BẢN

Khoa học về đo lường, phương pháp và phương tiện đảm bảo tính thống nhất của chúng và phương pháp đạt được độ chính xác cần thiết. Tính đồng nhất của kết quả đo được đảm bảo bằng các yêu cầu quy định về đặc tính của dụng cụ đo và việc xác minh chúng. Vai trò quan trọng nhất được thực hiện bởi các đơn vị đo lường, hệ thống được thiết lập theo luật. chấp nhận<Международаня система единиц» (система СИ), в основу которой положены семь основных единиц: длины--метр (м), массы--килограмм (кг), времени - секунда (с), силы электрического тока - ампер (А), термодинамической температуры- кельвин (К), силы света - (ад), количества вещества - моль (моль). На базе основных единиц определены производные для всех отраслей науки и техники. В нашем курсе будут использоваться следующие единицы электрических величин: .количества электричества - кулон (Кл), напряжения, потенциала, ЗДС - (В), напряженности ‘электрического поля - вольт на метр (В/м), электрического сопротивления - ом (Ом), электрической проводимости - сименс (См), емкости - фарада (Ф), индуктивности - генри (Гн), частоты - герц (Гц), энергии, работы, количества теплоты - джоуль (Дж), мощности - ватт (Вт).

Để xác định tương đối độ lợi, độ suy giảm, mức tín hiệu đến nhiễu, sự không nhất quán của đường truyền và các đặc tính không đồng đều, một đơn vị không thứ nguyên thuận tiện dựa trên logarit thập phân của tỷ lệ đại lượng - decibel (dB) - được sử dụng rộng rãi. A-tu viện

i dB = 10 log A tại A = 1010 = 1,259, Pi Pr

ada Pi và P-2 - so sánh công suất hoặc các đại lượng năng lượng khác;

1 dB = 20 lg ^ =20lg A tại A = 1020 =1,12, U| 1g 11

trong đó U và I là điện áp và dòng điện hoặc các đại lượng “công suất” khác.

Sự thay đổi hệ số “10” thành hệ số “20” trong quá trình chuyển từ đại lượng năng lượng sang đại lượng lực được giải thích như sau. Hãy viết biểu thức tính công suất thông qua điện áp hoặc dòng điện: P=U2/R hoặc P=PiR; Hãy thay thế một trong số chúng vào công thức xác định decibel liên quan đến công suất:

10lgA= 10:£/?//?!)= 101g-^+l01g-^-10lg^.

Nếu các điện trở bằng nhau thì R\ và 10 lg~- = 0, do đó

Nếu tỷ lệ của các giá trị lớn hơn một thì decibel là dương; nếu nhỏ hơn thì decibel là âm. Để thuận tiện cho việc chuyển đổi tỷ số công suất và điện áp (dòng điện) thành decibel và ngược lại, các bảng đặc biệt được sử dụng.

Sẽ rất hữu ích khi nhớ lại một số mối quan hệ thường gặp trong thực hành kỹ thuật vô tuyến:

Biết rằng1 phương pháp logarit rút gọn phép nhân và phép chia thành phép cộng và phép trừ nên dễ dàng tìm được các tỉ số khác.

Ví dụ: 1. Đặt điện áp 10 mV vào đầu vào của bộ khuếch đại tần số thấp; đầu ra là 0,5 V. Xác định mức tăng tính bằng decibel.

K = 20 lg ^ = 20Ш50 = 20 lg 100-20 lg2 = 40-6 = 34 dB.

2. Đặt điện áp 1 V vào đầu vào của đoạn cáp loại RK.-1, tần số là 100 MHz. Xác định điện áp ở đầu ra của cáp nếu độ suy giảm a của nó ở tần số cho trước là a = -0,096 dB/m và chiều dài đoạn I là 42 m. Trở kháng đặc tính của cáp và điện trở là nhất quán.

Độ suy giảm do cáp gây ra, A = a/=-0,096-42=-4 dB; -4 dB=-(10-6) dB. Từ bảng trên cho thấy 10 dB tương ứng với tỷ số điện áp là 3,16 và 6 dB trên 2. Từ đó suy ra -4 dB tương ứng với tỷ số 2/3,16 = 0,63 và điện áp ở đầu ra cáp là 0,63 V.

Có một đơn vị không thứ nguyên dựa trên logarit tự nhiên - (Np); 1 Np=8,686 dB; 1 dB = 0,115 Ni. Đơn vị neper hiện nay. vẫn được áp dụng.

Các thuật ngữ và định nghĩa đo lường do GOST thiết lập và bắt buộc phải sử dụng khi thực hiện các phép đo.

Dụng cụ đo là thiết bị kỹ thuật dùng để đo lường và có các đặc tính được tiêu chuẩn hóa. Dụng cụ đo bao gồm: thước đo - thiết bị được thiết kế để lưu trữ và tái tạo một đơn vị đo lường; - một thiết bị (bộ thiết bị) cung cấp khả năng lưu trữ và tái tạo đơn vị đo lường với độ chính xác cao nhất; đầu dò đo - một thiết bị được thiết kế để chuyển đổi đại lượng đo thành tín hiệu đo thông tin, thuận tiện cho việc chuyển đổi, truyền và xử lý tiếp theo, nhưng không thể tiếp cận được với nhận thức trực tiếp của người quan sát.

Thiết bị đo là thiết bị được thiết kế để chuyển đổi một đại lượng đo được thành tín hiệu thông tin đo mà người quan sát có thể cảm nhận được. Thiết bị đo bao gồm một hoặc nhiều đầu dò và thiết bị đếm hoặc ghi. Các đặc tính chính của thiết bị đo vô tuyến là: sai số (cấp chính xác - 8), giới hạn của giá trị đo được, dải tần, điện trở đầu vào (đầu ra), độ nhạy, tốc độ, độ tin cậy.

Giá trị thực của đại lượng đo được là giá trị không có sai số.

Giá trị thực của đại lượng đo là giá trị thu được từ kết quả của phép đo và gần với giá trị thực đến mức có thể sử dụng thay thế cho mục đích nhất định.

Quá trình đo bao gồm việc so sánh đại lượng đo được với một đơn vị đo. Kết quả của phép đo, một con số thu được cho biết có bao nhiêu đơn vị đo lường được chứa trong giá trị đo được.

Đo trực tiếp - phép đo trong đó giá trị của đại lượng đo được tìm thấy trực tiếp từ số đọc của thiết bị.

Đo gián tiếp - phép đo trong đó giá trị của đại lượng mong muốn được tìm thấy bằng phép tính dựa trên mối quan hệ đã biết giữa đại lượng mong muốn và đại lượng được đo trực tiếp (ví dụ: xác định điện trở của mạch từ các giá trị đo được của dòng điện và điện áp).

Phương pháp đo là tập hợp các kỹ thuật sử dụng nguyên lý và dụng cụ đo.

Phương pháp đánh giá trực tiếp là phương pháp đo trong đó giá trị của đại lượng được xác định trực tiếp từ thiết bị đọc của thiết bị tác động trực tiếp.

Phương pháp so sánh là phương pháp đo trong đó giá trị đo được được so sánh với giá trị do thước đo tái tạo. Phương pháp so sánh thực tế được sử dụng theo ba loại:

phương pháp vi phân, trong đó xác định chênh lệch giữa giá trị của đại lượng X đo được và đại lượng Y đã biết: D= =X-Y, từ đó X=Y+:L;

phương thức 0, trong đó sự khác biệt về giá trị được đưa về 0

Phương pháp thay thế trong đó đại lượng đo được có trong thiết bị đo được thay thế bằng đại lượng đã biết mà không ảnh hưởng đến chế độ vận hành của thiết bị.

Phương pháp so sánh mang lại độ chính xác cao.

Các biện pháp và dụng cụ đo được chia thành mẫu mực và làm việc. Những cái đầu tiên dùng để xác minh những cái thứ hai. Sai số của phương tiện mẫu phải nhỏ hơn sai số của phương tiện mẫu ít nhất 3 lần.

TẠI 4. LỖI ĐO LƯỜNG

Giới thiệu
Chương đầu tiên. Thông tin cơ bản về đo lường kỹ thuật vô tuyến
1. Đặc điểm đo kỹ thuật vô tuyến
2. Đơn vị đo lường
3. Sai số đo lường
4. Phân loại thiết bị đo vô tuyến điện và hệ thống ký hiệu của chúng
Chương hai. Đo dòng điện và điện áp một chiều
5. Thông tin chung
6. Chỉ báo điện từ
7. Đo dòng điện một chiều
8. Đo điện áp DC
9. Vôn kế đèn DC
Chương ba. Đo điện trở
10. Đầu dò điện
11. Đo điện trở
12. Đo điện trở bằng phương pháp đọc trực tiếp
13. Ôm kế đèn
14. Phương pháp đo điện trở cầu
Chương bốn. Đo dòng điện và điện áp xoay chiều
15. Thông tin chung
16. Đo dòng điện xoay chiều tần số cao
17. Thiết bị dò tìm
18. Dụng cụ kết hợp
19. Vôn kế đèn AC
Chương năm. Kiểm tra ống vô tuyến và thiết bị bán dẫn
20. Phương pháp thử nghiệm ống vô tuyến
21. Máy kiểm tra đèn đa năng L1-3 (MILU-1)
22. Kiểm tra điốt bán dẫn
23. Kiểm tra bóng bán dẫn
24. Máy kiểm tra thông số Transistor
Chương sáu. Máy phát điện đo lường
25. Phân loại và các thành phần chính
26. Máy kích thích của máy phát đo lường
27. Máy phát âm thanh
28. Máy phát cao tần
29. Máy tạo xung
Chương bảy. Máy hiện sóng
30. Ống tia âm cực
31. Bộ chỉnh lưu và máy quét điện áp cao
32. Sơ đồ khối hoàn chỉnh của máy hiện sóng
33. Máy hiện sóng điện tử Cl-8
34. Quan sát các quá trình xung lực
35. Máy hiện sóng xung S1-20 dùng chung
36. Máy hiện sóng hai chùm tia
37. Ứng dụng của máy hiện sóng điện tử
38. Đặc tính tần số đo
Chương tám. Các thông số đo của cuộn cảm và tụ điện
39. Thông tin chung
40. Phương pháp vôn kế-ampe kế
41. Phương pháp bắc cầu
42. Phương pháp cộng hưởng
Chương Chín. Đo tần số
43. Thông tin chung
44. Phương pháp đo tần số trực tiếp
45. Đo tần số bằng phương pháp so sánh
46. Thiết bị dựa trên phương pháp so sánh tần số
47. Phương pháp đo tần số cộng hưởng
Chương mười. Đo mức tăng điều chế
48. Phương pháp đo dao động
49. Đo bằng ampe kế hoặc vôn kế
50. Đo độ lệch tần số
Chương mười một. Đo biến dạng sóng hài
51. Thông tin chung
52. Máy phân tích phổ
53. Máy đo biến dạng phi tuyến
Chương mười hai. Đo vi sóng
54. Đặc điểm đo ở tần số siêu cao
55. Đo công suất
56. Đo tần số (bước sóng)
57. Máy phát đo vi sóng
58. Đường đo
Chương mười ba. Đo cường độ trường và nhiễu
59. Thông tin chung
60. Các chỉ báo hiện trường
61. Máy đo cường độ trường
62. Đo nhiễu
Văn học

Trang 1

Các phép đo kỹ thuật vô tuyến cũng được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân. Các đại lượng phi điện, chẳng hạn như áp suất, độ ẩm, nhiệt độ, độ giãn dài tuyến tính, rung động cơ học, tốc độ và các đại lượng khác, có thể được chuyển đổi thành đại lượng điện bằng cách sử dụng các cảm biến đặc biệt và được đánh giá bằng các phương pháp và dụng cụ đo kỹ thuật điện và vô tuyến.

Các phép đo kỹ thuật vô tuyến bao gồm lĩnh vực đo điện và ngoài ra còn bao gồm tất cả các loại phép đo vô tuyến đặc biệt.

Các phép đo kỹ thuật vô tuyến cũng được sử dụng để ước tính các đại lượng không dùng điện. Các đại lượng như áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, rung động cơ học, độ giãn dài tuyến tính khi bị nung nóng, v.v. có thể được chuyển đổi bằng các cảm biến đặc biệt thành cảm biến điện và được đánh giá bằng các dụng cụ và phương pháp đo kỹ thuật điện và vô tuyến. Mục đích của phép đo là thu được giá trị bằng số của đại lượng đo được.

Môn học đo lường kỹ thuật vô tuyến điện theo chương trình bao gồm các phần: các khái niệm cơ bản về đo lường; thông tin ngắn gọn về sai số đo lường, cách xử lý và giảm thiểu ảnh hưởng của chúng đến kết quả đo lường; đo dòng điện, điện áp và công suất trên dải tần số rộng; nghiên cứu đo lường máy phát tín hiệu; máy hiện sóng điện tử; đo độ lệch pha, tần số và khoảng thời gian; đo các thông số điều chế, biến dạng phi tuyến; phép đo trong các mạch vô tuyến với các thông số tập trung và phân tán; đo cường độ trường điện từ và nhiễu sóng vô tuyến.

Đặc điểm kỹ thuật đo vô tuyến điện áp và dòng điện.

Trong các phép đo kỹ thuật vô tuyến, thường gặp phải các lỗi hệ thống thay đổi theo thời gian. Do đó, các thiết bị có độ nhạy cao được đặc trưng bởi lỗi hệ thống gây ra bởi nhiễu thường xuyên dưới dạng tín hiệu xung hoặc tín hiệu gần như sóng hài gây ra trong các mạch đầu vào của thiết bị. Để giảm mức độ nhiễu, các biện pháp mang tính xây dựng được thực hiện: mạch đầu vào được che chắn và điểm nối đất được lựa chọn hợp lý. Phương pháp chung để giảm ảnh hưởng của nhiễu định kỳ là lấy trung bình các kết quả đo trong một khoảng thời gian nhất định. Việc lấy trung bình đạt được theo hai cách, thường được sử dụng cùng nhau: lọc sơ bộ tín hiệu đầu vào và thực hiện nhiều phép đo với tính toán tiếp theo của giá trị trung bình số học.

Trong các phép đo kỹ thuật vô tuyến trong âm thanh, dải tần số thấp và rất thấp, bộ dao động C chủ yếu được sử dụng, ở những tần số này có lợi thế đáng kể so với bộ dao động LC. Điều này được giải thích là do các phần tử của mạch dao động của máy phát LC cho tần số âm thanh quá cồng kềnh (chủ yếu là cuộn cảm) và các thông số của chúng không ổn định khi nhiệt độ thay đổi, điều này quyết định độ ổn định thấp của tần số của tín hiệu được tạo ra. Ngoài ra, rất khó để điều chỉnh tần số của bộ dao động LC trong dải âm thanh.

Trong các phép đo kỹ thuật vô tuyến thông thường được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm, Tm được coi là 292 K (xấp xỉ nhiệt độ phòng 19 C) và tỷ lệ Tsh in/292 được gọi là số nhiễu.

Khi thực hiện các phép đo kỹ thuật điện và vô tuyến, trên thiết bị thường chỉ ra dấu hiệu của dây không nối đất so với mặt đất; do đó, quy tắc ký hiệu ngược lại được áp dụng ở đây.

Sự ra đời của công nghệ đo vô tuyến trùng với thời điểm bắt đầu phát triển hệ thống thông tin vô tuyến và điện tử vô tuyến.

Việc sử dụng rộng rãi các phép đo kỹ thuật vô tuyến trong các lĩnh vực kỹ thuật vô tuyến khác nhau kéo theo sự xuất hiện của các phương pháp đo mới và các dụng cụ đo đặc biệt. Các phép đo cụ thể nhất là ở tần số cực cao, điều này được giải thích bằng đặc điểm thiết kế của hệ thống dao động và đường truyền năng lượng trong phạm vi này.

Mức độ chính xác của các phép đo kỹ thuật vô tuyến, cũng như các phép đo điện, được xác định bởi sai số hoặc sai số đo lường.

Những điều cơ bản của phép đo kỹ thuật vô tuyến được phác thảo. Các nguyên tắc và phương pháp đo đại lượng kỹ thuật vô tuyến đặc trưng cho các tham số của tín hiệu, hệ thống và thiết bị liên lạc vô tuyến và phát sóng vô tuyến trong toàn bộ dải tần áp dụng được xem xét. Thông tin được cung cấp về việc xây dựng sơ đồ khối của dụng cụ đo, sai số và phương pháp để tính đến chúng và giảm ảnh hưởng của chúng. Đặc biệt chú ý đến các thiết bị kỹ thuật số và những thiết bị được chế tạo trên vi mạch. Thông tin cơ bản ngắn gọn về nhiều dụng cụ đo lường được cung cấp.

Thừa nhận

Bộ Truyền thông Liên Xôlàm sách giáo khoa cho các trường kỹ thuật truyền thôngchuyên khoa 0701, 0706

MOSCOW "TRUYỀN THÔNG" 1980

Kushnir F.V. Đo lường kỹ thuật vô tuyến: Sách giáo khoa cho các trường kỹ thuật truyền thông. Mátxcơva: Truyền thông, 1980. - 176 tr.

Nội dung sách Đo lường kỹ thuật vô tuyến
Lời nói đầu

Giới thiệu
TRONG 1. Mục đích và đặc điểm của phép đo kỹ thuật vô tuyến
TẠI 2. Nội dung và mục tiêu của đề tài
TẠI 3. Các khái niệm đo lường cơ bản
TẠI 4. Lỗi đo lường
Lúc 5. Phân loại thiết bị đo vô tuyến
Câu hỏi kiểm soát

Chương 1: Đo dòng điện và điện áp
1.1. Các mối quan hệ cơ bản
1.2. Đo lường hiện tại
Thông tin chung
Ampe kế nhiệt
Ampe kế chỉnh lưu
Đo dòng điện cao
Đo dòng điện gián tiếp
1.3. Đo điện thế
Thông tin chung
Vôn kế AC điện tử
Vôn kế xung
Vôn kế DC điện tử
Vôn kế kỹ thuật số
Lỗi đo lường
Câu hỏi kiểm soát

Chương 2. Máy tạo tín hiệu đo lường
2.1. Mục đích. Phân loại. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản
2.2. Máy phát tín hiệu tần số thấp
2.3. Máy phát tín hiệu tần số cao
2.4. Máy phát tín hiệu xung
2.5. Máy phát tín hiệu nhiễu
Câu hỏi kiểm soát

Chương 3. Máy hiện sóng điện tử
3.1. Mục đích. Phân loại. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản
3.2. Thu được biểu đồ dao động. Quét hình ảnh
3.3. Sơ đồ khối máy hiện sóng
3.4. Máy hiện sóng xung
3.5. Đo đặc tính biên độ-tần số
Câu hỏi kiểm soát

Chương 4. Đo thông số các thành phần của mạch hằng số gộp
4.1. Các mối quan hệ cơ bản
4.2. Phương pháp cầu đo thông số
4.3. Phương pháp đo cộng hưởng
4.4. Đo điện trở đất
Câu hỏi kiểm soát

Chương 5. Đo tham số của phần tử và đường đi với hằng số phân bố
5.1. Các khái niệm và mối quan hệ cơ bản
5.2. Đường đo
5.3. Đo tỷ số sóng đứng điện áp
5.4. Đo điện trở tải
5 5. Khái niệm dụng cụ đo tự động đo VSWR

Chương 6. Đo công suất
6.1. Các mối quan hệ cơ bản và phương pháp đo lường
6.2. Đo công suất hấp thụ
6.3. Đo công suất truyền qua
Câu hỏi kiểm soát

Chương 7. Đo tần số và khoảng thời gian
7.1. Thông tin chung. Phương pháp đo lường
7.2. Phương pháp so sánh
7.3. Phương pháp đếm rời rạc
7.4. Phương pháp cộng hưởng
7.5. Khái niệm về số đo tần số và thời gian
Câu hỏi kiểm soát

Chương 8: Đo độ lệch pha
8.1. Thông tin cơ bản. Phương pháp đo lường
8.2. Phương pháp dao động
8.3. Phương thức bồi thường
8.4. Phương pháp chuyển đổi pha thành xung hiện tại
8,5. Phương pháp dò pha
8.6. Phương pháp đếm rời rạc
8.7. Đo độ dịch pha chuyển đổi tần số
8,8. Khái niệm đo thời gian trễ nhóm
8,9. Bộ dịch pha
Câu hỏi kiểm soát

Chương 9: Đo độ méo hài
9.1. Các định nghĩa. Phương pháp đo lường
9.2. Phương pháp điều hòa
9.3. Phương pháp kết hợp
Câu hỏi kiểm soát

Chương 10. Đo các thông số của tín hiệu điều chế
10.1. Thông tin chung
10.2. Đo thông số tín hiệu điều chế biên độ
10.3. Đo các thông số của tín hiệu điều chế tần số
10.4. Đo các thông số của tín hiệu điều chế xung
Câu hỏi kiểm soát

Chương 11. Đo cường độ điện từ và nhiễu sóng vô tuyến
11.1. Các mối quan hệ cơ bản
11.2. Máy thu đo và máy đo cường độ trường
11.3. Máy đo nhiễu sóng vô tuyến
Câu hỏi kiểm soát
Thư mục

GIỚI THIỆU

B.I. MỤC ĐÍCH VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA PHÉP ĐO LƯỜNG KỸ THUẬT VÔ TUYẾN
Phép đo là một thí nghiệm vật lý, nhờ đó tìm được giá trị bằng số của đại lượng vật lý được đo. Đo lường là khâu quan trọng nhất trong hoạt động của người lao động ở tất cả các ngành khoa học và công nghệ. Thiết bị đo lường là thiết bị chính của tất cả các viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm, là một phần không thể thiếu trong thiết bị của bất kỳ quy trình công nghệ nào, là trọng tải chính của vệ tinh Trái đất nhân tạo và trạm vũ trụ. Trình độ phát triển của công nghệ đo lường là một trong những chỉ số quan trọng nhất đánh giá tiến bộ khoa học và công nghệ.

Các phép đo cũng đóng vai trò quyết định trong công nghệ truyền thông. Hoạt động của bất kỳ hệ thống liên lạc vô tuyến, phát thanh và truyền hình nào đều không thể thực hiện được nếu không có thông tin liên tục về chế độ hoạt động của thiết bị, thông số tín hiệu và điều kiện truyền hoặc thu của chúng. Thông tin này thu được là kết quả của phép đo các đại lượng tương ứng.

Việc sửa chữa phòng ngừa hoặc khẩn cấp thiết bị vô tuyến và xử lý sự cố cũng không thể thực hiện được nếu không có phép đo. Với những mục đích này, các thông số điện của các phần tử (tụ điện, điện trở, v.v.) được đo, chế độ của các khối, linh kiện và toàn bộ hệ thống lắp đặt được kiểm tra, đồng thời thực hiện các đặc tính khác nhau. Các giá trị định lượng thu được của các giá trị đo được so sánh với các giá trị được đưa ra trong mô tả, thông số kỹ thuật và sơ đồ, nguyên nhân và vị trí của sự cố được xác định và nó được loại bỏ.

Việc sản xuất thiết bị vô tuyến và đặc biệt là sự phát triển của nó đi kèm với các phép đo liên tục, vì mạch tính toán luôn cần được xác minh thực tế và các phần tử của nó cần được điều chỉnh cho phù hợp. Các thử nghiệm chấp nhận của các đối tượng kỹ thuật vô tuyến khác nhau chủ yếu thể hiện các phép đo được thực hiện cẩn thận.

Các phép đo được thực hiện bằng các phương tiện kỹ thuật đặc biệt được thiết kế cho mục đích này, được gọi là dụng cụ đo.

Trong truyền thông vô tuyến, phát sóng vô tuyến và công nghệ truyền hình, tất cả các loại phép đo có thể được chia thành các phép đo:
- các thông số tín hiệu - dòng điện, điện áp, công suất, tần số, điều chế, hình dạng, dịch pha, tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm, cường độ trường điện từ; thông số của thiết bị kỹ thuật vô tuyến - khuếch đại, suy giảm, phản xạ, khớp, méo tín hiệu, điện trở đầu vào (đầu ra);
- đặc tính của các linh kiện và thiết bị - tần số, biên độ, điều chế, thời gian;
- thông số của các phần tử - điện trở của điện trở, điện dung của tụ điện, độ tự cảm và độ tự cảm lẫn nhau của cuộn cảm và máy biến áp đơn và ghép đôi, trở kháng của mạng hai cực và kiểm tra dụng cụ đo.

Các phép đo của một số đại lượng được liệt kê được tìm thấy trong quá trình đo điện, nhưng ở đó chúng được thực hiện trên dòng điện một chiều hoặc dòng điện tần số công nghiệp (50 hoặc 400 Hz). Các phép đo kỹ thuật vô tuyến được thực hiện trên dòng điện xoay chiều trên toàn bộ dải tần được sử dụng trong kỹ thuật vô tuyến, tức là từ phần tertz đến hàng chục gigahertz.

Dải tần số rộng, giới hạn lớn của các giá trị đo được và nhiều điều kiện thực hiện phép đo khác nhau là những đặc điểm đặc trưng của phép đo kỹ thuật vô tuyến. Do những đặc điểm này, nhiều phương pháp và phương pháp đo khác nhau cũng như một số lượng đáng kể các dụng cụ đo khác nhau được sử dụng.

Các phép đo, bất kể chúng được thực hiện ở đâu và bởi ai, phải luôn đáng tin cậy và kết quả của chúng phải có thể so sánh được. Sự thống nhất của các phép đo và tính đồng nhất của các dụng cụ đo trong nước được đảm bảo bởi Cục Đo lường Liên Xô. Bộ Truyền thông Liên Xô, giống như các bộ khác, có cơ quan đo lường cấp phòng. Nhiệm vụ chính của các doanh nghiệp và tổ chức trong hỗ trợ đo lường được xác định theo lệnh của Bộ trưởng Bộ Truyền thông Liên Xô.

Cơ quan đo lường của Liên Xô do Ủy ban Tiêu chuẩn Nhà nước Liên Xô đứng đầu. Cấp dưới của ông là các viện nghiên cứu và mạng lưới các phòng thí nghiệm giám sát của nhà nước cộng hòa và khu vực. Người sáng lập dịch vụ đo lường trong nước là nhà khoa học vĩ đại người Nga Dmitry Ivanovich Mendeleev. Năm 1893, ông đứng đầu và cho đến cuối đời, ông đứng đầu Phòng Cân Đo Chính, được tổ chức theo sáng kiến của ông - nay là hiệp hội khoa học và sản xuất “Viện Nghiên cứu Khoa học Đo lường Toàn Liên minh mang tên. D. I. Mendeleev" (VNIIM), Leningrad.

Ngành này sản xuất một số lượng lớn các thiết bị đo vô tuyến hạng nhất để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của ngành truyền thông và các lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc gia về các phép đo chính xác. Các thiết bị này sử dụng rộng rãi các thiết bị bán dẫn, vi mạch và mạch tích hợp cũng như các nguyên tắc thiết kế mới. Trên cơ sở đó, đội thiết bị đo vô tuyến dùng chung đang được cập nhật mạnh mẽ. Tuy nhiên, một số lượng lớn các thiết bị đã ngừng sản xuất đang và sẽ hoạt động trong thời gian dài.

Các hướng phát triển chính của thiết bị đo vô tuyến cho Mạng thông tin tự động thống nhất của Liên Xô, đài phát thanh và truyền hình hiện nay là: tự động hóa và tăng tốc các quá trình đo đồng thời tăng độ chính xác; thực hiện các phép đo mà không làm gián đoạn việc liên lạc hoặc truyền tải các chương trình phát thanh, truyền hình; cải thiện các đặc tính kỹ thuật và vận hành của thiết bị thông qua việc giới thiệu cơ sở phần tử mới và tăng độ tin cậy của chúng. Việc triển khai các lĩnh vực này đảm bảo nâng cao hiệu quả và chất lượng của các phép đo, đồng thời, hiệu quả và chất lượng của thông tin vô tuyến, phát thanh và truyền hình.

Kushnir F.V. Đo lường kỹ thuật vô tuyến. Nhà xuất bản "Svyaz", Mátxcơva, 1980

ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ CƠ BẢN VÀ THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG

Các phép đo vô tuyến điện tử và dụng cụ đo vô tuyến được sử dụng rộng rãi trong công việc của các nhà vật lý thực nghiệm và kỹ sư nghiên cứu thuộc bất kỳ chuyên ngành nào. Đo lường là tìm giá trị của một đại lượng vật lý bằng thực nghiệm bằng các phương tiện kỹ thuật đặc biệt. Trong điện tử vô tuyến, đối tượng đo là các thông số, đặc tính của mạch điện tử vô tuyến và tín hiệu, phương tiện đo là các dụng cụ đo vô tuyến. Các phép đo vô tuyến điện tử có các tính năng sau.

1. Tính đa dạng.

Từ quan điểm này, các dụng cụ đo vô tuyến điện tử được chia thành bốn nhóm:

Nhóm đầu tiên là đo máy phát điện. Chúng được sử dụng để mô phỏng các tín hiệu khi thiết lập và cấu hình thiết bị vô tuyến điện tử, đo các thông số tín hiệu nhất định bằng các phương pháp so sánh, cấp nguồn và hiệu chuẩn thiết bị đo.

Nhóm thứ hai là các dụng cụ đo các thông số và đặc tính của tín hiệu. Một tính năng của nhóm thiết bị này là cần cung cấp tín hiệu đo được cho đầu vào thiết bị. Ở đầu ra của thiết bị, sẽ thu được thông tin định lượng về một tham số tín hiệu cụ thể. Nhóm này bao gồm các dụng cụ đo như máy hiện sóng, vôn kế điện tử, máy đo tần số, máy đo pha, máy phân tích phổ, v.v..

Nhóm thứ ba là các công cụ đo lường các đặc tính và thông số của mạng tứ cực, cũng như các thành phần khác nhau của mạch điện tử vô tuyến. Một đặc điểm của các thiết bị thuộc nhóm này là sự hiện diện trong chúng các bộ tạo tín hiệu có hình dạng nhất định cung cấp cho mạng hai đầu cuối hoặc nút đang được nghiên cứu và các thiết bị đo có thể đánh giá sự truyền qua các dao động này thông qua bốn dao động nhất định. -mạng đầu cuối hoặc nút. Ví dụ về các thiết bị thuộc nhóm thứ ba là cầu đo, máy đo Q, máy đo đáp ứng tần số (máy đo đặc tính), v.v.

Nhóm thứ tư là các phần tử của mạch đo lường. Điều này bao gồm các bộ suy giảm được chế tạo và hiệu chỉnh riêng, bộ dịch pha, máy biến áp dụng cụ, v.v.

2. Phạm vi giá trị đo rộng, đôi khi đạt tới 10-12 bậc độ lớn.

3. Công suất tín hiệu đo được thấp.

Trong quá trình đo, đại lượng cần xác định sẽ được so sánh với một đại lượng đã biết, lấy làm đơn vị và gọi là thước đo chuẩn. Với mục đích này, thang đo của dụng cụ đo được hiệu chuẩn. Khi đo, một số đếm được thực hiện - một con số được biểu thị bằng chỉ báo của thiết bị. Chỉ báo là đại lượng vật lý tương ứng với số đọc và thu được bằng cách nhân số đọc với hệ số chuyển đổi.

2.2. Máy phát điện đo lường.

Trong máy phát đo, tần số, hình dạng và điện áp của tín hiệu mô phỏng được đặt bằng giá trị yêu cầu và có thể được điều chỉnh trong giới hạn rộng. Dựa vào hình dạng của tín hiệu đầu ra, bộ tạo tín hiệu đo được chia thành bộ tạo tín hiệu hình sin, bộ tạo tín hiệu xung và bộ tạo tín hiệu nhiễu.

Máy tạo sóng hình sin lần lượt được chia thành tần số thấp (âm thanh) có tần số 20 Hz 200 kHz, tần số cao có tần số 100 kHz 30 MHz và tần số siêu cao.

Máy phát âm thanh (SG) tạo ra tín hiệu có điện áp từ hàng chục microvolt đến 30 volt. Những máy phát này thường được chế tạo theo mạch nhiều tầng (Hình 1), giúp loại bỏ ảnh hưởng của tải đến độ ổn định của tín hiệu được tạo ra và có đủ công suất ở tải. Bộ tạo dao động chính thường là bộ tạo dao động RC hai giai đoạn có chuỗi Wien phản hồi. Việc thay đổi tần số từng bước được thực hiện bằng cách chuyển đổi điện dung C và thay đổi trơn tru được thực hiện bằng cách thay đổi điện trở R. Bộ khuếch đại băng thông rộng là bộ khuếch đại công suất kéo đẩy được kết nối với bộ dao động chính thông qua giai đoạn đảo pha.

Cơm. 1. Sơ đồ khối bộ tạo tín hiệu hình sin

Tiếp theo, tín hiệu đi đến thiết bị đầu ra, bao gồm bộ suy giảm và thiết bị phù hợp. Bộ suy giảm là bộ chia điện áp có hệ số suy giảm tín hiệu không phụ thuộc vào tần số. Bộ suy giảm đầu ra thay đổi điện áp theo từng bước và trong mỗi bước (phạm vi) việc điều chỉnh trơn tru được thực hiện trong bộ khuếch đại băng rộng. Đồng hồ đo điện áp được kết nối với đầu ra của bộ khuếch đại, giúp đơn giản hóa đáng kể thiết kế của nó, vì trong trường hợp này nó chỉ hoạt động trong một dải điện áp tín hiệu. Điện áp đầu ra bằng điện áp đồng hồ nhân với hệ số chia suy hao. Để đảm bảo sự ổn định của tỷ lệ phân chia của bộ suy hao, tải ở đầu ra của nó phải không đổi (thường là 600 Ohms). Nếu điện trở tải khác với giá trị này thì nó được khớp với bộ suy giảm bằng cách sử dụng thiết bị khớp bao gồm máy biến áp và tải bên trong. Tải bên trong được bật nếu điện trở tải, có tính đến tỷ số biến đổi, vượt quá đáng kể 600 Ohms. Đầu ra máy biến áp cũng cho phép đầu ra đối xứng dễ dàng. Trong trường hợp sau, phần giữa cuộn thứ cấp của máy biến áp đầu ra được nối đất. Khi thực hiện các phép đo, người ta thường không sử dụng điện áp tín hiệu mà là mức của nó tính bằng decibel, được xác định theo công thức:

U=20 log(U/U 0) (dB).

Mức 0 thường được coi là điện áp U0 tạo ra công suất tiêu tán 1 mW ở điện trở 600 Ohms. Đôi khi điện áp bằng một volt được coi là mức 0.

Bộ tạo tín hiệu tiêu chuẩn (GSS, nhóm G4) tạo ra các tín hiệu hình sin tần số cao (sóng mang) được hiệu chỉnh theo tần số, điện áp đầu ra và hình dạng, có thể được mô phỏng từ cả máy phát tần số thấp bên trong và bên ngoài. Nguồn điện áp tần số cao là một bộ tự dao động tần số cao có thể điều chỉnh được (Hình 2), là một máy phát LC của các dao động hình sin.

Cơm. 2. Sơ đồ khối bộ tạo tín hiệu chuẩn

Bộ điều chế-khuếch đại là bộ khuếch đại tần số cao, ở chế độ điều chế cũng thực hiện các chức năng của bộ điều biến. Thiết bị đầu ra bao gồm một bộ suy giảm trơn, sau đó là một bước và đôi khi là một bộ chia từ xa nằm ở cuối cáp. Vị trí của bộ suy giảm trơn được hiệu chỉnh bằng thang đo. Máy đo độ sâu điều chế và điện áp sóng mang là một vôn kế điện tử có đầu dò tín hiệu tần số cao (HF) và tần số thấp (LF). Trở kháng đầu ra của GSS trong hầu hết các trường hợp là hàng chục ohm và phù hợp với cáp.

Máy phát xung(GI, nhóm G5) là nguồn tín hiệu xung có hình dạng nhất định (thường là hình chữ nhật). Sơ đồ của một GI điển hình được thể hiện trong Hình 2. 3. Bộ tạo dao động chính tạo ra các xung cần thiết để khởi động bộ tạo xung, cũng như để xuất các xung đồng hồ từ thiết bị này. Bộ tạo dao động tự động hình sin với bộ tạo giới hạn hoặc phục hồi hai chiều tiếp theo có thể được sử dụng làm bộ tạo dao động chính. Bộ tạo xung chính được khởi chạy với độ trễ thời gian có thể cài đặt tương ứng với đầu ra của xung đồng bộ hóa. Độ trễ của xung chính so với xung đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong ứng dụng máy phát. Vì vậy, khi sử dụng máy hiện sóng, một xung đồng bộ sẽ kích hoạt quá trình quét của máy hiện sóng và xung chính được đưa vào mạch đang nghiên cứu và qua mạch đó đến máy hiện sóng. Trong trường hợp này, cạnh đầu của xung được hiển thị rõ ràng trên màn hình máy hiện sóng.

Cơm. 3. Sơ đồ khối máy phát xung

Nguyên lý hoạt động của bộ tạo xung như sau. Xung kích hoạt đi đến bộ giãn và làm cho nó bị lật, tạo thành cạnh đầu của xung đo. Đồng thời, xung kích hoạt, đi qua đường trễ bên trong bằng với thời lượng xung τ, được đưa vào đầu vào khác của bộ giãn nở này, khiến nó chuyển về trạng thái ban đầu và từ đó tạo thành cạnh sau của bộ giãn mạch chính. xung có thời lượng τ. Bộ khuếch đại đầu ra là bộ khuếch đại băng thông rộng cung cấp biên độ cần thiết của các xung đo ở đầu ra. Thiết bị đầu ra bao gồm một tầng đảo pha để thu được các xung đầu ra có cực tính cần thiết, một bộ theo dõi bộ phát để đảm bảo giá trị nhất định của điện trở trong của máy phát và bộ suy giảm. Máy đo biên độ thường hoạt động bằng phương pháp so sánh với điện áp tham chiếu.

2.3. Máy hiện sóng tia âm cực.

Máy hiện sóng được thiết kế để quan sát trực quan các tín hiệu điện và đo các thông số của chúng. Đây là một thiết bị phổ quát cho phép bạn đo điện áp, tần số, độ lệch pha, khoảng thời gian và các thông số tín hiệu khác. Trong bộ lễ phục. Hình 4 cho thấy sơ đồ khối của máy hiện sóng. Bộ phận chính của máy hiện sóng là một ống tia âm cực, tạo thành một chùm tia điện tử hẹp rơi trên màn phát quang và mô tả hình dạng của tín hiệu đang nghiên cứu, được cung cấp cho các tấm lệch dọc, với điều kiện là đặt một điện áp thay đổi tuyến tính vào các tấm lệch ngang, đảm bảo chuyển động của chùm tia điện tử theo phương ngang với tốc độ không đổi, tức là tỷ lệ thuận với thời gian. Sự hình thành chùm tia điện tử được thực hiện bởi bộ điều biến (M), hoạt động tương tự như lưới điều khiển của ống điện tử và điều chỉnh số lượng electron trong chùm tia (độ sáng). Cực dương A1 và A2 được thiết kế để tập trung các electron vào màn hình ống. Cực dương AZ có tác dụng tăng tốc độ của các electron trong chùm tia, điều này rất quan trọng để kích thích phốt pho của màn hình.

Cơm. 4. Sơ đồ khối của máy hiện sóng tia âm cực

Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn hoạt động và mục đích của các thành phần còn lại của máy hiện sóng. Tín hiệu đang nghiên cứu được cấp qua cáp đồng trục qua bộ chia đầu vào đến bộ theo dõi bộ phát, tải của nó là đường trễ (thường là một đoạn cáp). Bộ theo dõi bộ phát có trở kháng đầu vào cao và điện dung đầu vào thấp, góp phần loại bỏ hiện tượng méo tín hiệu yếu. Do trở kháng đầu ra thấp nên nó phù hợp với trở kháng đặc tính của đường trễ. Độ trễ của tín hiệu đến so với thời điểm bắt đầu quét giúp có thể quan sát cạnh đầu của tín hiệu, đặc biệt là ở chế độ quét bên trong kích hoạt từ chính tín hiệu khi nó đạt đến một mức nhất định. Sau khi khuếch đại, tín hiệu đi vào các tấm lệch dọc của ống, làm lệch chùm tia trên màn hình theo chiều dọc tương ứng với điện áp tín hiệu. Sự dịch chuyển theo phương ngang của chùm tia, tỷ lệ thuận với thời gian, được thực hiện bởi điện áp răng cưa do máy phát quét tạo ra và cung cấp cho các tấm lệch ngang. Chế độ khởi động của bộ tạo quét có thể ở chế độ chờ hoặc định kỳ. Quá trình quét được kích hoạt ở chế độ chờ từ tín hiệu đồng bộ hóa bên ngoài từ đầu vào X (bộ kích hoạt bên ngoài) hoặc từ tín hiệu đang được nghiên cứu (bộ kích hoạt bên trong). Ở chế độ định kỳ, bộ tạo quét được khởi động định kỳ từ mạng hoặc hoạt động tự động với tần số riêng nhưng có thể điều chỉnh được. Một số máy hiện sóng có bộ khuếch đại độ lệch ngang (bộ khuếch đại X) có thể được kết nối với các tấm lệch ngang thay vì bộ tạo quét. Trong trường hợp này, độ lệch ngang của chùm tia tỷ lệ thuận với điện áp ở đầu vào X. Điều này giúp có thể thu được trên màn hình sự phụ thuộc của tín hiệu Y vào tín hiệu X, chẳng hạn như đặc tính dòng điện-điện áp của thiết bị. . Các thiết bị phụ trợ bao gồm máy hiệu chuẩn biên độ và thời lượng. Trong máy hiện sóng đa tia, ống tia âm cực có một số bộ tạo chùm tia điện tử, các tấm làm lệch ngang chung cho tất cả các chùm tia, nhưng các tấm làm lệch dọc riêng biệt cho mỗi chùm tia. Trong trường hợp này, có một số đầu vào Y và một số bộ khuếch đại độ lệch dọc (theo số lượng chùm tia). Những máy hiện sóng này cho phép bạn quét nhiều tín hiệu cùng một lúc. Máy hiện sóng đa kênh có một ống chùm tia đơn bình thường, chỉ có các tín hiệu được cung cấp luân phiên cho nó từ một số đầu vào Y bằng cách sử dụng một công tắc. Máy hiện sóng lưu trữ có một thiết bị bộ nhớ lưu trữ tín hiệu và sau đó cung cấp tín hiệu cho các tấm sau khi tín hiệu được cấp. Điều này giúp có thể quan sát quá trình quét tín hiệu có thời lượng rất ngắn (nano giây) trong một khoảng thời gian dài (phút).

2.4. Đo điện áp và dòng điện.

Đo dòng điện và điện áp là cơ bản khi kiểm tra các thiết bị khác nhau và giám sát hoạt động của chúng. Tuy nhiên, trong kỹ thuật vô tuyến, phép đo điện áp có tầm quan trọng chủ yếu và phép đo dòng điện được sử dụng trong những trường hợp khá hiếm, cố gắng thay thế nó bằng cách đo điện áp trên một điện trở đã biết và sau đó xác định dòng điện theo định luật Ohm. Các biến điện áp và dòng điện đo được được đánh giá bằng các tham số sau (Hình 5): các giá trị biên độ, trung bình, trung bình được chỉnh lưu và hiệu dụng (hiệu dụng).

Cơm. 5. Thông số điện áp xoay chiều

Biên độ (giá trị cực đại) U m được định nghĩa là giá trị điện áp lớn nhất trong một khoảng thời gian. Đối với điện áp không đối xứng so với 0, khái niệm độ lệch cực đại lên U m+ và xuống U m- được đưa ra. Giá trị trung bình của điện áp xoay chiều U trung bình là thành phần không đổi của nó:

Giá trị hiệu chỉnh trung bình của Ust được xác định là thành phần không đổi của điện áp sau khi chỉnh lưu toàn sóng:

Giá trị hiệu dụng hoặc hiệu dụng của Ueff được ước tính bằng giá trị bình phương trung bình gốc của điện áp đo được:

Quy luật biến thiên điện áp tương ứng với những quan hệ định lượng nhất định giữa U m, U st, U eff, được ước lượng bởi các hệ số biên độ K a = U m/U eff và hình K f = U eff/U eff. Vì vậy, với điện áp hài K a = 1,41, K f = 1,11.

Điện áp dao động hình chữ nhật - uốn khúc - không có thành phần không đổi được đặc trưng là K a = K f = 1. Nếu công suất của điện áp và dòng điện đo được đủ lớn thì có thể đo bằng dụng cụ của hệ thống điện từ kết hợp với các thiết bị bổ sung. Do đó, dòng điện một chiều và giá trị trung bình của dòng điện xoay chiều (và điện áp) có thể được đo trực tiếp bằng thiết bị điện từ.

Giá trị hiệu chỉnh trung bình được đo bằng cách sử dụng các thiết bị của hệ thống điện từ kết hợp với bộ chỉnh lưu diode kiểu cầu.

Cơm. 6. Bộ chuyển đổi nhiệt điện

Các giá trị hiệu dụng của dòng điện và điện áp được đo bằng các thiết bị của hệ thống điện từ với bộ biến đổi nhiệt điện, là sự kết hợp giữa cặp nhiệt điện và lò sưởi mà dòng điện chạy qua (Hình 6). Bộ gia nhiệt 1 được nối với điểm nối làm việc (nóng) của cặp nhiệt điện. Một thiết bị điện từ được kết nối với các điểm nối không hoạt động (lạnh). Do quán tính nhiệt của lò sưởi, có thể giả định rằng nhiệt độ của nó ở trạng thái ổn định thực tế không thay đổi khi công suất tức thời thay đổi, do đó thiết bị đo giá trị hiệu dụng của dòng điện. Bộ chuyển đổi nhiệt thường được đặt trong chân không để giảm sự truyền nhiệt và tăng độ nhạy. Dải tần số (lên đến 200 MHz) bị giới hạn bởi điện dung của thiết bị so với mặt đất, độ tự cảm của chính nó và hiệu ứng bề mặt trong bộ sưởi.

Vôn kế điện tử(B2 - dòng điện một chiều, B3 - dòng điện xoay chiều, B4 - xung, B5 - nhạy pha, B6 - chọn lọc, B7 - phổ thông).

Để tăng độ nhạy và mở rộng phạm vi giá trị điện áp đo được, các thiết bị đặc biệt đã được phát triển - vôn kế điện tử. Theo thông số đo được, các vôn kế có giá trị biên độ (cực đại), giá trị trung bình (điện áp không đổi), giá trị chỉnh lưu trung bình và giá trị hiệu dụng được phân biệt. Vôn kế điện tử có điện trở đầu vào cao, đạt 10 MOhm, dải tần rộng lên tới 1-3 GHz và có thể chịu được tải nặng. Sơ đồ khối điển hình của vôn kế điện tử được thể hiện trên hình 2. 7. Thiết bị đầu vào của vôn kế điện tử bao gồm một bộ theo dõi bộ phát, thường được gắn trong một đầu dò từ xa để giảm ảnh hưởng của dây dẫn ở tần số cao và một bộ suy giảm, là một bộ chia điện áp.

Cơm. 7. Sơ đồ khối của vôn kế điện tử:

a) điện áp xoay chiều; b) điện áp không đổi;

c) điện áp xoay chiều và điện áp một chiều

Bộ khuếch đại trong vôn kế điện tử được thiết kế để tăng độ nhạy khi đo điện áp thấp. Để tăng độ ổn định của mức tăng khuếch đại và giảm méo phi tuyến, người ta thường sử dụng bộ khuếch đại nhiều tầng được bao phủ bởi phản hồi âm.

Máy dò vôn kế được thiết kế để chuyển đổi điện áp đo được thành dạng không đổi hoặc dạng xung, được đo bằng thiết bị điện từ. Tùy thuộc vào định luật biến đổi, máy dò được chia thành máy dò giá trị đỉnh (biên độ), máy dò giá trị hiệu dụng và máy dò giá trị hiệu chỉnh trung bình.

Cơm. 8. Mạch dò đỉnh và đồ thị điện áp

Trong máy dò cực đại, các thông số mạch (Hình 8) được chọn sao cho hằng số thời gian nạp tụ điện τ 3 = R i * C (R i là điện trở trong của diode) nhỏ hơn nhiều so với hằng số mạch phóng điện τ p = R * C, lớn hơn nhiều so với điện áp đầu vào chu kỳ dao động: τ r >>T. Kết quả là sau vài chu kỳ dao động, tụ điện sẽ được tích điện tới điện áp U c có giá trị trung bình U cf gần với giá trị biên độ U m .

Bộ phát hiện giá trị hiệu dụng phải có đặc tính dòng điện-điện áp bậc hai.

Cơm. 9. Sơ đồ máy dò bậc hai xấp xỉ mịn từng phần của đặc tính dòng điện-điện áp

Hầu như tất cả các phần tử hoạt động đều có tiết diện bậc hai của đặc tính dòng điện-điện áp: đèn, bóng bán dẫn, điốt; tuy nhiên, độ dài của phần này là ngắn. Để tăng nó, phép tính gần đúng trơn tru từng phần của đường cong parabol được sử dụng trên các phần K, mỗi phần được cung cấp bởi phần bậc hai ban đầu của một phần tử hoạt động nhất định. Trong bộ lễ phục. Hình 9 thể hiện sơ đồ của một máy dò như vậy. Số phần gần đúng tương ứng với số chuỗi điốt trong đó điện áp phân cực ngược tăng dần (E cm) được đặt vào mỗi điốt tiếp theo, gây ra sự mở của từng chuỗi điốt ở đầu vào Uin >E cm.

Cơm. 10. Mạch dò giá trị hiệu chỉnh trung bình

Bộ dò được chỉnh lưu trung bình là bộ chỉnh lưu toàn sóng, thường được lắp ráp bằng mạch cầu (Hình 10). Để dòng điện trong máy dò này tỷ lệ thuận với giá trị chỉnh lưu trung bình của điện áp đo được, biên độ của điện áp đầu vào cung cấp cho điốt phải vượt quá đáng kể phần bậc hai của đặc tính dòng điện-điện áp của điốt, tức là, rằng việc phát hiện là tuyến tính và không phải bậc hai. Chúng ta hãy xem xét một số loại vôn kế đặc biệt.

Vôn kế điện tử có chọn lọc (có chọn lọc)được thiết kế để đo điện áp hình sin của một tần số (được chọn) nhất định trong phổ của các tần số khác. Nguyên lý hoạt động của vôn kế như vậy dựa trên việc tách điện áp của tần số mong muốn khỏi phổ của các tần số khác, khuếch đại và đo thêm điện áp của tần số đã chọn.

Vôn kế kỹ thuật số.

Việc sử dụng thiết bị đọc kỹ thuật số làm tăng tốc độ và độ chính xác của phép đo và cho phép bạn tự động hóa quá trình đo. Bộ phận chính của dụng cụ kỹ thuật số là bộ chuyển đổi tương tự sang số, chuyển đổi giá trị đo liên tục thành mã kỹ thuật số. Hãy xem xét sơ đồ khối của một vôn kế kỹ thuật số có bộ chuyển đổi xung thời gian (Hình 11).

Cơm. 11. Sơ đồ khối của vôn kế số

Khi bắt đầu chu kỳ đo, một xung từ thiết bị điều khiển sẽ đặt lại đồng hồ điện tử về 0 và khởi động mạch tạo điện áp thay đổi tuyến tính, đồng thời mở khóa điện tử. Từ thời điểm chìa khóa điện tử mở ra, các xung đếm có tần số lặp lại f từ bộ tạo xung đếm được nhận ở đầu vào của công tơ điện tử thông qua chìa khóa điện tử. Một điện áp thay đổi tuyến tính được cung cấp cho một trong các đầu vào của thiết bị so sánh, đầu vào thứ hai của thiết bị này nhận điện áp đo được. Thiết bị so sánh, tại thời điểm điện áp đo được và điện áp thay đổi tuyến tính bằng nhau, sẽ tạo ra một xung đóng chìa khóa điện tử. Do đó, điện áp đo được sẽ tỷ lệ thuận với khoảng thời gian Dt hoạt động của chìa khóa điện tử và do đó, tỷ lệ với số xung đếm được ghi bởi đồng hồ điện tử. Với số lượng xung đếm lớn (tần số cao) thì độ chính xác đo điện áp sẽ cao.

2.5. Đo tần số.

Đo tần số là một trong những vấn đề quan trọng nhất được giải quyết trong điện tử vô tuyến, vì một mặt, tần số là một trong những đặc tính chính của tín hiệu, mặt khác, kỹ thuật đo tần số là chính xác nhất so với kỹ thuật đo tần số. để đo bất kỳ đại lượng nào khác, đây là điều kiện tiên quyết để giảm số đo các đại lượng vật lý khác thành phép đo tần số và khoảng thời gian. Một số phương pháp đo tần số đã được phát triển: cầu, tích điện và phóng điện của tụ điện, cộng hưởng, dị âm, đếm điện tử.

R 3 /R 4 =(R 1 +1/(iω 0 C 1))/(1/ R 2 + iω 0 C 2) -1 hoặc R 3 /R 4 = R 1 /R 2 +C 1 / C 2 +i(R 1 ω 0 C 2 -1/(R 2 ω 0 C)).

Cân bằng phần thực và phần ảo, ta được

R 1 / R 2 + C 2 / C 1 = R 3 / R 4 và R 1 ω 0 C 2 -1 / (R 2 ω 0 C 1) = 0.

Từ đẳng thức thứ hai, tần số xảy ra trạng thái cân bằng của cầu được xác định:

ω 0 =1/(R 1 R 2 C 2 C 1) 1/2.

Cơm. 12. Mạch cầu Wien đo tần số

Điều kiện cân bằng của cầu R 1 R 2 được cố định ở số đọc tối thiểu của thiết bị chỉ báo (ID) khi giá trị của điện trở R 1 R 2 và điện dung C 1 C 2 thay đổi. Thông thường R 1 =R 2 =R, C 1 =C 2 =C, ω 0 =1/(RC), các giá trị của R và C được hiệu chỉnh theo giá trị tần số, còn R 1 và R 2 thay đổi đồng thời và có thể điều chỉnh trơn tru, và C 1 và C 2 là các hệ số nhân cho thang tần số có khả năng nhảy đồng thời.

Phương pháp sạc và xả tụ điện dựa trên việc đo dòng điện tích hoặc dòng phóng điện trung bình của tụ điện, ở điện áp không đổi của nguồn tín hiệu, tỷ lệ thuận với tần số của nó (Hình 13). Bộ khuếch đại giới hạn khuếch đại tín hiệu yếu và giới hạn tín hiệu mạnh ở biên độ nhất định U 0, giống nhau đối với tất cả các tín hiệu. Hằng số thời gian sạc cho tụ điện C được chọn nhỏ hơn nhiều so với một nửa chu kỳ của điện áp đầu vào, sao cho tụ điện có thời gian phóng điện ngay cả ở tần số cao nhất.

Cơm. 13. Sơ đồ nạp xả định kỳ của tụ điện

Lượng điện nạp lại là Q =СU 0. Như vậy, giá trị trung bình của dòng điện i=fQ=cfU 0 đi qua diode và thiết bị điện từ tỷ lệ thuận với tần số. Bộ đếm tần số loại này hoạt động trong phạm vi từ hàng chục hertz đến đơn vị megahertz. Việc chuyển đổi từ giới hạn này sang giới hạn khác đạt được bằng cách thay đổi công suất.

Cơm. 14. Máy đo sóng cộng hưởng:

a) sơ đồ khối; b) hệ dao động có mạch; c) bộ cộng hưởng đồng trục

Máy đo sóng cộng hưởng dựa trên việc thu được hiện tượng cộng hưởng ở tần số đo được trong hệ dao động điều chỉnh được. Phương pháp này được sử dụng ở tần số cao và siêu cao, bắt đầu từ 50 kHz. Ở tần số lên đến hàng trăm megahertz, các mạch cộng hưởng với các thông số gộp được sử dụng và ở tần số cao hơn, các bộ cộng hưởng hoặc các phần của cáp đồng trục được sử dụng. Trạng thái cộng hưởng được xác định bằng thiết bị điện từ dựa trên điện áp cực đại. Giá trị của tần số đo được được đọc từ thang đo tụ điện. Trong bộ cộng hưởng đồng trục, bước sóng được xác định bởi chuyển động cơ học của piston. Điều kiện cộng hưởng là l=(kλ)/2, trong đó k là số nguyên. Hệ số chất lượng của bộ cộng hưởng đồng trục là 10 3 -10 4.

Máy đo tần số dị âm dựa trên việc so sánh tần số đo được với tần số đã biết của bộ dao động được hiệu chỉnh có thể điều chỉnh (heterodyne).

Cơm. 15. Sơ đồ khối máy đo tần số dị âm

Khi đo, bộ trộn nhận điện áp của tần số đo được từ thiết bị đầu vào và điện áp từ bộ dao động cục bộ có tần số thay đổi. Bằng cách thay đổi tần số dao động cục bộ, chúng ta đạt được sự xuất hiện của nhịp 0 ở đầu ra, được ghi bởi một chỉ báo (điện thoại hoặc chỉ báo quay số). Việc nhận nhịp 0 ở đầu ra cho biết tần số đo được bằng tần số dao động cục bộ, được xác định trên thang đo. Để hiệu chỉnh thang đo dao động cục bộ, người ta sử dụng bộ tạo dao động thạch anh, điện áp từ đầu ra của nó được cung cấp cho máy trộn. Tần số dao động cục bộ được đặt bằng tần số của bộ dao động thạch anh (hoặc sóng hài của nó) bằng cách điều chỉnh bằng cách sử dụng tụ điện điều chỉnh.

Máy đo tần số đếm điện tử.

Thông thường, mạch thiết bị (Hình 16) được xây dựng theo cách có thể đo trực tiếp cả tần số và chu kỳ dao động.

Cơm. 16. Sơ đồ khối máy đo tần số số

Khi đo tần số fx, một điện áp không xác định tần số được đưa vào đầu vào 1. Thiết bị đầu vào là bộ chia điện áp và bộ khuếch đại băng thông rộng để khuếch đại điện áp đến giá trị đủ cho hoạt động của thiết bị định hình. Thiết bị tạo hình chuyển đổi điện áp hình sin thành các xung hình chữ nhật có cạnh dốc, biên độ không đổi và tần số bằng tần số tín hiệu. Các xung này được gửi qua một phím điện tử tới đồng hồ điện tử. Mặt khác, khóa điện tử nhận thông qua thiết bị điều khiển các xung có khoảng thời gian đã hiệu chỉnh trong khoảng thời gian Δt, được hình thành bởi các bộ chia tần số mười ngày từ các dao động tần số có độ ổn định cao được tạo ra bởi bộ dao động thạch anh. Các xung này mở khóa điện tử trong thời gian Δt, trong thời gian đó các xung đếm có tần số đo được cung cấp cho bộ đếm điện tử; cái sau được đếm và hiển thị trên thiết bị đọc kỹ thuật số dưới dạng kết quả f x =n/Δt. Khi đo chu kỳ dao động, một điện áp có tần số không xác định được cung cấp cho đầu vào 2 và sau đó đến thiết bị tạo hình, tạo ra các khoảng thời gian Δt=T x, trong thời gian đó thiết bị điều khiển sẽ mở khóa điện tử. Các xung đếm trong trường hợp này là các xung hình chữ nhật được hiệu chỉnh theo thời gian, được nhận trong thiết bị tạo hình sau khi nhân sơ bộ tần số của bộ dao động thạch anh có độ ổn định cao. Số lượng các xung này đến bộ đếm điện tử trong thời gian Δt sẽ tỷ lệ thuận với chu kỳ của tần số chưa biết T x =n/f. Chu kỳ càng cao, tức là tần số tín hiệu càng thấp thì độ chính xác của phép đo chu kỳ càng cao, trong khi tần số tín hiệu càng cao thì độ chính xác của tần số đo được ở đầu vào 1 càng cao.

2.6. Đo độ lệch pha.

Đo độ lệch pha giữa hai điện áp hài có cùng tần số được sử dụng rộng rãi trong điện tử vô tuyến khi nghiên cứu các mạng bốn cực khác nhau. Chúng ta hãy xem xét một số phương pháp đo độ lệch pha. Các phương pháp dao động được trình bày rõ ràng trong hình. 17.

Cơm. 17. Phương pháp dao động đo độ lệch pha:

a) quét cả hai tín hiệu trên máy hiện sóng hai tia (hai kênh) Δφ=2π Δt/T;

b) sử dụng số liệu Lissajous có cùng độ lợi ở X và Y (máy hiện sóng một kênh có bộ khuếch đại ở X), sinφ=h/H, tg(φ/2)=b/a,

trong đó a và b là bán trục lớn và nhỏ của hình elip

Phương pháp so sánh bao gồm việc so sánh độ lệch pha đo được ở đầu ra của tứ cực thử nghiệm với độ lệch pha của bộ dịch pha đã hiệu chuẩn, được cấp nguồn từ một nguồn dao động điều hòa duy nhất (Hình 18).

Cơm. 18. Sơ đồ khối máy đo lệch pha sử dụng phương pháp bù

Điện áp đi qua mạng hai cực đang được nghiên cứu và cùng điện áp đi qua bộ dịch pha và bộ điều chỉnh biên độ đã hiệu chỉnh, được cung cấp cho bộ bù, là một máy biến áp vi sai thông thường. Khi điện áp đầu vào bằng pha và biên độ, điện áp ở đầu ra của bộ bù bằng 0, bằng chứng là số đọc bằng 0 của chỉ báo điện áp. Độ lệch pha được xác định theo thang đo của bộ dịch pha, độ suy giảm tín hiệu trong tứ cực được xác định bằng thang đo của bộ điều chỉnh biên độ.

Phương pháp số (phương pháp đếm rời rạc) dựa trên việc đo số xung đếm của tần số đã hiệu chỉnh trong khoảng thời gian Δt=T Δφ/2π, tỷ lệ thuận với độ lệch pha.

Cơm. 19. Sơ đồ khối của máy đo pha kỹ thuật số

Các bộ định hình chuyển đổi các dao động điều hòa, trong đó cần đo độ lệch pha, thành các xung đơn cực có cạnh sắc nét, cạnh trước của chúng tương ứng với các thời điểm khi dao động điều hòa đi qua điểm 0. Thiết bị điều khiển mở chìa khóa điện tử theo thời gian dịch chuyển Δt giữa các xung từ các đầu vào khác nhau, đồng thời bộ đếm đếm số xung truyền qua trong thời gian này.

Lưu ý rằng khi đo độ lệch pha ở tần số cao và cực cao, trước tiên tần số sẽ giảm bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi dị âm có hai bộ trộn giống hệt nhau và một bộ dao động cục bộ chung (Hình 20). Sau đó, ở vùng tần số thấp, độ lệch pha được đo bằng một trong các phương pháp đã thảo luận ở trên.

Cơm. 20. Mạch chuyển đổi tần số

Sự dịch pha của điện áp ở đầu ra của bộ trộn giống như điện áp đầu vào:

U 1 = U 1 sin[(ω-ω r)t+φ 1 -φ r ]; U 2 = U 2 sin[(ω-ω r)t+φ 2 -φ r ].

2.7. Máy phân tích quang phổ.

Máy phân tích phổ được thiết kế để quan sát trực quan phổ tín hiệu. Máy phân tích phổ phân tích tuần tự được sử dụng phổ biến nhất có hai mạch cấu trúc: mạch lọc điều chỉnh được và mạch siêu dị âm.

Trong máy phân tích phổ có bộ lọc điều chỉnh được Phổ của tín hiệu đang nghiên cứu được xem bằng cách tự động điều chỉnh bộ lọc, cách ly các thành phần phổ, phát hiện, khuếch đại và quan sát trên vòi CRT (Hình 21).

Cơm. 21. Máy phân tích phổ với bộ lọc điều chỉnh được

Bộ lọc được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp quét, do đó hình ảnh quang phổ trên màn hình trở nên bất động. Nhược điểm của chương trình là phạm vi hẹp.

Mạch siêu dị(Hình 22) cung cấp khả năng điều chỉnh điện trên dải tần số rộng. Nguyên lý hoạt động của nó tập trung vào việc truyền tuần tự tuyến tính phổ của tín hiệu đang nghiên cứu sang vùng tần số trung gian và di chuyển nó so với tần số điều chỉnh bộ lọc trung bình. Trong trường hợp này, bộ lọc luôn được điều chỉnh theo tần số trung gian và chuyển động tuần tự của phổ tín hiệu thu được bằng cách thay đổi tần số của bộ tạo dao động cục bộ, là bộ tạo tần số quét (SWG), được điều khiển bởi điện áp của bộ tạo dao động quét. máy phát điện. Trong khoảng thời gian dao động của bộ tạo tần số chính, phổ của tín hiệu đang nghiên cứu được quan sát trên màn hình CRT dưới dạng các vạch sáng, mỗi vạch này tỷ lệ với công suất trung bình đối với một sóng hài nhất định của phổ tín hiệu. học việc.

Cơm. 22. Mạch phân tích phổ loại siêu dị âm

2.8. Máy đo đặc tính biên độ-tần số (máy đo đặc tính).

Việc sử dụng biểu đồ đặc tính giúp có thể thay thế quy trình khá dài dòng và tốn nhiều công sức để lấy các đặc tính tần số biên độ từng điểm bằng cách sử dụng máy phát đo và vôn kế bằng cách quan sát trực tiếp đặc tính tần số biên độ (AFC) trên màn hình của một ống tia âm cực. Ưu điểm của bộ theo dõi đường cong đặc biệt rõ ràng khi được sử dụng để điều chỉnh mạng tứ cực, vì tác động của việc thay đổi các tham số nhất định trong quá trình thiết lập sẽ hiển thị ngay trên màn hình của bộ theo dõi đường cong bằng cách thay đổi hình dạng của đặc tính biên độ-tần số.

Cơm. 23. Sơ đồ mạch của máy đo đặc tính biên độ - tần số

Sự dao động tần số của bộ tự dao động thường được thực hiện bằng cách sử dụng bộ điều biến từ hoặc varicap. Do thiết bị bao phủ dải tần số rộng, một số nút trong đồng hồ đo được thực hiện theo nguyên tắc chuyển đổi tần số - hai tín hiệu được cung cấp cho bộ trộn: một tín hiệu từ bộ tạo dải, tín hiệu còn lại từ bộ tạo điều chế tần số (FMO) . Ở đầu ra của bộ trộn, các bộ lọc thông thấp chọn tần số chênh lệch có cùng dao động như trong MFC. Từ công tắc, tín hiệu được điều chế tần số được đưa đến bộ khuếch đại băng thông rộng có hệ thống điều khiển khuếch đại tự động (AGC), tại đó tín hiệu được khuếch đại đến điện áp 1 V, sau đó được đưa qua bộ suy giảm đến mạng bốn cổng đang nghiên cứu. . Từ đầu ra của tứ cực, tín hiệu đi đến đầu dò và sau khi phát hiện - đến bộ khuếch đại lệch dọc của CRT. Do quá trình quét ngang của ống được thực hiện đồng bộ với việc điều chế (xoay) tần số của bộ tự dao động, nên đáp ứng tần số của tứ cực đang nghiên cứu được tái tạo trên màn hình.

Để hiệu chỉnh tần số, các dấu tần số có thể được hình thành trong mạch, các dấu này được hình thành trong khối đánh dấu do nhịp 0 giữa dải tần và các hài của tần số đã hiệu chỉnh: 0,1; 0,5; 1; 5 MHz.

2.9. Đo thông số các phần tử mạch vô tuyến (R, L, C, tgδ=1/Q)

Phương pháp vôn kế-ampe kế không yêu cầu thiết bị đặc biệt (Hình 24).

Cơm. 24. Sơ đồ đo điện trở phức tạp bằng phương pháp vôn kế-ampe kế

Khi mạch được cấp nguồn từ nguồn điện xoay chiều có tần số f, có thể xác định được mô đun trở kháng:

trong đó RU là điện trở trong của vôn kế. Phần hoạt động của điện trở được xác định bằng cách đo ở điện áp không đổi. Sau đó, phần phản ứng của điện trở có thể được tính toán. Thông thường người ta sử dụng vôn kế điện tử và ampe kế nhiệt điện. Khi bật lên như một tụ điện hoặc cuộn cảm, biết tần số f của máy phát điện, bạn có thể xác định L và C: 1) X c =1/(ωC)=U/I và C=I/wU, 2) X L = ωL=U/ I và L=U/wI.

Phương pháp bắc cầuđược sử dụng trong dải tần số vô tuyến thấp và cho phép đạt được độ chính xác cao nhất trong các phép đo trở kháng. Chỉ báo cân bằng phải có điện trở cao để tránh ảnh hưởng đến hoạt động của cầu. Chỉ báo như vậy có thể là máy hiện sóng điện tử hoặc vôn kế. Sự cân bằng của cầu xảy ra ở điều kiện

Z 1 Z 3 e i(φ1+φ3) = Z 2 Z 4 e i(φ2+φ4) ,

do đó Z 1 Z 3 = Z 2 Z 4; φ1+φ3= φ2+φ4. Nếu chúng ta lấy điện trở đo được và điện trở mẫu thì trong cầu AC để đạt được trạng thái cân bằng phải có hai điều chỉnh: mô đun điện trở mẫu Z 2 và đối số của nó φ 2. Cần lưu ý rằng các tham số này được kết nối với nhau trong quá trình điều chỉnh. Theo đó, cây cầu phải được cân bằng bằng phương pháp gần đúng liên tiếp, đồng thời điều chỉnh các thành phần hoạt động và phản ứng.

Cơm. 25. Mạch cầu xoay chiều

Bằng phương pháp cộng hưởng bạn có thể đo độ tự cảm, điện dung, điện trở tổn hao trong chúng, cũng như các thành phần hoạt tính và phản kháng của điện trở phức tạp của bất kỳ mạng hai cực nào. Vì trong hầu hết các trường hợp, khi xác định các tham số trên cần phải đo hệ số chất lượng của mạch tương đương nên các thiết bị như vậy được gọi là máy đo hệ số chất lượng hoặc kumeter.

Cơm. 26. Sơ đồ nguyên lý của kumeter

Một điện áp đã hiệu chuẩn U 1 nhất định từ máy phát có dải tần số rộng được đưa vào mạch dao động nối tiếp đo, bao gồm một cuộn cảm tiêu chuẩn (L 0 R 0) hoặc được đo (L x R x) và một tụ điện biến thiên đã hiệu chuẩn tiêu chuẩn C 0 . Điện trở R 1 có giá trị rất nhỏ được đặt để giảm điện trở nguồn để không làm suy giảm các thông số của mạch. Khi nối cuộn dây điện cảm đo được L x R x máy đo cho phép đo trực tiếp hệ số chất lượng của mạch L x R x C 0: Q = U c/U 1. Kết quả là vôn kế đo U c thường được hiệu chuẩn theo hệ số chất lượng. Xét rằng tụ điện mô hình và điện trở R 1 có tổn hao rất nhỏ, hệ số chất lượng tìm được của mạch sẽ bằng hệ số chất lượng của cuộn dây. Với sự cộng hưởng trong mạch, được đánh dấu ở mức tối đa, số chỉ của vôn kế U c có thể được viết là

Q=U c /U 1 =ω 0 L x /R x =1/(ω 0 C 0 R x).

Từ đây, biết C 0, Q và ghi tần số cộng hưởng ω 0, ta xác định được L x và R x. Khi đo một điện dung chưa biết C x, một điện cảm tham chiếu L o R o được đưa vào mạch và sau đó điện dung C x = 1/(ω 0 QR 0) được xác định dựa trên tần số cộng hưởng và giá trị hệ số chất lượng.

Sử dụng đồng hồ đo, bạn cũng có thể đo phần hoạt động và phần phản ứng của điện trở phức tạp của bất kỳ mạng hai đầu cuối nào. Với tính chất cảm ứng, mạng hai cực được kết nối thay vì L x R x, với tính chất điện dung - thay vì C x.

Phương pháp dị điệu dựa trên sự phụ thuộc của tần số dao động vào độ tự cảm và điện dung của mạch dao động của nó và so sánh tần số của máy phát này với tần số của máy phát không nhịp có thể điều chỉnh bằng cách sử dụng tụ điện tiêu chuẩn C0, giúp có thể đạt được mức cao sự chính xác.

Cơm. 27. Sơ đồ phương pháp đo điện dung và điện cảm

Trước khi kết nối điện cảm hoặc điện dung đo được, cả hai máy phát đều được điều chỉnh ở cùng tần số bằng cách sử dụng tụ điện tiêu chuẩn C 0, được ghi lại bằng nhịp 0. Khi nối Cx thì tần số của máy phát 2 thay đổi và khi đó tụ C 0 được điều chỉnh sao cho các tần số trùng nhau. Với cùng độ tự cảm trong mạch, điện dung đo được sẽ bằng độ biến thiên điện dung của tụ điện tham chiếu. Lỗi 0,2-0,5%.

Phương pháp đếm rời rạc (kỹ thuật số) dựa trên việc đếm các xung được hiệu chỉnh tần số trong một khoảng thời gian nhất định. Tùy thuộc vào cách hình thành khoảng thời gian này, hai loại mạch được sử dụng: 1) mạch sử dụng sự phóng điện không định kỳ của tụ điện tới điện trở sử dụng khoảng thời gian bằng hằng số thời gian phóng điện; 2) sơ đồ sử dụng quá trình giảm chấn dao động trong mạch dao động. Trong sơ đồ đầu tiên, tùy thuộc vào những gì được chọn làm tham chiếu (R 0 hoặc C 0), C x và R x có thể được đo. Trước khi bắt đầu đo, tụ điện C x được tích điện đến điện áp E (công tắc ở vị trí 1). Sau đó chuyển công tắc sang vị trí 2 và quá trình phóng điện của tụ C x vào điện trở R 0 bắt đầu theo định luật hàm mũ U c = E e - t / τ. Tại thời điểm công tắc được chuyển sang vị trí 2, một xung sẽ được gửi đến đồng hồ đo khoảng thời gian kỹ thuật số, đồng hồ này sẽ mở ra bộ đếm thời gian. Từ bộ chia R 1 R 2 điện áp E được cấp đến đầu vào thứ hai của thiết bị so sánh. 2 /(R 1 +R 2) = E/2,72. Thời điểm điện áp trên tụ khi phóng điện đạt giá trị E/2,72 xảy ra ở thời điểm t = τ = C x R 0. Lúc này, thiết bị so sánh phát ra xung thứ hai, xung này dừng đếm thời gian. Sai số đo ± 0,1%.

Theo sơ đồ thứ hai, đồng hồ kỹ thuật số được chế tạo (Hình 29).

Cơm. 28. Sơ đồ đo C x R x theo hằng số thời gian τ = C x R x

Nguyên lý hoạt động dựa trên nguyên lý sau: tỷ số giữa hai biên độ của một dao động tắt dần, cách nhau một khoảng thời gian bằng một chu kỳ, bằng Δ = U 1 /U 2 =e δT, trong đó δ=R x / (2L x) là độ giảm giảm chấn, T là chu kỳ dao động. Do đó T=lnΔ/ δ nên hệ số chất lượng của mạch bằng

Q=(2π L x)/(TR x)= (2L x /R x)(π δ/ lnΔ)=π/ lnΔ.

Do đó lnΔ≈π/Q và D≈exp(π/Q). Tỷ số biên độ của dao động tắt dần của dao động thứ nhất và thứ n bằng Δ n =U 1 /U n =e n / Q. Với n=Q chúng ta có D n = e π =23,14, do đó U n = Q = 0,0432.

Cơm. 29. Sơ đồ khối của máy ảnh kỹ thuật số

Từ máy phát xung có chu kỳ làm việc cao, tụ điện của mạch C 0 được tích điện đến biên độ U 1, sau đó quá trình dao động tắt dần bắt đầu trong mạch tạo bởi C 0, L x và R x. Đồng thời, thiết bị ngưỡng 1 mở bộ chọn thời gian và bộ đếm xung đếm số chu kỳ dao động xung được hình thành trong thiết bị tạo hình từ các dao động tắt dần trong mạch. Khi biên độ của dao động tắt dần đạt đến giá trị 0,0432 U 1, tại đó n=Q, thiết bị ngưỡng 2 sẽ đóng bộ chọn và việc đếm xung dừng lại. Số đọc của bộ đếm được đặt lại sau một thời gian, được xác định bởi đường trễ. Sai số đo là 0,1-0,2% và chỉ phụ thuộc vào độ chính xác của thiết bị ngưỡng.