Đo lường kỹ thuật vô tuyến. trong đó W là mômen phản lực riêng, tùy thuộc vào tính chất của phần tử đàn hồi. Xử lý thống kê kết quả đo

THIẾT BỊ CƠ ĐIỆN ANALOG

Thông tin chung

Trong các dụng cụ đo cơ điện tương tự để đánh giá trực tiếp, năng lượng điện từ cung cấp cho thiết bị trực tiếp từ mạch được đo sẽ được chuyển đổi thành năng lượng cơ học của chuyển động góc của bộ phận chuyển động so với bộ phận đứng yên.

Dụng cụ đo điện cơ (EIM) được sử dụng để đo dòng điện, điện áp, công suất, điện trở và các đại lượng điện khác trên dòng điện một chiều và xoay chiều, chủ yếu ở tần số công nghiệp là 50 Hz. Các thiết bị này được phân loại là thiết bị hành động trực tiếp. Chúng bao gồm một bộ chuyển đổi điện (mạch đo), một bộ chuyển đổi cơ điện (cơ cấu đo) và một thiết bị đọc (Hình 5.1).

Cơm. 5.1. Sơ đồ khối của EIP analog

Xích đo lường. Nó đảm bảo sự biến đổi của đại lượng đo điện X thành một số đại lượng điện trung gian Y (dòng điện hoặc điện áp), có liên quan về mặt chức năng với đại lượng đo X. Đại lượng Y ảnh hưởng trực tiếp đến cơ chế đo (MM).

Theo tính chất của sự biến đổi, mạch đo có thể là một tập hợp các phần tử (điện trở, tụ điện, bộ chỉnh lưu, cặp nhiệt điện, v.v.). Các mạch đo khác nhau giúp có thể sử dụng cùng một MM khi đo các đại lượng, điện áp, dòng điện, điện trở không đồng nhất, thay đổi trên một phạm vi rộng.

Cơ chế đo. Là phần chính trong thiết kế của thiết bị, nó chuyển đổi năng lượng điện từ thành năng lượng cơ học cần thiết cho góc lệch a của bộ phận chuyển động của nó so với bộ phận đứng yên, tức là.

α = f(Y) = F(X).

Bộ phận chuyển động của IM là một hệ cơ khí có một bậc tự do so với trục quay. Quán tính bằng tổng khoảnh khắc tác dụng lên bộ phận chuyển động.

Phương trình vi phân mô men mô tả hoạt động của IM có dạng

J( d 2 α/ dt 2) = Σ M, (5.1)

trong đó J là mômen quán tính của bộ phận chuyển động của IM; α - góc lệch của bộ phận chuyển động; d 2 α/ dt 2 - gia tốc góc.

Phần chuyển động của MI trong quá trình chuyển động bị ảnh hưởng bởi:

mô-men xoắn M , được xác định cho tất cả EIP theo tốc độ thay đổi năng lượng trường điện từ w, tập trung trong cơ cấu, theo góc lệch α của bộ phận chuyển động. Mô-men xoắn là hàm của đại lượng đo X và do đó Y (dòng điện, điện áp, tích của dòng điện) và α:

M= (∂w e /∂α) = f(α) Y n , (5.2)

khoảnh khắc truy cập M α, được tạo ra một cách cơ học bằng lò xo xoắn, thanh giằng, dây dẫn và tỉ lệ với góc lệch α của bộ phận chuyển động:

M α = - Wα, (5.3)

Ở đâu W- mômen phản lực riêng trên một đơn vị góc xoắn của lò xo (phụ thuộc vào vật liệu của lò xo và kích thước hình học của nó);

khoảnh khắc bình yên M usp, tức là mômen của lực cản chuyển động, luôn hướng về chuyển động và tỉ lệ với vận tốc góc của độ lệch:

M thành công =- R (dα/ d t), (5.4)

Ở đâu R- hệ số giảm chấn.

Thay (5.2) - (5.4) vào (5.1), ta thu được phương trình vi phân cho độ võng của bộ phận chuyển động của cơ cấu:

J( d 2 α/ dt 2) = M + M α + M sử dụng, (5.5)

J( d 2 α/ dt 2) + R (dα/ d t) + Wα = M. (5.6)

Độ lệch ổn định của bộ phận chuyển động của MI được xác định bởi sự bằng nhau của mô men xoắn và mômen phản lực, tức là. M = Mα , nếu hai số hạng đầu tiên của vế trái phương trình vi phân(5.6) đều bằng 0. Thay thế vào đẳng thức M = Mα biểu thức phân tích mô men, ta thu được phương trình của thang đo thiết bị, cho thấy sự phụ thuộc của góc lệch a của bộ phận chuyển động vào giá trị đại lượng đo và các thông số MI.

Tùy theo phương thức chuyển đổi Năng lượng điện từ Trong chuyển động góc cơ học của bộ phận chuyển động của IM, các thiết bị cơ điện được chia thành điện từ, điện động, sắt động, điện từ, v.v.

Thiết bị đọc EIP tương tự. Thông thường, nó bao gồm một con trỏ được kết nối cứng nhắc với bộ phận chuyển động của IM và một thang đo cố định. Có mũi tên (cơ khí) và đèn báo. Thang đo là một tập hợp các dấu nằm dọc theo một đường và mô tả một dãy số liên tiếp tương ứng với các giá trị của đại lượng được đo. Dấu có dạng nét, dấu gạch ngang, dấu chấm, v.v.

Theo quy mô Có đường thẳng (ngang hoặc dọc), vòng cung (đối với vòng cung lên tới 180°) và hình tròn (đối với vòng cung lớn hơn 180°).

Theo tính chất vị trí của dấu hiệu Có những thang đo đều và không đồng đều, một phía so với số 0, hai phía và khác không. Thang đo được chia độ theo đơn vị của giá trị đo được (thang đo có tên) hoặc theo đơn vị (thang đo không có tên). Trị số của đại lượng đo được bằng tích của số vạch chia đọc được trên cân và giá (không đổi) của thiết bị. Giá trị chia là giá trị của đại lượng đo tương ứng với một đơn vị của thang đo.

Vì EIP là thiết bị tác động trực tiếp nên độ nhạy của thiết bị S p được xác định bởi độ nhạy của mạch S c và độ nhạy của cơ cấu đo S và:

S p = S c S và (5.7)

Lớp chính xác EIP tương tự: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0.

Đơn vị và bộ phận của dụng cụ đo. Đối với hầu hết EIP, mặc dù IM có đa dạng nhưng vẫn có thể nhận diện được các thành phần, bộ phận chung - thiết bị để lắp đặt bộ phận chuyển động của IM, nhằm tạo ra khoảnh khắc phản tác dụng, cân bằng và êm dịu.

.

Cơm. 5.2. Lắp đặt bộ phận chuyển động của cơ cấu đo

Vì bất kỳ cơ cấu đo EIP nào cũng bao gồm một bộ phận chuyển động và một bộ phận cố định, nên để đảm bảo bộ phận chuyển động chuyển động tự do, bộ phận chuyển động này được lắp đặt trên các giá đỡ (Hình 5.2, a), dây nối (Hình 5.2,6) và hệ thống treo (Hình 5.2, c). Trong quá trình vận chuyển, bộ phận chuyển động của MI được cố định bất động bằng khóa.

Thiết bị lắp đặt bộ phận chuyển động trên các giá đỡ Chúng là một ống nhôm nhẹ để ép lõi (miếng thép). Các đầu của lõi được mài sắc và nghiền thành hình nón tròn. Các lõi được đỡ trên vòng bi mã não hoặc corundum. Khi lắp bộ phận chuyển động của MI vào lõi, ma sát xảy ra giữa lõi và ổ đỡ lực đẩy, điều này gây ra lỗi trong số đọc của thiết bị. Trong các thiết bị cao cấpđộ chính xác (phòng thí nghiệm) để giảm ma sát, cân được lắp đặt theo chiều ngang và trục thẳng đứng. Trong trường hợp này, tải trọng tập trung chủ yếu vào phần đỡ phía dưới.

Thiết bị lắp đặt bộ phận chuyển động trên dây giằng Chúng là hai đai mỏng làm bằng hợp kim đồng, trên đó treo phần chuyển động của IM.

Cơm. 5.3. Chi tiết chung về bộ phận chuyển động của IM trên các giá đỡ

Sự hiện diện của chúng đảm bảo không có ma sát trong các giá đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho hệ thống chuyển động và tăng khả năng chống rung. Thanh căng được sử dụng để cung cấp dòng điện cho cuộn dây khung và tạo ra mô-men xoắn ngược.

Thiết bị lắp đặt các bộ phận chuyển động trên hệ thống treođược sử dụng trong các thiết bị đặc biệt nhạy cảm. Bộ phận chuyển động của MI được treo trên một sợi kim loại mỏng (đôi khi là thạch anh). Dòng điện được cung cấp tới khung của bộ phận chuyển động thông qua một sợi dây treo và một dây dẫn dòng không mô-men xoắn đặc biệt làm bằng vàng hoặc bạc.

Để tạo ra một khoảnh khắc phản tác dụng trong IM với việc lắp đặt bộ phận chuyển động trên các giá đỡ (Hình 5.3), một hoặc hai lò xo xoắn ốc phẳng 5 ​​và 6, làm bằng đồng thiếc-kẽm, được sử dụng. Các lò xo cũng đóng vai trò là dòng điện dẫn đến sự quấn quanh khung của bộ phận chuyển động. Một đầu của lò xo được gắn vào trục hoặc trục trục, và đầu kia - vào bộ dẫn động 4 của bộ hiệu chỉnh. Bộ hiệu chỉnh đặt con trỏ 3 của thiết bị không được bật về 0, bao gồm vít 9 với chốt 8 lệch tâm và nĩa 7 có dây buộc. Vít hiệu chỉnh 9 được đưa ra mặt trước của thân thiết bị, khi quay nó sẽ di chuyển càng phuộc 7 làm cho lò xo xoắn lại và theo đó con trỏ 3 cũng chuyển động. Trục 2 kết thúc với các lõi nằm trên ổ đỡ chặn 1.

Để cân bằng phần chuyển động trọng lượng đối trọng 10 giao bóng.

Cơm. 5.4. Sơ đồ giảm chấn cảm ứng từ (a) và không khí (b)

Cơ cấu đo được coi là cân bằng khi trọng tâm của bộ phận chuyển động trùng với trục quay. Một cơ chế đo cân bằng tốt sẽ hiển thị cùng một giá trị của đại lượng đo được ở các vị trí khác nhau.

Để tạo ra sự an thần cần thiết cho MI Chúng được trang bị bộ giảm chấn tạo ra mô-men xoắn hướng vào chuyển động (thời gian làm dịu không quá 4 giây). Trong MI, cảm ứng từ và bộ giảm chấn không khí thường được sử dụng nhiều nhất, bộ giảm chấn chất lỏng ít thường xuyên hơn (khi yêu cầu giảm chấn rất cao).

Bộ giảm chấn cảm ứng từ (Hình 5.4, o) gồm nam châm vĩnh cửu 1 và đĩa nhôm 2, được nối cứng với bộ phận chuyển động của cơ cấu và chuyển động tự do trong trường của nam châm vĩnh cửu. Sự làm dịu được tạo ra do sự tương tác của dòng điện sinh ra trong đĩa khi nó di chuyển trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu với từ thông của cùng một nam châm.

Van điều tiết không khí (Hình 5.4, b) là một buồng / trong đó một cánh nhôm nhẹ (hoặc pít-tông) 2 chuyển động, được nối cứng với bộ phận chuyển động của IM. Khi không khí di chuyển từ phần này của buồng sang phần khác qua khe hở (giữa buồng và cánh), chuyển động của cánh bị chậm lại và dao động của bộ phận chuyển động nhanh chóng tắt đi. Bộ giảm chấn không khí yếu hơn bộ giảm chấn cảm ứng từ.

Máy đo logarit

Tỷ số kế là thiết bị thuộc nhóm cơ điện đo tỉ số của hai đại lượng điện Y 1 và Y 2:

α = F(Y 1 / Y2) n, (5.41)

trong đó n là hệ số phụ thuộc vào hệ thống MI.

Điểm đặc biệt của tỷ số kế là các mômen M quay và phản lực M α trong chúng được tạo ra bằng điện, do đó tỷ số kế có hai phần tử cảm biến, bị ảnh hưởng bởi các đại lượng Y 1 và Y 2 tạo nên tỷ số đo được. Hướng của các đại lượng Y 1 và Y 2 phải được chọn sao cho các mômen M và M α tác dụng lên bộ phận chuyển động hướng vào nhau; trong trường hợp này, bộ phận chuyển động sẽ quay dưới tác động của mômen lớn hơn. Để đáp ứng các điều kiện này, các mômen M và M α phải phụ thuộc khác nhau vào góc lệch của bộ phận chuyển động của thiết bị.

Nguyên nhân gây ra sai số logarit là do thiết kế không giống nhau của hai phần tử cảm biến, đặc biệt khi có vật liệu sắt từ; sự hiện diện trong tỷ số của các mômen bổ sung M bổ sung (do ma sát trong các giá đỡ, các mối nối không mômen, sự mất cân bằng của bộ phận chuyển động). Kể từ đây,

M = M α + M cộng. (5.42)

Sự hiện diện của mô men bổ sung M làm cho số chỉ của tỷ số kế phụ thuộc vào các yếu tố thứ cấp (ví dụ: điện áp). Do đó, thang đo logometer cho biết phạm vi điện áp hoạt động trong đó việc hiệu chuẩn thang đo là hợp lệ. Giới hạn điện áp trên được xác định bởi công suất tối đa được giải phóng trong mạch tỷ số kế, và giới hạn dưới được xác định bởi M cộng. Kim không được nối với điện áp của tỷ số kế, chiếm vị trí không quan trọng do không có mômen phản lực cơ học.

Cơm. 5.18. Cơ chế hoạt động của máy đo tỷ số điện từ

Nguyên lý hoạt động của máy đo tỷ số điện từ như sau.

Bộ phận chuyển động của IM được đặt trong từ trường không đều của một nam châm vĩnh cửu (Hình 5.18), gồm hai khung, được gắn chặt một góc d = 30°-90° và được gắn trên một trục chung. Dòng điện I1 và I2 được cung cấp cho các khung sử dụng dây dẫn dòng điện không mô men xoắn. Chiều của dòng điện sao cho dòng điện I1 tạo ra mô men xoắn và I2 tạo ra mô men phản kháng:

M = I 1 (∂Ψ 1 /∂α); M α = I 2 (∂Ψ 2 /∂α), (5.43)

trong đó Ψ 1, Ψ 2 là các từ thông do nam châm tạo ra và ghép với các khung.

Các mômen M và M α thay đổi tùy theo sự thay đổi của góc α. Giá trị tối đa của các khoảnh khắc sẽ được dịch chuyển một góc d, điều này có thể làm giảm M và tăng M α trong vùng làm việc. Ở trạng thái cân bằng, I 1 (∂Ψ 1 /∂α) = I 2 (∂Ψ 2 /∂α), từ đó

trong đó f 1 (α), f 2 (α) là các đại lượng xác định tốc độ thay đổi liên kết từ thông.

Từ sự bình đẳng của những khoảnh khắc nó suy ra rằng

α = F(I 1 / I 2) (5,45)

Nếu tỉ số dòng điện được biểu diễn thông qua giá trị mong muốn X thì

α = F1(X). (5.46)

Có thể tồn tại sự phụ thuộc chức năng này nếu các điều kiện vận hành chính của tỷ số kế được đáp ứng, tức là ở ∂Ψ 1 /∂α ≠ ∂Ψ 2 /∂α, được đảm bảo bởi sự không đồng đều được tạo ra một cách nhân tạo của từ trường trong khe hở không khí của tỷ số kế. Máy đo tỷ số điện từ được sử dụng để đo điện trở, tần số và các đại lượng phi điện,

Kỹ thuật điện vô tuyếnđo

Cuốn sách thảo luận về các phương pháp cơ bản để đo các đại lượng kỹ thuật điện và vô tuyến trên dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều ở một dải tần số rộng. Mạch đo, nguyên lý cấu tạo của chúng được mô tả và thông số kỹ thuật dụng cụ đo được sử dụng rộng rãi nhất. Ví dụ về tính toán được đưa ra để tạo thuận lợi cho việc đồng hóa vật liệu. Sách giáo khoa có thể được sử dụng khi đào tạo nghề công nhân trong sản xuất.

Định nghĩa cơ bản. Đặc điểm và phương pháp đo.
Một đặc tính chung về chất của nhiều đối tượng vật lý (hệ thống vật lý, trạng thái của chúng, các quá trình xảy ra trong chúng) được gọi là đại lượng vật lý. Trong kỹ thuật điện và vô tuyến, các đại lượng vật lý được điện áp, cường độ dòng điện, công suất, năng lượng, cũng như điện trở, điện dung, điện cảm, tần số.

Một đại lượng vật lý có thể có ý nghĩa khác nhau. Một giá trị nhất định được lấy làm đơn vị đo của một đại lượng vật lý. Theo quy định, giá trị này là một

Việc đo một đại lượng vật lý nhất định là việc xác định giá trị của nó bằng thực nghiệm. Kết quả định lượng, tức là kết quả đo thu được bằng cách so sánh giá trị tìm thấy của một đại lượng vật lý với đơn vị đo của nó.

MỤC LỤC
Giới thiệu
Chương đầu tiên. Thông tin chung về phép đo
§1. Định nghĩa cơ bản. Đặc điểm và phương pháp đo
§2. Các đại lượng vật lý và đơn vị đo của chúng
§3. Lỗi đo lường
§4. Hệ thống phân loại và ký hiệu dụng cụ đo
Chương hai. Dụng cụ đo cơ điện
§5. Thông tin chung
§6. Thiết bị hệ thống điện từ
§7. Thiết bị hệ thống điện từ
§số 8. Thiết bị của hệ thống điện, sắt động và cảm ứng
§9. Thiết bị hệ thống tĩnh điện
Chương ba. Đo đạc dòng điện một chiều và điện áp
§10. Đo dòng điện một chiều bằng thiết bị điện từ
§mười một. Đo dòng điện một chiều bằng micro ampe kế điện tử
§12. Đo điện áp DC bằng thiết bị điện từ
§13. Đo điện áp DC bằng thiết bị điện tử
Chương bốn. Đo đạc Dòng điện xoay chiều và điện áp
§14. Thông tin chung
§15. Thiết bị hệ thống nhiệt điện
§16. Thiết bị hệ thống chỉnh lưu
§17. Ampe kế và vôn kế của hệ thống chỉnh lưu
§18. Dụng cụ kết hợp
§19. Vôn kế điện tử
§20. Vôn kế kỹ thuật số
Chương năm. Đo các thông số của phần tử điện mạch vô tuyến
§21. Thông tin chung
§22. Ôm kế đọc trực tiếp
§23. Phương pháp vôn kế - ampe kế
§24. Phương pháp cầu
§25. Phương pháp cộng hưởng
Chương sáu. Đo các thông số của điốt, bóng bán dẫn và ống chân không
§26. Đo thông số diode
§27. Đo thông số bóng bán dẫn lưỡng cực
§28. Thông số đo của bóng bán dẫn hiệu ứng trường
§29. Kiểm tra ống chân không
Chương bảy. Máy phát điện đo lường
§ba mươi. Thông tin chung
§31. Máy phát tín hiệu tần số thấp
§32. Máy phát tín hiệu tần số cao
§33. Máy phát tín hiệu vi sóng
§34. Máy phát tín hiệu xung
Chương tám. Máy hiện sóng điện tử
§35. Thông tin chung
§36. Ống tia âm cực
§37. Quét dao động
§38. Máy phát điện áp dốc
§39. Kênh điều khiển
§40. Đo điện áp và khoảng thời gian
Chương Chín. Đo tần số
§41. Thông tin chung
§42. Phương pháp so sánh tần số dao động
§43. So sánh tần số dựa trên nhịp 0
§44. Phương pháp đo tần số cộng hưởng
§45. Máy đo tần số analog đọc trực tiếp
§46. Máy đếm tần số điện tử chỉ thị trực tiếp
Chương mười. Đo các thông số dao động điều chế và phổ
§47. Đo các thông số dao động điều chế
§48. Khảo sát phổ
§49. Đo đạc biến dạng phi tuyến
Chương mười một. Các phép đo trong mạch không đổi phân bố
§50. Đường đo
§51. Đo công suất
Văn học.

ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ CƠ BẢN VÀ THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG

Đài đo lường điện tử và các dụng cụ đo sóng 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 dùng để mô phỏng các tín hiệu trong quá trình thiết lập và cấu hình thiết bị vô tuyến điện tử, đo một số thông số tín hiệu bằng các phương pháp so sánh, nguồn điện 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 của thiết bị. Đầu ra của thiết bị là thông tin định lượng về một hoặc một tham số tín hiệu khác. 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, Q-mét, mét đặc tính tần số(nhà viết ký tự), 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 thiết kế nhiều giai đoạn (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 với chuỗi Wien nhận xét. 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.

Máy phát điện tín hiệu 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 của bộ tạo tín hiệu tiêu 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 khoảng thời gian xung τ, được đưa vào một đầu vào khác của bộ thư giãn này, khiến nó chuyển về trạng thái ban đầu và từ đó hình thành cạnh sau của xung chính. với 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 cung 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. Nhờ trở kháng đầu ra thấp nên nó phù hợp với trở kháng sóng các 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 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, ví dụ: 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 hướng ngang chung cho tất cả các chùm tia, nhưng các tấm làm lệch hướng 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 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 trung bình được chỉnh lưu 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 trơn từng đoạn đặc tính dòng điện-điện áp

Lô đất vuông đặc tính dòng điện-điện áp hầu hết tất cả các yếu tố hoạt động đều có: 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 nhìn vào một số loại đặc biệt vôn kế.

Vôn kế điện tử 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 sự giải phóng điện áp tần số yêu cầu từ 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 vôn kế kỹ thuật số với 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). Một bộ giới hạn tăng cường điểm yếu và giới hạn tín hiệu mạnhđến một biên độ nhất định U 0, mọi tín hiệu đều như nhau. 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 thuộc 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 tới hàng trăm megahertz, chúng được sử dụng mạch cộng hưởng với các tham số gộp và ở tần số cao hơn - bộ cộng hưởng hoặc các phần của cáp đồng trục. 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 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, hãy sử dụng dao động tinh thể, điện áp từ đầu ra 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 đến 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. Đếm xung trong 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 cùng một nguồn dao động điều hòa(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 nó 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, tần số đầu tiên 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 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 tính hoặc biến thiên. Vì thiết bị chồng lên nhau phạm vi rộng tần số, sau đó 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 điều chế tần số được đưa đến bộ khuếch đại băng rộng có hệ thống điều chỉnh tự động khuếch đại (AGC), trong đó nó 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 kháng 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 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 ở dải tần số vô tuyến thấp và cho phép đạt được độ chính xác đo cao nhất tổng điện trở. 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 hợp 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 kumetra

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 điện 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 kháng của điện trở phức hợp 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 được hình thành 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.

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.

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.

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 truyền thông chuyển tiếp vô tuyến”.

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 độ dịch pha thành xung dòng điện
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 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 thông số 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 TÍNH NĂNG CỦA BIỆN PHÁP KỸ THUẬT VÔ TUYẾN
Phép đo là một thí nghiệm vật lý dẫn đến việc tìm ra 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 chủ yếu của mọi viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm, là một phần không thể thiếu trong thiết bị của bất kỳ một cơ sở nghiên cứu nào. Quy trình công nghệ, trọng tải chính của các vệ tinh và trạm vũ trụ nhân tạo trên Trái đất. Trình độ phát triển của công nghệ đo lường là một trong những các chỉ số quan trọng nhất 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 khác nhau để thực hiện phép đo 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 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 nền kinh tế truyền thông và các lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc dân ở Việt Nam. phép đo chính xác. Các thiết bị này được sử dụng rộng rãi Thiết bị bán dẫn, vi mạch và mạch tích hợp, 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 một thời gian dài.

Các hướng phát triển chính của thiết bị đo vô tuyến cho Mạng thông tin tự động hợp 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 hoạt động của thiết bị thông qua việc giới thiệu các công nghệ mới cơ sở nguyên tố 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", Matxcơva, 1980

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến ​​thức thật đơn giản. Sử dụng mẫu dưới đây

Làm tốt lắm vào trang web">

Các sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà khoa học trẻ sử dụng nền tảng kiến ​​thức trong học tập và công việc sẽ rất biết ơn các bạn.

Mátxcơva Đại học bang dịch vụ

Viện dịch vụ công nghệ Volga

Phòng “Dịch vụ thiết bị điện tử gia dụng”

PHÍA NAM. Tetenkin

Hướng dẫn

theo kỷ luật

"Đo lường và đo lường vô tuyến"

dành cho sinh viên toàn thời gian và bán thời gian

chuyên ngành 2302.00 “Dịch vụ thiết bị điện tử gia dụng”

Được phê duyệt bởi hội đồng giáo dục và phương pháp của viện

Togliatti 2005

Cơ sở đo lường của phép đo trong kỹ thuật vô tuyến

1. Khái niệm về đo lường. Thuật ngữ ồ logic và định nghĩa

Đo lường là một quá trình nhận thức bao gồm việc so sánh bằng thực nghiệm một đại lượng đo được với một giá trị nhất định được lấy làm đơn vị đo. Quá trình này có thể được chia thành nhiều giai đoạn:

- tái tạo một đơn vị đại lượng vật lý (mét, Hertz, Ohm, v.v.);

- biến đổi của đại lượng đo được (đối với các đại lượng khó tái tạo số đo, ví dụ, khi đo nhiệt độ, có thể thực hiện các biến đổi sau: nhiệt độ - điện trở - điện áp);

- so sánh trực tiếp giá trị đo được với đơn vị đo có thể tái lập;

- Ghi kết quả đo dưới dạng số.

Các phép đo vô tuyến điện, giống như các loại phép đo khác, dựa trên đo lường - khoa học về đo lường, phương tiện đảm bảo tính thống nhất của chúng và phương pháp đạt được độ chính xác cần thiết. Ở Liên bang Nga, cũng như ở các nước khác, có một dịch vụ đo lường phát triển giúp giải quyết các vấn đề chính:

- thử nghiệm các loại thiết bị mới,

- giám sát tình trạng và sử dụng đúng các thiết bị đo lường trong nền kinh tế quốc dân.

Các thuật ngữ và định nghĩa cơ bản về lý thuyết và thực hành các phép đo được đưa ra trong GOST 16263-70 "Hệ thống trạng thái để đảm bảo tính thống nhất của các phép đo. Đo lường học. Các thuật ngữ và định nghĩa."

Đặc tính đo lường của phương tiện đo là đặc tính thuộc tính của phương tiện đo ảnh hưởng đến kết quả và sai số của phép đo. Các đặc tính đo lường được tiêu chuẩn hóa của phương tiện đo bao gồm sai số của phương tiện, giới hạn đo, độ chia thang đo hoặc đơn vị ít quan trọng nhất, điện trở đầu vào, dải tần hoạt động, v.v. Phương tiện đo kỹ thuật có đặc tính đo lường được tiêu chuẩn hóa được gọi là phương tiện đo.

Tùy theo mục đích sử dụng, dụng cụ đo được chia làm 3 loại:

Dụng cụ đo, ở dạng cơ thể hoặc thiết bị, được thiết kế để lưu trữ và (hoặc) tái tạo một đại lượng vật lý có kích thước nhất định được gọi là thước đo (ví dụ, máy dao động thạch anh là thước đo tần số dao động điện, một phần tử bình thường là thước đo điện áp).

Bộ chuyển đổi đo là một dụng cụ đo tạo ra tín hiệu đo thông tin ở dạng thuận tiện cho việc truyền, chuyển đổi hoặc lưu trữ thêm nhưng người quan sát không thể cảm nhận được trực tiếp.

Thiết bị đo là dụng cụ đo tạo ra tín hiệu đo thông tin ở dạng mà người vận hành có thể quan sát trực tiếp.

Từ những định nghĩa này, sự khác biệt chính giữa thiết bị đo và bộ chuyển đổi đo là sự hiện diện của thiết bị hiển thị thông tin một cách trực quan.

Cần phân biệt hai khái niệm “kiểm định” và “kiểm định” phương tiện đo. Thuật ngữ đầu tiên cung cấp đánh giá về hiệu suất của thiết bị (sự hiện diện của tín hiệu đầu ra, khả năng điều chỉnh, chất lượng hoạt động của AGC, v.v.), thuật ngữ thứ hai cho phép người ta đánh giá các đặc tính đo lường của thiết bị và sự tuân thủ các yêu cầu đi kèm của chúng. tài liệu kỹ thuật(cấp chính xác, sai số đo, phạm vi điều chỉnh, điện trở đầu vào, v.v.).

Tùy theo chức năng đo lường, phương tiện đo có thể được chia thành chuẩn, phương tiện đo mẫu và phương tiện đo làm việc.

Chuẩn của đại lượng vật lý là một dụng cụ đo cung cấp khả năng tái tạo và lưu trữ một đơn vị nhằm mục đích truyền kích thước của nó đến các dụng cụ đo cấp dưới theo sơ đồ xác minh và được chính thức phê duyệt làm tiêu chuẩn.

Chúng được phân biệt: (tiêu chuẩn chính, tiêu chuẩn phụ, tiêu chuẩn tiểu bang, tiêu chuẩn nhân chứng, tiêu chuẩn sao chép, tiêu chuẩn làm việc.).

Dụng cụ đo mẫu là dụng cụ đo được sử dụng để kiểm tra các dụng cụ đo khác so với chúng và được phê duyệt là dụng cụ mẫu.

Phương tiện đo công tác là phương tiện đo không gắn với việc kiểm định (chuyển kích thước của đơn vị). Chúng bao gồm tất cả các thiết bị được sử dụng trong thực hành hàng ngày.

Sơ đồ xác minh đơn giản hóa được trình bày trong Hình 1.

Biện pháp điển hình

Nhân chứng tiêu chuẩn

Bản sao tham khảo

Tiêu chuẩn làm việc

loại thứ nhất

loại thứ 2

loại thứ 3

loại thứ 4

Tiêu chuẩn sơ cấp

Tiêu chuẩn thứ cấp

Độ chính xác cao nhất

Độ chính xác cao nhất

Độ chính xác cao

Độ chính xác trung bình

Độ chính xác thấp

Các biện pháp và thiết bị làm việc

Kết quả của công việc thực tế, các loại phép đo sau đây gặp phải:

Các phép đo trực tiếp trong đó giá trị mong muốn của đại lượng được tìm thấy trực tiếp từ dữ liệu thực nghiệm. Ví dụ, đo điện áp hoặc dòng điện.

Phép đo gián tiếp là phép đo trong đó đại lượng được đo được xác định là hàm số của kết quả của các phép đo trực tiếp khác. Ví dụ: đo mức tăng, công suất, điện trở đầu vào, điện dung.

Các phép đo tích lũy - ở đây giá trị đo được xác định bằng các phép đo lặp lại kết hợp khác nhau của cùng một đại lượng vật lý với nghiệm của hệ phương trình được tổng hợp từ các kết quả đo cụ thể. Ví dụ, xác định độ tự cảm lẫn nhau giữa các cuộn dây bằng cách đo tổng độ tự cảm của chúng hai lần.

Phép đo chung là phép đo của một số đại lượng không đồng nhất nhằm xác định mối quan hệ giữa chúng.

Ví dụ, định nghĩa hệ số nhiệt độ nhiệt điện trở tại

cung cấp khả năng đo điện trở và nhiệt độ.

Cần lưu ý rằng trong thực tế, hai loại phép đo đầu tiên là phổ biến nhất.

Phương pháp đo là tập hợp các kỹ thuật sử dụng các nguyên lý (hiện tượng vật lý làm cơ sở cho một phép đo nhất định) và các dụng cụ đo.

Phân loại phương pháp đo

Phương pháp đánh giá trực tiếp - kích thước của đại lượng vật lý đo được được xác định bằng cách so sánh trực tiếp với thước đo có thể tái tạo.

Phương pháp so sánh. Phương pháp này được thực hiện bởi các hệ thống sau:

Phương pháp vi phân - giá trị đo được xác định bằng chênh lệch giữa giá trị đo được và số đo (cầu không cân bằng).

Phương pháp bằng 0 (phương pháp bù) - hiệu quả so sánh được đưa về 0 bằng sự thay đổi tương ứng về kích thước của giá trị được tái tạo bằng thước đo (cầu cân bằng).

Phương pháp thay thế - giá trị đo được thay thế bằng thước đo có thể tái tạo bằng giá trị đo được, được xác định bằng cách duy trì chế độ trong mạch đo được (đo điện trở của đầu từ của máy ghi băng).

Phương pháp trùng khớp - giá trị của đại lượng đo được xác định bằng sự trùng khớp của các dấu hiệu liên quan đến đại lượng đo được và đại lượng đã biết (dấu thang đo, tín hiệu và các dấu hiệu khác).

2. Đơn vị đo

Đơn vị đo là giá trị của đại lượng vật lý được gán giá trị số bằng 1.

Ở Liên Xô kể từ ngày 1 tháng 1 năm 1980. ST SEV 1052 - 78 "Đo lường. Đơn vị đại lượng vật lý" đã có hiệu lực, thiết lập việc bắt buộc sử dụng Hệ thống đơn vị SI quốc tế (SI - được Đại hội đồng XI về Cân nặng và Đo lường thông qua năm 1960).

Hệ đơn vị SI được xây dựng trên 7 đơn vị cơ bản.

		kilôgam
		Thứ hai
Sức mạnh hiện tại
Nhiệt độ nhiệt động		Kelvin
Sức mạnh của ánh sáng		candela
Số lượng chất
và 2 cái bổ sung:
Góc phẳng
Góc đặc		Steradian

Trong kỹ thuật vô tuyến, các đơn vị logarit không thứ nguyên phi hệ thống cũng được sử dụng rộng rãi. Chúng dùng để đánh giá độ lợi, độ suy giảm, độ phản xạ và các đặc tính khác của thiết bị vô tuyến.

Đơn vị sử dụng logarit thập phân (lg) được gọi là decibel, đơn vị sử dụng logarit tự nhiên (ln) được gọi là Neper.

Khi đo công suất

khi đo điện áp

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Trong các phép đo vô tuyến, chúng được sử dụng các loại sau mức tín hiệu:

Mức độ tuyệt đối bằng 0 là mức được lấy làm điểm bắt đầu. Mức công suất tuyệt đối bằng 0 được lấy là 1 mW ở điện trở R0 = 600 Ohms. Sử dụng sự phụ thuộc của P vào I và U, chúng ta có thể xác định mức dòng điện và điện áp hoàn toàn bằng 0:

Do đó, mức kháng cự tuyệt đối bằng 0 được đảm bảo tại và.

Mức tuyệt đối là mức tại một điểm tùy ý trong chuỗi, so với mức 0 tuyệt đối.

Mức tương đối là mức được tính từ mức ban đầu, được lấy làm điểm khởi đầu. Ví dụ: điện áp của tầng khuếch đại là 40 dB, mang lại mức tăng

Nói cách khác

Các mức đo là mức tuyệt đối tại bất kỳ điểm nào trong mạch nếu mức điện áp bằng 0 được áp vào đầu vào của nó.

3. Đặc điểm của điện bức xạ e rheni

Tên gọi các phép đo điện và vô tuyến (đo điện tử) phản ánh hai trường hợp:

Mục đích dự kiến ​​- đo lường trong điện tử và các lĩnh vực khác sử dụng các thiết bị điện tử và hệ thống:

Thực hiện phép đo dựa trên phương pháp công nghệ điện tử và kỹ thuật vô tuyến, chế tạo các thiết bị đo lường dựa trên linh kiện điện tử.

Các phép đo trong quá trình sản xuất và sửa chữa thiết bị điện tử có thể được chia thành các nhóm chính sau:

Đo tín hiệu

Các phép đo đại lượng đặc trưng cho điều kiện truyền tín hiệu

Đo các thông số của từng phần tử của REA

Đo các đặc tính xác định đặc tính của thiết bị và đường đi của nó

Kiểm định dụng cụ đo

Xác định tính chất và vị trí thiệt hại.

Các phép đo vô tuyến điện có một số tính năng quan trọng so với các loại phép đo khác:

Một số lượng lớn các thông số đo được

Dải tần số được sử dụng rộng rãi (từ 10-3 - địa chất, y học đến 1010 - truyền hình vệ tinh);

Phạm vi giá trị đo lớn (điện dung 10-12-102F, điện trở 10-3-1014Ohm);

Độ chính xác và tốc độ cao;

Cất cánh năng lượng nhỏ từ đối tượng đo;

Tham khảo trực quan thuận tiện và dễ sử dụng công nghệ máy tính nhằm nâng cao chất lượng của phép đo.

Tất cả các phép đo trong quá trình sản xuất và sửa chữa thiết bị điện tử có thể được chia thành:

Các phép đo trong phòng thí nghiệm (trong quá trình phát triển và nghiên cứu các quy trình và thiết bị mới)

Các phép đo vận hành và nghiệm thu (tại nhà máy)

Đo đạc trong quá trình sửa chữa

Kiểm định phương tiện đo và biện pháp.

Lỗi đo lường

1. Phân loại lỗi

Độ lệch của kết quả đo so với giá trị thực được gọi là sai số đo.

Sai số đo lường có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.

Theo các thành phần của quá trình đo lường, chúng được phân biệt:

- lỗi trong việc tái tạo thước đo,

- lỗi sao chép,

- lỗi so sánh,

- lỗi ghi kết quả.

Tùy thuộc vào nguồn sai số đo, nó được chia thành:

- sai số về phương pháp - do phương pháp đo không hoàn hảo (đo điện trở bằng bộ chia điện áp)

- lỗi phần cứng (thiết bị) - do ảnh hưởng của các dụng cụ đo được sử dụng. Phụ thuộc vào mạch kết nối và chất lượng của thiết bị đo (bộ chuyển đổi)

- lỗi bên ngoài - do tác động bên ngoài của thiết bị

- sai số chủ quan - phụ thuộc vào đặc điểm của người thực nghiệm

Theo điều kiện sử dụng, dụng cụ đo được chia thành:

- lỗi chính xảy ra trong điều kiện hoạt động bình thường được quy định trong GOST hoặc trong thông số kỹ thuật (TU) của thiết bị đo.

- lỗi bổ sung xuất hiện khi điều kiện hoạt động của dụng cụ đo khác với điều kiện bình thường tương ứng với thông số kỹ thuật hoặc GOST.

Theo mô hình xuất hiện, chúng được phân biệt:

Sai số hệ thống là sai số không đổi (về độ lớn và dấu) hoặc xuất hiện với một dạng nhất định trong các phép đo lặp lại của cùng một đại lượng. Cách giải quyết lỗi hệ thống là loại bỏ nguồn gốc của lỗi, nghiên cứu chúng trước và đưa ra cách khắc phục. Việc hiệu chỉnh là độ lớn của sai số có dấu ngược lại.

- sai số ngẫu nhiên là sai số thay đổi ngẫu nhiên trong các phép đo lặp lại của cùng một giá trị của một đại lượng vật lý. Chúng được đặc trưng bởi các đặc điểm xác suất. Phương pháp đấu tranh là xử lý thống kê các kết quả đo, ví dụ như lấy trung bình.

- lỗi tổng thể (lỗi) - chúng bị loại bỏ và không được tính đến. Cách đấu tranh là dùng “luật 3u”.

Dựa trên phương pháp biểu thị, các loại lỗi đo lường sau đây được phân biệt:

- sai số đo tuyệt đối

đâu là giá trị đo được, là giá trị thực của giá trị đo được.

- sai số đo tương đối

2. Lỗi đo điện Và thiết bị cơ thể

Theo phương pháp biểu thị trong dụng cụ đo, sai số tuyệt đối, tương đối và sai số giảm được phân biệt. Hai lỗi đầu tiên tương tự như những lỗi đã thảo luận ở trên:

- sai số tuyệt đối của thiết bị D=Хп -Х. Đây là số đọc của thiết bị, X là giá trị thực của giá trị đo được;

Lỗi tương đối được định nghĩa là

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Vì giá trị thực thường không được biết nên người ta thường sử dụng ký hiệu thuận tiện hơn

Sai số giảm là tỷ lệ giữa sai số tuyệt đối với giá trị tiêu chuẩn L, được biểu thị bằng phần trăm (lựa chọn L được quy định bởi GOST 13600-68):

Đối với các thiết bị có dấu 0 ở cạnh hoặc ngoài thang đo, giá trị chuẩn hóa L bằng giá trị cuối cùng của phạm vi đo Xk. Nếu điểm 0 nằm ở giữa thang đo thì L bằng tổng số học của các giá trị cuối cùng của thang đo mà không tính đến dấu.

Đối với các thiết bị thực tế, sự phụ thuộc của sai số tuyệt đối vào đại lượng X đo được có thể được biểu thị bằng một dải độ không đảm bảo nhất định. Dải này là do sai số ngẫu nhiên và những thay đổi về đặc tính của thiết bị do ảnh hưởng đến số lượng và quá trình lão hóa.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Do đó, giá trị sai số tuyệt đối được giới hạn ở hai đường thẳng đối xứng với trục hoành, khoảng cách giữa chúng tăng khi giá trị đo X tăng.

Phương trình của dòng 1 có thể được viết là:

trong đó a là giá trị lớn nhất của sai số cộng, bx là giá trị lớn nhất của sai số nhân.

Các giá trị tuyệt đối của sai số cộng không phụ thuộc vào giá trị đo được X và các giá trị nhân tỷ lệ thuận với giá trị X.

Nguồn gốc của sai số phụ là ma sát ở các giá đỡ, kết quả đọc không chính xác, tiếng ồn, nhiễu, rung. Giá trị nhỏ nhất của đại lượng mà thiết bị có thể đo được phụ thuộc vào sai số này. Nguyên nhân sai lệch nhân - tác động yếu tố bên ngoài và sự lão hóa của các bộ phận và thành phần dụng cụ.

Giá trị giới hạn sai số tương đối của thiết bị có liên hệ với giá trị giới hạn sai số tuyệt đối bởi sự phụ thuộc

Theo GOST, theo giá trị sai số giảm, các dụng cụ đo được phân loại cấp chính xác.

Lớp chính xác là một đặc tính tổng quát của thiết bị, được xác định bởi giới hạn của các lỗi chính và bổ sung cho phép.

Đối với các thiết bị có sai số cộng chiếm ưu thế hơn sai số nhân, tất cả các giá trị lỗi đều nằm trong hai đường thẳng song song với trục X (đường thẳng 2) trong Hình 2.

Kết quả là, sai số tuyệt đối và sai số giảm cho phép của thiết bị là không đổi tại bất kỳ điểm nào trên thang đo của thiết bị. Đối với các thiết bị như vậy, cấp chính xác bằng giá trị tối đa của sai số đã cho, được biểu thị bằng phần trăm và được làm tròn đến giá trị lớn nhất gần nhất từ ​​dãy số: ;; ; ; ; ; , trong đó Ví dụ: cấp chính xác cho ampe kế và vôn kế được thiết lập bởi GOST 8711-78: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0 và 5.0.

Đối với các thiết bị có cấp chính xác được biểu thị bằng một số, sai số giảm cơ bản, được biểu thị bằng %, không vượt quá giá trị tương ứng với cấp chính xác.

Cấp độ chính xác của thiết bị mà thành phần cộng và nhân của sai số chính tương xứng được chỉ định là hai số cách nhau bằng dấu gạch chéo, ví dụ 0,1/0,05. Các công cụ có cấp độ chính xác được biểu thị dưới dạng phân số bao gồm dụng cụ kỹ thuật số, cầu so sánh, v.v.

Giá trị giới hạn của sai số tương đối chính của thiết bị, được biểu thị bằng phần trăm, trong trường hợp này có thể được xác định bằng công thức:

Ở đây Ak là giá trị cuối cùng của phạm vi đo (giới hạn đo), Ax là giá trị đo được.

3. Lỗi ngẫu nhiên

Sai số ngẫu nhiên là sai số thay đổi ngẫu nhiên khi thực hiện các phép đo lặp lại cùng một đại lượng. Chúng không thể bị loại trừ bằng thực nghiệm, bởi vì chúng xuất phát từ sự ảnh hưởng đồng thời đến kết quả đo của một số đại lượng ngẫu nhiên (tác động bên ngoài). Ngoài ra, sai số ngẫu nhiên còn bao gồm sai số ngẫu nhiên của dụng cụ đo.

Có thể giảm ảnh hưởng của các sai số ngẫu nhiên đến kết quả đo bằng cách lấy trung bình nhiều phép đo của một đại lượng trong cùng điều kiện.

Từ lý thuyết xác suất, người ta biết rằng các biến ngẫu nhiên được mô tả đầy đủ nhất bằng quy luật phân bố xác suất. Trong thực hành đo điện, một trong những định luật phổ biến nhất là định luật chuẩn tắc (phân bố Gaussian).

Hàm phân phối cho luật chuẩn tắc (Hình 3) được biểu thị bằng sự phụ thuộc

hàm phân bố mật độ xác suất của sai số ngẫu nhiên ở đâu

y - độ lệch chuẩn,

D=y2 - độ phân tán đặc trưng cho độ phân tán của sai số ngẫu nhiên so với tâm của phân bố.

Biểu đồ cho thấy y càng nhỏ thì tần suất xảy ra lỗi nhỏ càng cao (các phép đo càng chính xác).

Trong trường hợp chung, xác suất xảy ra lỗi có giá trị từ đến được xác định theo diện tích của vùng được tô bóng trong Hình 3 và có thể được tính bằng công thức:

Cần lưu ý rằng chức năng này được chuẩn hóa, tức là.

do đó, các đường cong y1 và y2 luôn có hình dạng đảm bảo diện tích bên dưới các đường cong này bằng 1.

Khoảng từ đến được gọi là khoảng tin cậy và xác suất tương ứng được gọi là xác suất tin cậy. Do đó, khoảng tin cậy là khoảng trong đó giá trị mong muốn được đặt với xác suất gọi là độ tin cậy.

Nếu chúng ta đưa vào một biến ngẫu nhiên được chuẩn hóa thì vế phải được chuyển thành hàm Laplace, thường được gọi là tích phân xác suất:

Nó được lập bảng và biểu đồ của nó được trình bày trong Hình 4

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Nếu một xác suất nhất định được đưa ra, thì khi tìm thấy nó, bạn có thể xác định lỗi bằng công thức. Lỗi này sẽ xác định kích thước của khoảng tin cậy.

Các giá trị được lập bảng của hàm cho thấy xác suất xảy ra lỗi D trong khoảng từ đến là 0,9973. Xác suất xảy ra lỗi lớn hơn (1 - 0,9973) = 0,0027? 1/370. Điều này có nghĩa là chỉ có một trong 370 lỗi (tức là khoảng 0,3% số lượng của chúng) sẽ có giá trị tuyệt đối lớn hơn.

Sai số được lấy là sai số lớn nhất. Các sai số lớn hơn được coi là sai sót và không được tính đến (loại bỏ) khi xử lý kết quả đo. Điều kiện này thường được gọi là “luật 3u”, tức là nếu điều kiện được đáp ứng

thì coi như trong trường hợp này không có sai sót trong kết quả đo (với xác suất 0,3%).

Xử lý thống kê kết quả đo

Đặc tính xác suất sai sót bằng số được xác định tại số lượng vô hạn thí nghiệm. Trong thực hành đo lường n luôn hữu hạn nên chúng sử dụng các đặc tính số thống kê, được gọi là ước lượng các đặc tính. Để nhấn mạnh sự khác biệt giữa các công thức về đặc điểm xác suất và ước tính của chúng, các ước tính sau được đánh dấu bằng dấu “?”.

Để giải quyết nhiều vấn đề, không cần phải có kiến ​​thức về hàm phân bố xác suất và mật độ, đồng thời các đặc tính khá đầy đủ của sai số ngẫu nhiên là các đặc tính số đơn giản nhất của chúng: kỳ vọng toán học m (giá trị thực) và độ lệch chuẩn (phương sai), đặc trưng cho độ chính xác của các phép đo. Nếu biết rằng phân bố lỗi là Gaussian thì các đại lượng này là đặc tính đầy đủ.

Hãy xem xét một thuật toán xử lý thống kê kết quả đo của một đại lượng vật lý nhất định (ví dụ: điện áp, dòng điện, điện trở, v.v.).

N phép đo đơn lẻ, có độ chính xác bằng nhau được thực hiện, kết quả là thu được một loạt các giá trị ngẫu nhiên x1, x2,..., xi,.., xn. Cần xác định giá trị thực của đại lượng đo nằm trong giới hạn nào.

1. Giá trị trung bình số học được lấy làm ước tính của kỳ vọng toán học (giá trị thực):

2. Ước lượng độ lệch chuẩn của độ lệch tuyệt đối của từng phép đo được xác định theo công thức:

đâu là độ lệch tuyệt đối (sai số) của phép đo thứ i riêng lẻ.

Để đảm bảo không có sai sót, chúng ta sử dụng “luật 3y1”. Sau khi chọn giá trị Di lớn nhất từ ​​n, chúng ta sẽ kiểm tra sự thỏa mãn của quan hệ (2). Nếu mối quan hệ không được thỏa mãn thì (các) kết quả đo tương ứng với Di đã chọn sẽ bị loại trừ và bước 1 và 2 được lặp lại.

3. Sai số của kết quả trung bình của n phép đo sẽ thấp hơn, vì một phần lỗi Di sẽ bị loại bỏ lẫn nhau. Nó được đặc trưng bằng cách ước tính độ lệch chuẩn của giá trị trung bình số học

4. Sau khi chỉ định xác suất tin cậy P, chúng tôi xác định khoảng tin cậy trong đó giá trị thực của giá trị đo được nằm trong đó. Đối với luật phân phối chuẩn, khoảng tin cậy cho một xác suất tin cậy nhất định (và ngược lại) được xác định bằng cách sử dụng bảng tích phân xác suất Ф(Z)=Р. Các giới hạn của khoảng tin cậy có thể được tính bằng công thức

In = xsr D = xsr z

Bằng cách này, khoảng tin cậy chỉ được tính khi có thông tin tiên nghiệm về bản chất Gaussian của phân bố kết quả đo. Với số lượng phép đo nhỏ n? 15, khoảng tin cậy được xác định không phải thông qua mà thông qua tnb - tham số của phân phối Sinh viên. Sự phân bố này chỉ phụ thuộc vào số lượng phép đo n chứ không phụ thuộc vào các giá trị của xcp và.

Bằng cách đặt xác suất tin cậy b và biết n từ các bảng, bạn có thể xác định được hệ số. Tiếp theo, sử dụng hệ số và giá trị, bạn có thể xác định độ rộng của khoảng tin cậy D:

Ranh giới của khoảng tin cậy được xác định bởi công thức

Trong = xsr D = xsr

Từ việc so sánh hai lựa chọn để xác định khoảng tin cậy, có thể thấy rằng với một số lượng phép đo nhỏ, phân bố Sinh viên phần nào mở rộng khoảng trong đó giá trị thực của x có thể nằm. Khi n=15 trở lên, các giá trị của khoảng tin cậy sẽ được so sánh và việc tính toán có thể được thực hiện theo bất kỳ cách nào.

4. Tổng hợp lỗi

Nhiệm vụ rất thường xuyên là xác định tổng lỗi của một thiết bị bao gồm nhiều khối.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Hãy xem xét trường hợp tổng quát nhất, khi mỗi khối có cả lỗi hệ thống và lỗi ngẫu nhiên.

Các lỗi hệ thống được tính tổng theo đại số, có tính đến dấu của chúng, trong khi sai số tổng là mô đun của tổng kết quả

Sai số ngẫu nhiên của thiết bị đo gồm các khối có sai số ngẫu nhiên độc lập của từng khối được tìm bằng phép cộng hình học

Với sự hiện diện ngẫu nhiên và lỗi hệ thống tổng sai số đo lường được tìm thấy dưới dạng tổng hình học của chúng

Cho phép loại trừ khỏi xem xét cái gọi là sai số không đáng kể, là (các) thuật ngữ có giá trị nhỏ hơn 30% tổng sai số.

Đo dòng điện và điện áp

1. Đặc điểm của đại lượng đo. Phương pháp đo lường e Nia

Điện áp một chiều và dòng điện một chiều được đặc trưng bởi độ lớn và cực tính.

Dòng điện xoay chiều và điện áp tần số nguồn có dạng hình sin và được đặc trưng bởi các giá trị sau:

Giá trị tức thời.

Giá trị tối đa (biên độ, đỉnh).

Thành phần không đổi.

Giá trị hiệu chỉnh trung bình.

Giá trị trung bình bình phương gốc (hiện tại, hiệu quả), .

Giá trị tức thời của dòng điện (điện áp) là giá trị của tín hiệu tại một thời điểm nhất định. Nó có thể được quan sát trên máy hiện sóng và có thể được tính toán từ biểu đồ dao động cho từng thời điểm.

Giá trị điện áp (dòng điện) cực đại là giá trị điện áp tức thời cao nhất trong khoảng thời gian T.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Độ lệch cực đại “lên” và “xuống” lần lượt là giá trị tức thời lớn nhất và nhỏ nhất của thành phần biến đổi của tín hiệu trong một khoảng thời gian T nhất định.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Sự chênh lệch giữa giá trị tín hiệu tối đa và tối thiểu trong một khoảng thời gian nhất định được gọi là điện áp “đỉnh”

Thành phần không đổi (giá trị trung bình) của điện áp (dòng điện) là giá trị trung bình số học của các giá trị tức thời trong khoảng thời gian T.

Độ lớn của thành phần không đổi của tín hiệu trong một khoảng thời gian cũng có thể được tìm thấy bằng đồ họa. Để làm điều này, cần phải trừ diện tích dưới trục hoành khỏi diện tích phía trên trục hoành độ và chia chênh lệch thu được cho khoảng thời gian. Ngược lại: trục thời gian phải được dịch chuyển sao cho diện tích của đường cong điện áp phía trên và phía dưới trục hoành bằng nhau.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Theo đó, tất cả các tín hiệu điện đối xứng qua trục hoành (ví dụ: tín hiệu hình sin) đều có thành phần không đổi bằng 0.

Ví dụ 1. Xác định thành phần DC của tín hiệu (điện áp) như hình vẽ

Đăng trên http://www.allbest.ru/

a) Ta sử dụng phương pháp đồ thị: dải biên độ tín hiệu sẽ là. Xét rằng đối với phạm vi "sin", chúng ta nhận được,

Do đó, thành phần không đổi của tín hiệu bằng nhau và hàm có dạng

b) xác định bằng tính toán:

bởi vì tích phân của sin của một góc bất kỳ trong một khoảng thời gian bằng 0, ta có

Giá trị được chỉnh lưu trung bình - được định nghĩa là giá trị trung bình số học của mô-đun các giá trị tức thời

Ở điện áp đơn cực, thành phần không đổi bằng giá trị hiệu chỉnh trung bình (xem công thức 3 và 4). Đối với điện áp cực đối diện, hai thông số này là khác nhau. Người ta biết rằng đối với điện áp hài. Hãy tính toán cho một tín hiệu như vậy:

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Do đó, đối với tín hiệu hài có chỉnh lưu toàn sóng

Giá trị điện áp trung bình bình phương (rms) là căn bậc hai của giá trị trung bình của bình phương các giá trị tức thời

Thay thế vào công thức (5) và sử dụng phép thay thế, chúng ta có thể thu được tín hiệu hài

Mối quan hệ giữa biên độ (giá trị cực đại) và giá trị bình phương trung bình gốc đối với bất kỳ dạng thay đổi nào trong giá trị tức thời được xác định bằng công thức

hệ số biên độ ở đâu. Đối với điện áp hình sin.

Có mối quan hệ giữa bình phương trung bình gốc và giá trị điện áp chỉnh lưu trung bình

Yếu tố hình thức. Đối với điện áp hình sin người ta có thể có được

Thay công thức (6) vào công thức (7) ta thu được mối liên hệ giữa biên độ và giá trị hiệu chỉnh trung bình của tín hiệu hài

Khi xác định điện áp bình phương trung bình căn cho các tín hiệu có dạng không hình sin, hãy sử dụng cùng một công thức (5) bằng cách thay thế dạng điện áp đã cho làm tích phân.

Tuy nhiên, để xác định giá trị bình phương trung bình căn, điện áp đã cho có thể được mở rộng thành chuỗi Fourier, xác định giá trị bình phương trung bình căn của từng sóng hài Ui và thành phần không đổi U0. Khi đó giá trị bình phương trung bình gốc của điện áp không hình sin Uсk sẽ là

Giá trị hiệu chỉnh trung bình được tìm thấy bằng công thức (4) và giá trị tối đa sử dụng công thức (6) và (8).

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đối với một số dạng điện áp thường xuyên xuất hiện, giá trị và giá trị của chúng đã được biết và lập bảng. Ví dụ, đối với điện áp răng cưa người ta có thể thu được bằng cách thay thế u(t)=t:

Ví dụ 2. Xét việc xác định giá trị Usk cho điện áp xung:

Đăng trên http://www.allbest.ru/

chu kỳ nhiệm vụ của các xung ở đâu.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đăng trên http://www.allbest.ru/

thay Um=Uск, ta được

Do đó, thành phần hằng số bằng hoặc

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đối với tín hiệu đơn cực xung

2. Tính chất chung của cơ điện tử Và thiết bị logic

Bất kỳ thiết bị cơ điện nào cũng bao gồm 2 thành phần - đầu dò đo và cơ cấu đo.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Bộ chuyển đổi đo chuyển đổi đại lượng X đo được thành đại lượng điện trung gian Y liên kết với X bằng một sự phụ thuộc chức năng đã biết.

Cơ cấu đo là một bộ chuyển đổi năng lượng điện được cung cấp cho nó thành năng lượng cơ học, cần thiết để di chuyển phần chuyển động của nó so với phần đứng yên.

Tùy thuộc vào loại bộ chuyển đổi, các thiết bị được phân biệt, được chỉ định theo quy ước như sau:

Đăng trên http://www.allbest.ru/

- Hệ thống điện từ

Đăng trên http://www.allbest.ru/

- hệ thống điện từ

Đăng trên http://www.allbest.ru/

- hệ thống điện động lực

Đăng trên http://www.allbest.ru/

- Hệ thống tĩnh điện.

Bất kỳ cơ cấu nào của hệ thống đo lường đều bao gồm một bộ phận chuyển động và một bộ phận đứng yên, được tác động bởi các lực cơ học tỷ lệ với giá trị được đo. Các lực này tạo ra một mô men xoắn M làm quay hệ thống chuyển động theo hướng tăng dần chỉ số của con trỏ (mũi tên).

trong đó We là tổng năng lượng tập trung trong cơ chế đo,

- góc lệch của mũi tên.

Nói chung

Dưới tác dụng của mô men xoắn M, kim bị lệch. Để mỗi giá trị của đại lượng đo chỉ tương ứng với một giá trị con trỏ, một mômen phản tác dụng được tạo ra trong cơ cấu đo, hướng về mômen quay. Mômen phản kháng có thể đạt được nhờ lực cơ học (thường là các lò xo xoắn ốc đặc biệt cũng đóng vai trò là nguồn cung cấp dòng điện) hoặc lực điện.

Momen phản cơ học bằng

trong đó W là mômen phản lực riêng, tùy thuộc vào tính chất của phần tử đàn hồi.

Kim dụng cụ ngừng di chuyển khi các khoảnh khắc trở nên bằng nhau. Trong một số thiết bị, nó được tạo ra do lực có nguồn gốc điện; những thiết bị như vậy được gọi là logometer.

Bất kỳ dụng cụ đo nào cũng chứa một thiết bị được thiết kế để tăng tốc quá trình giảm rung động của bộ phận chuyển động của thiết bị. Thiết bị này tạo ra một khoảnh khắc tăng tốc:

trong đó p là hệ số giảm chấn, tùy thuộc vào loại và thiết kế của bộ giảm chấn,

- tốc độ góc chuyển động của bộ phận chuyển động.

Phổ biến nhất trong thực tế là bộ giảm chấn không khí, chất lỏng và cảm ứng.

Để đánh giá chất lượng của dụng cụ đo điện, các thông số sau được đưa ra:

Độ nhạy của thiết bị là khả năng của thiết bị phản ứng với những thay đổi trong giá trị đo được. Nó được ước tính bằng tỷ lệ giữa sự thay đổi giá trị ở đầu ra của thiết bị với sự thay đổi giá trị của X ở đầu vào

Nếu thang đo là đồng nhất thì

Có độ nhạy dòng điện, điện áp và công suất. Nghịch đảo của độ nhạy của thiết bị được gọi là hằng số thiết bị C.

trong đó n là số vạch chia của thang đo dụng cụ.

Độ chính xác của thiết bị được đặc trưng bởi các giá trị sau: (sai số tuyệt đối), (sai số tương đối), (sai số giảm), K (cấp chính xác).

Mức tiêu thụ năng lượng bên trong là một thông số đặc trưng cho khả năng tiêu thụ năng lượng của thiết bị từ nguồn tín hiệu đo được. Trong thực tế, công suất này dao động từ 10-11 đến 10-5 W.

Thời gian nghỉ là thời gian từ lúc bật giá trị đo đến thời điểm dao động của kim chỉ không vượt quá giá trị sai số tuyệt đối. Dành cho tất cả các thiết bị.

Các mẫu của hệ thống điện từ

Các thiết bị của hệ thống điện từ (ME) dựa trên sự tương tác giữa trường của nam châm vĩnh cửu với trường của mạch mang dòng điện.

Chúng có thể có hai loại:

Đăng trên http://www.allbest.ru/

- có khung di động

Đăng trên http://www.allbest.ru/

- có nam châm chuyển động

Cái trước có độ chính xác tốt hơn và độ nhạy cao hơn. Cái thứ hai đơn giản hơn, đáng tin cậy hơn và rẻ hơn. Trong thực tế, các thiết bị hệ thống ME có khung chuyển động đã trở nên phổ biến hơn (Hình 5).

Tổng năng lượng tập trung trong cơ cấu đo bao gồm năng lượng của từ trường nam châm vĩnh cửu, năng lượng của cuộn dây mang dòng điện và năng lượng tương tác của từ trường với cuộn dây mang dòng điện, trong đó từ thông liên kết bằng tích của số đường dây điện, cắt nhau ở cả hai phía của cuộn dây khi nó quay một góc, bằng số vòng n:

trong đó B là cảm ứng từ (T), S là diện tích hai bên của cuộn dây (m2). Do đó, tổng năng lượng của cơ chế sẽ bằng

Trước đây người ta đã chứng minh rằng mô-men xoắn bằng nhau. Vi phân (9), ta thu được М=В·s·n·I. Người ta cũng đã lưu ý rằng hệ thống chuyển động quay cho đến khi mô men xoắn và mô men phản lực bằng nhau. Hãy xem xét ba trường hợp.

Dòng điện một chiều chạy qua thiết bị.

Xét thời điểm phản tác dụng, chúng ta nhận được. Bằng cách giải đẳng thức này theo góc quay của mũi tên b, chúng ta có thể xác định được phương trình tỷ lệ của thiết bị hệ thống ME

độ nhạy hiện tại của thiết bị ở đâu

Điều này cho thấy thang đo của thiết bị là đồng nhất và độ lệch của con trỏ phụ thuộc vào hướng của dòng điện.

Để điều chỉnh góc lệch của cơ cấu, người ta sử dụng shunt từ tính.

Tấm mà một phần từ thông đi qua được làm bằng vật liệu từ tính mềm. Bằng cách di chuyển nó, bạn có thể điều chỉnh dòng chảy phân nhánh vào shunt từ và do đó thay đổi cảm ứng trong khe hở không khí của thiết bị.

Làm dịu hệ thống di động của các thiết bị ME là cảm ứng từ, không cần sử dụng các thiết bị đặc biệt. Thời điểm làm dịu cảm ứng từ xảy ra do sự tương tác của từ thông với dòng điện Foucault phát sinh trong khung nhôm của cuộn dây.

Hãy xem xét trường hợp thứ hai, khi dòng điện đo được có dạng hình sin

Trong trường hợp này, giá trị mômen tức thời

Giá trị trung bình của mô men xoắn trong khoảng thời gian đó bằng

Do đó, khi kết nối với mạch điện hình sin, các thiết bị của hệ thống ME hiển thị bằng 0.

Trường hợp tín hiệu xoay chiều phức tạp chứa thành phần không đổi được cung cấp cho thiết bị

Khi tín hiệu AC được cung cấp cho thiết bị hệ thống ME, thiết bị sẽ đo thành phần DC của tín hiệu này (hoặc giá trị trung bình).

Các thiết bị của hệ thống ME là những thiết bị tích hợp, bởi vì thực hiện phép tính trung bình

Ưu điểm của thiết bị hệ thống ME:

Độ nhạy cao (lên tới 3?10-11A).

Độ chính xác cao (lên đến độ chính xác 0,05).

Bảo vệ tốt khỏi từ trường bên ngoài, bởi vì độ tự cảm giữa các cực đặt gần nhau của nam châm vĩnh cửu rất lớn và lên tới 0,15 - 0,3 Tesla.

Tiêu thụ điện năng thấp từ mạch đo được (10-5-10-6 W).

Kích thước nhỏ.

Những nhược điểm của thiết bị hệ thống ME bao gồm:

Thiết bị không được bảo vệ khỏi quá tải.

Chỉ đo thành phần DC của tín hiệu (giá trị trung bình) và không cho phép đo tín hiệu xen kẽ.

Tăng độ nhạy cảm với nhiệt độ môi trường.

Khu vực ứng dụng.

Ampe kế và vôn kế dùng để đo dòng điện và điện áp trong mạch điện một chiều. Kết hợp với nhiều bộ chuyển đổi khác nhau, chúng cũng có thể hoạt động trong các mạch điện xoay chiều. Trên cơ sở hệ thống ME, các máy đo điện trở, phòng thí nghiệm mẫu mực và các dụng cụ đo lường làm việc được tạo ra. điện kế có độ nhạy cao.

Thiết bị điện từ Với chủ đề

Các thiết bị hệ thống điện từ (EM) dựa trên sự tương tác của từ trường của cuộn dây hoặc cuộn dây với lõi sắt từ di động nối tiếp.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Hình 6

I. Lý thuyết công - sự thỏa mãn điều kiện cân bằng

đâu là khoảnh khắc phản tác dụng.

Năng lượng của cơ chế

Như trong trường hợp trước, chúng ta hãy xem xét. Một số biến thể.

Đo dòng điện một chiều I0. Trong trường hợp này, chúng ta có một mô-men xoắn bằng

và người đối diện

.

Tỷ lệ của thiết bị là bậc hai và hướng của dòng điện không quan trọng.

Dòng điện đầu vào có dạng hình sin.

Trong trường hợp này, bộ phận chuyển động của thiết bị do quán tính của nó sẽ phản ứng với giá trị trung bình. Sau đó:

trong đó I là giá trị rms của dòng điện.

Các thiết bị của hệ thống EM phản ứng với giá trị rms và cũng được hiệu chỉnh theo giá trị rms. Do đó, số đọc của các thiết bị như vậy không phụ thuộc vào hình dạng của tín hiệu đo được.

Thuận lợi.

Sự đơn giản của thiết kế và độ tin cậy.

Các số đọc độc lập với hình dạng tín hiệu.

Khả năng chống quá tải hiện tại.

Thích hợp cho hoạt động trên dòng điện một chiều và xoay chiều.

Sai sót.

Cân không đều (lúc đầu bị nén, lúc cuối bị giãn).

Độ nhạy thấp.

Tiêu thụ điện năng lớn từ mạch đo được (lên tới 1W).

Độ chính xác thấp (sự thay đổi của số đọc, ảnh hưởng của nhiệt độ, tần số của dòng điện đo được).

Khả năng miễn nhiễm kém với từ trường bên ngoài do từ trường bên trong yếu. Để bảo vệ khỏi các trường bên ngoài, hai phương pháp được sử dụng:

Che chắn bằng sắt từ mềm (làm giảm ảnh hưởng của từ trường bên ngoài).

Đang nói. Ý tưởng của phương pháp là sử dụng 2 đơn vị giống hệt nhau để tạo ra mô-men xoắn. Các cuộn dây của các nút được mắc nối tiếp nên chúng từ trườngđối diện. Từ thông ngoài F được cộng vào từ thông F1 của cuộn dây thứ nhất và trừ đi từ thông F2 của cuộn dây thứ hai. Kết quả là tổng mô men xoắn không đổi.

Khu vực ứng dụng

Do tính đơn giản và chi phí thấp, chúng được sử dụng rộng rãi để đo dòng điện và điện áp tần số công nghiệp (50 và 400 Hz) với độ chính xác 1,5-2,5. Cấp độ chính xác cao nhất đạt được trong các mẫu phòng thí nghiệm là 0,5.

Thiết bị hệ thống điện động lực

Nguyên lý hoạt động dựa trên sự tương tác của từ trường đứng yên và cuộn dây di chuyển qua đó dòng điện đo được chạy qua.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Hình 7

Phương trình tỷ lệ được rút ra theo cách tương tự từ điều kiện cân bằng

độ tự cảm lẫn nhau giữa các cuộn dây là bao nhiêu. Hãy xem xét một số trường hợp.

Cả hai dòng điện đều không đổi, tức là và - const.

Sau đó

, MỘT

Từ đây bạn có thể có được phương trình của thang đo dụng cụ

Như vậy, tính chất thang đo của hệ thống điện động lực là không đồng đều. Khi bản chất của thang đo là bậc hai.

Khi đo trong mạch điện xoay chiều, bộ phận chuyển động của thiết bị sẽ phản ứng với giá trị mô men xoắn trung bình

.

Theo các công thức, số đọc của các thiết bị của hệ thống ED tỷ lệ thuận với tích của dòng điện và việc hiệu chuẩn thang đo có giá trị cho cả giá trị không đổi và biến.

Thuận lợi

Chúng có thể có lớp có độ chính xác cao (lên tới 0,2).

Chúng cung cấp phép nhân số lượng đo được, tức là Khi kết nối song song nối tiếp, có thể đo được công suất.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

sai sót

Độ nhạy thấp.

Tính phi tuyến của thang đo.

Kích thước lớn và độ phức tạp của thiết kế.

Bảo vệ kém khỏi tác động của từ trường, nhiệt độ, tần số bên ngoài.

Không thể chấp nhận được tình trạng quá tải.

Dải tần số thấp (1,5-3kHz).

Khu vực ứng dụng

Được sử dụng làm ampe kế (lên đến 200A), vôn kế (lên đến 600V), oát kế (lên đến 1,5 kW). Chúng có thể dùng làm công cụ mẫu mực để hiệu chỉnh các dụng cụ làm việc. Để tăng độ nhạy, cuộn dây cố định được bọc trong lõi từ mềm. Thiết bị như vậy được gọi là thiết bị hệ thống sắt động lực học và được chỉ định.

Thiết bị hệ thống tĩnh điện

Nguyên lý hoạt động của các thiết bị hệ thống ES dựa trên sự tương tác của hai vật tích điện, là các tấm di động và cố định, được đặt điện áp đo được.

Trong thực tế, có hai loại cơ chế đã trở nên phổ biến.

Sự thay đổi điện dung được thực hiện bằng cách thay đổi vùng hoạt động của các điện cực (Hình 8).

Điện dung thay đổi do sự thay đổi khoảng cách giữa các điện cực. Năng lượng tập trung ở phần chuyển động của thiết bị

Khi đó mômen quay và phản lực lần lượt bằng nhau

Cân bằng các giá trị này, chúng ta thu được phương trình tỷ lệ của thiết bị hệ thống ES

Tấm tụ điện

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Theo đó, các thiết bị của hệ thống ES là vôn kế thích hợp để đo cả điện áp dòng điện một chiều và xoay chiều. Khi đo điện áp hình sin, chúng phản ứng với giá trị RMS của tín hiệu.

Thuận lợi

Khi đo điện áp DC, vôn kế là lý tưởng (không có nguồn điện nào được tiêu thụ từ nguồn tín hiệu).

Khi đo tín hiệu hình sin, chúng có điện kháng (rất lớn) nên hoạt động ở tần số lên tới 10-30 MHz.

Có thể được thực hiện với lớp chính xác cao nhất.

Vì không khí đóng vai trò là chất cách điện trong thiết bị nên thiết bị có thể được sử dụng để thay đổi điện áp lên đến (102 - 103) kV.

sai sót

Độ nhạy thấp (Umin khoảng 10V).

Tính không ổn định (thay đổi điện dung, ảnh hưởng của nhiệt độ và điện trường ngoài). Che chắn được sử dụng để bảo vệ.

Tính phi tuyến của các đặc tính.

Độ tin cậy thấp.

Ứng dụng

Được sử dụng để đo trong mạch DC và AC có tần số từ 20Hz đến 30 MHz. Có thể được sử dụng làm vôn kế tiêu chuẩn để đo điện áp cao (cấp chính xác lên tới 0,5).

Để kết luận, chúng tôi trình bày một bảng tóm tắt các phương trình cho thang đo cơ chế đo của các hệ thống khác nhau.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đăng trên http://www.allbest.ru/

	RMS

3. Đo dòng điện, điện áp trong mạch điện một chiều và mạch điện công nghiệp w tần số tuyến tính

Đo mạch sau ồ dương hiện tại

Đo đạc I và U trong mạch DC thường được thực hiện bởi các thiết bị của hệ thống điện từ có tổng dòng điện lệch là (20-50) mA. Điện trở trong của các thiết bị như vậy thường = 1000 2000 Ohms.

Để mở rộng giới hạn đo của ampe kế, người ta sử dụng shunt.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Rpr Ix

Ở đây n = Ix\Ipr là hệ số shunt.

Shunt được chia thành bên trong (cho phép đo dòng điện lên đến 30 A) và bên ngoài (để đo dòng điện lớn hơn 30 A). Chúng cũng có thể được chia thành riêng lẻ (chỉ được sử dụng với cơ chế hiệu chuẩn) và hiệu chuẩn (được tính cho dòng điện định mức và phù hợp với mọi hệ thống đo lường).

Để mở rộng giới hạn của vôn kế, người ta sử dụng thêm điện trở.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Đây là hệ số mở rộng giới hạn.

Việc tính toán được thực hiện bằng thuật toán tương tự. Xem xét những gì chúng ta nhận được

Các điện trở bổ sung được chia thành các loại, tương tự như shunt.

Đo điện áp và dòng điện trong mạch tần số điện

Đối với những mục đích này, các thiết bị điện từ, điện động và điện được sử dụng. hệ thống bìu.

khi dùng để đo dòng điện, cuộn dây của thiết bị hệ thống EM được mắc nối tiếp vào mạch điện;

Các thiết bị của hệ thống ED như một ampe kế được bật nối tiếp ở dòng điện lên tới 0,5A; ở dòng điện cao, các cuộn dây được bật song song. Đối với vôn kế, các cuộn dây và các điện trở bổ sung được mắc nối tiếp;

Các thiết bị của hệ thống ES chỉ được sử dụng để đo điện áp. Đối với dòng điện một chiều, các giới hạn được mở rộng với sự trợ giúp của các điện trở bổ sung, đối với dòng điện xoay chiều - với sự trợ giúp của tụ điện.

Từ tài liệu được thảo luận ở trên, có thể thấy rằng các thiết bị của hệ thống ME có đặc tính vận hành và đo lường cao nhất. Điều này dẫn đến việc chúng được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực đo lường điện (radio). Tuy nhiên, cần lưu ý một lần nữa rằng nhược điểm chính của chúng là không thể chấp nhận được tình trạng quá tải ngay cả trong thời gian ngắn (lò xo mang dòng điện, dây căng và hệ thống treo bị cháy và biến dạng).

4. Đo dòng điện, điện áp bằng thiết bị từ bộ chuyển đổi MỘT điện thoại di động

Đo dòng điện xoay chiều bằng các thiết bị của hệ thống ME yêu cầu một thao tác đặc biệt - chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều bằng phép đo tiếp theo bằng thiết bị hệ thống điện từ.

Nếu các phần tử bán dẫn được sử dụng làm bộ chuyển đổi thì trong trường hợp này thiết bị được gọi là bộ chỉnh lưu. Bộ chuyển đổi nhiệt cũng có thể được sử dụng làm bộ chuyển đổi - trong trường hợp này chúng ta có một vôn kế nhiệt điện. Các thiết bị nhiệt điện được sử dụng ở dải tần số thấp và cao.

Vôn kế chỉnh lưu

Theo mạch chỉnh lưu, chúng được chia thành nửa sóng và toàn sóng. Tùy chọn mạch nửa sóng bộ chỉnh lưu được thể hiện trong hình 9.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Trong trường hợp này, khi đặt một điện áp hài vào đầu vào, dòng điện xung i(t) sẽ chạy qua thiết bị. Xét rằng số đọc của thiết bị hệ thống ME tỷ lệ thuận với giá trị trung bình, chúng ta thu được

Thiết bị chỉnh lưu được hiệu chỉnh theo giá trị rms của dòng điện hình sin. Hệ số hiệu chuẩn C, liên quan đến phản hồi của thiết bị với số đọc của nó, là hệ số dạng Kf (C=Kf), có thể được biểu thị dưới dạng giá trị dòng điện trung bình được chỉnh lưu và bình phương gốc

Số đọc của thiết bị hoặc số đọc của thang đo là

nơi được xác định bởi công thức nổi tiếng

Với chỉnh lưu nửa sóng, K1f = 2,22 và với chỉnh lưu toàn sóng, Kf2 = 1,11.

Do đó, trong các thiết bị chỉnh lưu, đáp ứng và hiệu chuẩn không trùng nhau, do đó số đọc của chúng chỉ có giá trị đối với tín hiệu hình sin. Nếu hình dạng của đường cong dòng điện (điện áp) đo được khác với hình sin thì sẽ xuất hiện lỗi đo.

Đo một điện áp không hình sin và số đọc của thiết bị chỉnh lưu bằng nhau. Khi đó giá trị hiệu chỉnh trung bình của điện áp đo được có thể được tính bằng công thức

Nếu biết hình dạng của đường cong điện áp đo được hoặc Kfh của nó thì giá trị bình phương trung bình gốc của điện áp đo được có thể được xác định như sau:

Như bạn có thể thấy, giá trị của Usk và Ushk đối với điện áp không hình sin không trùng nhau. Sai số tương đối giữa giá trị mong muốn của điện áp dòng điện không hình sin và số đọc trên thang đo Ushk bằng

Để xác định số chỉ vôn kế cho một đường cong dòng điện (điện áp) nhất định, bạn phải làm như sau:

Biết được dạng điện áp đo được, xác định được dạng dòng điện chạy qua cơ cấu đo.

Xác định giá trị điện áp chỉnh lưu trung bình theo công thức

dụng cụ đo dao động vôn kế điện tử

Tính toán chỉ số dụng cụ bằng công thức

Chỉnh lưu nửa sóng,

Chỉnh lưu toàn sóng.

Ví dụ 3. Xác định dòng điện qua đồng hồ khi đặt điện áp răng cưa

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Chúng tôi xác định ở đầu ra của bộ chỉnh lưu

Các chỉ dẫn trên thang đo của thiết bị có tính đến việc chia độ.

Giá trị điện áp RMS cho một tín hiệu nhất định có thể được tính bằng công thức

Khi đó sai số đo sẽ là

Thuận lợi

Đơn giản hóa việc thực hiện mạch.

Độ tin cậy cao.

Khả năng làm việc với tín hiệu tần số cao.

sai sót

Đặc tính dòng điện-điện áp phi tuyến của điốt và sự lan truyền của chúng.

Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường.

Lỗi tần số do tính khả dụng container р-n chuyển tiếp diode.

Để loại bỏ hai nhược điểm cuối cùng, người ta sử dụng mạch bù tần số và nhiệt.

Khu vực ứng dụng

Chúng được sử dụng trong các thiết bị kết hợp để đo dòng điện và điện áp kết hợp với ôm kế, ví dụ như trong các thiết bị thuộc dòng Ts (Ts20, Ts4117, Ts4353).

Vôn kế nhiệt điện

Sự kết hợp này Hệ thống ME milli hoặc micro ampe có một hoặc nhiều cặp nhiệt điện (bộ chuyển đổi nhiệt).

Dòng điện đo được Ix đi qua lò sưởi (dây nichrome hoặc Constantan) dẫn đến sự nóng lên của nó. Một tiếp điểm cặp nhiệt điện được kết nối với lò sưởi (vàng - palladium, bạch kim - bạch kim-rhodium, chromel - giọt, v.v.).

Dưới tác dụng của nhiệt, một dòng nhiệt phát sinh trong cặp nhiệt điện làm lệch hướng con trỏ của thiết bị. Ở trạng thái ổn định, do quán tính nhiệt, nhiệt độ của lò sưởi không đổi và được xác định bởi công suất tiêu tán trên nó.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Ix

Các thiết bị phản hồi giá trị bình phương trung bình gốc và được hiệu chỉnh theo cùng giá trị, do đó số đọc không phụ thuộc vào hình dạng của tín hiệu đo được.

Thuận lợi

Độc lập của các bài đọc từ hình dạng tín hiệu

Độ chính xác đo cao

Khả năng đo ở tần số cao.

sai sót

Độ nhạy thấp

Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường

Tuổi thọ ngắn ngay cả trong điều kiện hoạt động bình thường

Khả năng quá tải thấp.

Tiêu thụ điện năng cao.

5. Vôn kế điện tử

Thông thường nhất trong thiết bị điện tử vô tuyến, điện áp được đo bằng vôn kế điện tử tương tự (mũi tên) hoặc kỹ thuật số.

Điện tử là một thiết bị có số đọc được gây ra bởi dòng điện của các linh kiện điện tử, tức là. năng lượng của nguồn điện. Các thiết bị như vậy có một số ưu điểm so với các thiết bị chỉnh lưu và nhiệt điện.

Thuận lợi

Độ nhạy cao.

Trở kháng đầu vào cao và điện dung đầu vào thấp.

Dải tần rộng.

Khả năng chịu được quá tải.

Những nhược điểm bao gồm nhiều hơn mạch phức tạp và nhu cầu về nguồn điện.

Theo GOST, vôn kế điện tử được ký hiệu bằng chữ B và một số từ 1 đến 9 (ví dụ: B7-27A). Số đầu tiên cho biết mục đích của vôn kế, các số còn lại cho biết tùy chọn thiết kế (kiểu máy).

B1 - vôn kế để thực hiện phép đo xác minh

B2 - vôn kế đo điện áp một chiều

B3 - Vôn kế đo điện áp xoay chiều

B4 - vôn kế đỉnh

B5 - vôn kế nhạy pha

B6 - vôn kế chọn lọc

V7 - Vôn kế vạn năng

V8 - vôn kế để đo tỷ số điện áp

B9 - bộ chuyển đổi điện áp

Nhóm B2 - vôn kế đo điện áp không đổi MỘT sợi

Sơ đồ cấu trúc của vôn kế như vậy phần lớn phụ thuộc vào phạm vi và lượng có thể đo lường được và do đó chúng thường được chia thành hai nhóm.

Vôn kế đo điện áp cao

Vôn kế như vậy cho phép bạn đo điện áp tối thiểu 1 V và có mạch sau:

Đăng trên http://www.allbest.ru/

Những yếu tố chính sơ đồ khối là thiết bị đầu vào VU, bộ khuếch đại DC UPT và thiết bị chỉ báo IU của hệ thống điện từ.

Thiết bị đầu vào VU được thiết kế để mở rộng giới hạn của điện áp đo được, lọc tín hiệu đầu vào và cung cấp điện trở đầu vào cao. Thông thường nó bao gồm các thiết bị đầu cuối đầu vào, một bộ chia điện áp, tiền khuếch đại và các bộ lọc khác nhau.

Tài liệu tương tự

Đặc điểm của dụng cụ cơ điện để đo dòng điện và điện áp một chiều, xoay chiều. Thiết kế, nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng, ưu điểm và nhược điểm của chúng. Định nghĩa và phân loại vôn kế điện tử, mạch đo lường.

bài tập khóa học, được thêm vào ngày 26/03/2010


Khái niệm về dụng cụ đo, loại và phân loại sai số. Đặc tính đo lường của phương tiện đo, đặc điểm của chuẩn đối với giá trị của chúng. Đặc tính động đặc biệt của bộ chuyển đổi tương tự sang số và dụng cụ đo kỹ thuật số.

bài tập khóa học, được thêm vào ngày 03/01/2013


Dụng cụ đo điện: thước đo, bộ chuyển đổi, hệ thống lắp đặt phức tạp. Phân loại thiết bị đo. Phương pháp đo và sai số. Xác định giá phân chia và giá trị giới hạn của môđun sai số chính và sai số bổ sung của vôn kế.

công việc thực tế, bổ sung 03/05/2015


Các đặc tính cơ bản của sai số đo được. Đặc tính kỹ thuật và đo lường của sản phẩm đo điện, của họ phân tích so sánh. Mô hình hóa và triển khai một công cụ ảo trong môi trường phần mềm Dụng cụ quốc gia, Labview.

bài tập khóa học, được thêm vào ngày 09/04/2015


Dụng cụ đo có thể được sử dụng để đo điện áp, dòng điện, tần số và độ lệch pha. Đặc tính đo lường của thiết bị. Chọn oát kế để đo công suất tác dụng mà tải tiêu thụ. Sai số đo lường tương đối

nhiệm vụ, được thêm vào ngày 07/06/2014


Phân loại các phương pháp tăng độ chính xác của dụng cụ đo. Giảm lỗi phụ gia. Phương pháp nối âm, bất biến, chuyển động tịnh tiến, các phép đo phụ trợ. Định kỳ tự động điều chỉnh các thông số. Các loại nhiễu, cách mô tả chúng.

bài tập khóa học, được thêm vào ngày 13/11/2011


Xem xét các phương pháp và phương tiện đo khoảng cách hiện có: các khái niệm và định nghĩa chung. Máy đo độ dày cơ, điện từ, siêu âm, từ tính và dòng điện xoáy. Đặc điểm của máy đo độ dày siêu âm A1210, ưu điểm và nhược điểm của nó.

bài tập khóa học, được thêm vào ngày 21/03/2012


Các khái niệm và định nghĩa cơ bản về thiết bị đo; phân loại thiết bị và tính năng sử dụng bộ vi xử lý. Nghiên cứu phần mềm tổ hợp tự động hóa đo lường và máy tính; phép tính hiệu quả kinh tế thiết bị.

luận văn, bổ sung 15/03/2014


Đo lường học là khoa học về đo lường, các phương pháp và phương tiện đảm bảo sự thống nhất của chúng và cách thức đạt được độ chính xác cần thiết. Phương pháp tiêu chuẩn hóa đặc tính đo lường của phương tiện đo, kiểm định thiết bị điện động và điện từ.

bài tập khóa học, được thêm vào ngày 09/11/2012


Các tham số và phương pháp đo lỗi theo G.821. Sơ đồ đo các thông số của kênh DSP điểm-điểm. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp đo G.826. Phương pháp chỉ số đo. Đo các thông số lỗi mã, kết nối của chúng với lỗi bit.