Исследование основных методов измерения параметров двухполюсников 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1.1. Изучить структурные схемы и принцип работы моста универсального и измерителя добротности. 1.2. Получить практические навыки работы с мостом универсальным измерителем добротности. 1.3. Научиться измерять индуктивность, емкость, добротность и сопротивление двухполюсных элементов. 1.4. Научиться оценивать погрешность измерений двухполюсных элементов. 2. ПРОГРАММА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ. 2.1. Измерить с помощью моста универсального сопротивление (активное) резистора. 2.2. Измерить с помощью моста универсального электрическую емкость и тангенс угла потерь конденсатора. 2.3. Измерить с помощью моста универсального индуктивность и добротность катушки индуктивности. 2.4. С помощью измерителя добротности измерить действующее значение индуктивности и добротности катушки индуктивности. 2.5. С помощью измерителя добротности измерить электрическую емкость и тангенс угла потерь конденсатора, использованного при измерении в пункте 2.2. 2.6. С помощью измерителя добротности измерить сопротивление резистора, использованного при измерении в пункте 2.1. 2.7. Измерить действительные значения индуктивности, сопротивления и собственной емкости катушки индуктивности. 2.8. Измерить действительные параметры неизвестного двухполюсного элемента. Примечания: 1. Для выполнения лабораторной работы достаточно выполнить пункты 2.1-2.5 лабораторного задания. 2. При самостоятельном выполнении всех пунктов лабораторного задания студенты освобождаются от защиты лабораторной работы после оформления отчета. 3. СОСТАВ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ. Лабораторная установка содержит мост универсальный, измеритель добротности, магазин объектов измерения, образцовые катушки индуктивности (из состава измерителя добротности). 4. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ. К выполнению лабораторной работы допускаются студенты только после самостоятельной подготовки, которая проводится заблаговременно, а не в часы лабораторных занятий. В процессе подготовки студент должен: 4.1. Усвоить теоретический материал по методам и средствам измерения параметров компонентов и цепей (по рекомендуемой литературе) [l] - с. 243-264 ;[2] - с. 308-320; [3J - с. 254-267. 4.2. Изучить принцип действия приборов, применяемых при выполнении лабораторной работы (по литературе п.4.1). 4.3. Знать программу и порядок выполнения лабораторной работы. 4.4. Сделать заготовку отчета по лабораторной работе (каждый студент индивидуально) в соответствии с требованиями раздела 6 настоящих методических указаний. Заготовка обязательно должна содержать: наименование лабораторной работы; формулировку цели работы; программу работы; перечень применяемых приборов по форме (таблица 4.1); обобщенные структурные схемы применяемых приборов (см. раздел 3) по каждому пункту работы; таблицы (табл.4.1, 5.1-5.4) и электрические схемы соединений приборов, выполненные в соответствии с требованиями ГОСТов группы Т 52. Таблица 4.1 - Перечень применяемых приборов № пп Наименование Прибора Тип прибора Основные метрологические характеристики               В графу "Основные метрологические характеристики" табл. 4.1 следует включать только информацию, необходимую для выполнения работы, проведения расчетов, оценки погрешностей и формулирования выводов по работе. 4.5. Ответить на контрольные вопросы и решить задачи. Ответы и решения по задачам приводятся в заготовке отчета. 4.6. Вопросы для контроля подготовки к выполнению работы 4.6.1. В чем заключается принцип работы моста универсального (моста переменного тока)? 4.6.2. Какие существуют условия баланса моста переменного тока? 4.6.3. Какие методы измерения параметров двухполюсников Вы знаете? 4.6.4. Дать сравнительную характеристику известных методов измерения параметров двухполюсников 4.6.5. Какие источники погрешностей присущи мостовым методам измерения при измерении сопротивления резисторов и индуктивности? 4.6.6. Опишите методику измерения сопротивления резисторов с помощью универсального моста. 4.6.7. Какие источники погрешностей присущи мостовым методам измерения при измерении емкости? 4.6.8. Опишите методику измерения емкости с помощью универсального моста. 4.6.9. В чем заключается принцип работы измерителя добротности? 4.6.10. Какие источники погрешности присущи резонансным методам измерения при измерении сопротивления резисторов и индуктивности? 4.6.11. Опишите достоинства и недостатки мостового и резонансного методов. 4.6.12. Опишите методику измерения сопротивления резисторов и индуктивности с помощью измерителя добротности. 4.6.13. Какие источники погрешностей присущи резонансным методам измерения при измерении емкости? 4.6.14. Как определяется собственная добротность катушки индуктивности и конденсатора на частоте f ? 4.7. Задачи. 4.7.1. До начала занятий по данной лабораторной работе каждый студент должен решить измерительные задачи в соответствии со своим вариантом задания. Вариант задания определяется предпоследней и последней цифрой шифра студенческого билета. 4.7.2. Задача 1. Определить следующие параметры неизвестного двухполюсника при измерении с помощью универсального моста (рис.4.1) на частоте f - полное сопротивление Żx; - активное сопротивление rx = Re Żx; - реактивное сопротивление xx = Im Żx; - модуль полного сопротивления |Żx|; - фазу полного сопротивления φх; - добротность неизвестного двухполюсника Qх; - тангенс угла потерь tg δx; - емкость (индуктивность) неизвестного двухполюсника Cx (Lx). Рис. 4.1. Измерительный мост переменного тока. Исходные данные для расчета (параметры моста Ż2, Ż3, Ż4) представлены в табл.4.2 и табл.4.3. Таблица 4.2 - Данные для расчетов параметров неизвестного двухполюсника Вид Параметра Предпоследняя цифра номера зачетной книжки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 f, Гц 100 200 300 500 700 1000 1500 100 200 300 Ż2 = R2, Ом 500 600 700 1000 1100 900 800 500 600 700 Таблица 4.3 - Данные для расчетов параметров неизвестного двухполюсника Вид Параметра Последняя цифра номера зачетной книжки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Ż3 R3, Ом 20 2000 20 2000 500 600 800 900 200 300 С3, мкФ 0,5 0,5 - - - - - - 1,0 - L3, мГн - - 5 5 - - - - - 10 Вид сое-динения поcл. па- рал. посл па-рал - - -   посл па-рал. Ż4 R4, Ом 500 600 700 1000 20 2000 20 2000 500 600 С4, мкФ - - - - 0,5 0,5 - -   - L4, мГн - - - - - - 5 5 - - Вид сое-динения - - - - посл па-рал. посл па-рал. - - 4.7.3. Задача 2. Определить действительное значение индуктивности (Lg) катушки, ее собственную резонансную частоту (fрс) и абсолютную погрешность определения действительного значения индуктивности (D Lg), если при измерениях с помощью измерителя добротности получены показания: резонансная частота - fp, собственная емкость катушки индуктивности - СL, емкость измерительного конденсатора куметра на частоте fp – Соб. Исходные данные для расчета представлены в табл.4.4 и табл. 4.5. Таблица 4.4 - Данные для расчетов параметров катушки индуктивности Вид параметра Предпоследняя цифра номера зачетной книжки 1 9 3.. 4 5 6 7 8 9 0 Соб, пФ 250 200 180 250 320 400 380 380 450 500 СL, пФ 5 8 10 12 15 18 20 25 10 12 fp, кГц 50 80 100 120 150 180 200 250 120 150 Таблица 4.5 - Данные для расчета абсолютной погрешности Вид параметра Последняя цифра номера зачетной книжки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 δ Соб, % 1 2 3 4 4 3 2 1 3 5 δ СL, % 2 4 6 8 10 12 10 8 6 4 δ fp, % 0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 5. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ. 5.1. Общие положения. Перед началом проведения измерений необходимо: изучить технические характеристики и правила эксплуатации используемых приборов, ознакомиться с краткими техническими описаниями используемых приборов, изучить все надписи на передних панелях приборов, ознакомиться с взаимосвязью органов управления. 5.2. Измерение параметров двухполюсников мостом универсальным. 5.2.1. Измерение параметров двухполюсников мостом универсальным (пп.2.1-2.3 программы лабораторной работы) производится путем подключения измеряемого двухполюсника к измерительным разъемам прибора. 5.2.2. При измерении с помощью моста универсального необходимо следить за тем, чтобы не было перегрузки индикатора баланса. Отклонение стрелки индикатора не должно превышать 2/3 его шкалы. При нахождении стрелки индикатора в районе нуля необходимо ручкой "Чувствительность" увеличить уровень сигнала и вывести стрелку индикатора на уровень 2/3 шкалы. Балансировка моста оканчивается, если ручка "Чувствительность" находится в крайнем правом положении и минимальном показании индикатора. 5.2.3. При измерении сопротивления резисторов балансировка моста осуществляется с использованием ручек "Пределы" и "Множитель". При этом вначале определяется предел измерения с помощью ручки "Пределы". Для этого: подсоединить измеряемый объект; установить ручками "Множитель" значение 1,09; установить переключатель "Пределы" в крайнее левое положение; ручкой "Чувствительность" установить стрелку индикатора на уровень 2/3 шкалы; вращением ручки "Пределы" менять установленный предел до тех пор, пока напряжение разбаланса на индикаторе не изменится на противоположное значение. Это и будет нужный для измерения предел. После этого осуществить уравновешивание моста ручками "Множитель". 5.2.4. При измерении величины емкости и индуктивности двухполюсных элементов балансировка моста осуществляется с использованием ручек "Пределы", "Множитель", "Потери" (Q и tgδ ). Вначале определяется предел измерения. Для этого: подсоединить измеряемый объект; установить ручками "Множитель" значение 1,03; переключатель "Пределы" - в крайнее правое положение; ручкой "Чувствительность" установить стрелку индикатора на уровень 2/3 шкалы; нажать кнопку "Выбор предела" и вращением ручки "Пределы" влево менять установленный предел до тех пор, пока напряжение разбаланса на индикаторе не изменится на противоположное значение. Это и будет нужный для измерения предел. После этого, отпустив кнопку "Выбор предела", осуществляется балансировка до получения минимума ручками "Множитель". Дальнейшая балансировка осуществляется ручкой "Потери". Если в результате выполненных операций мост оказывается разбалансированным, то последние две операции выполняют поочередно до тех пор, пока не наступит полная балансировка моста. 5.3. Измерение параметров двухполюсников с помощью измерителя добротности. 5.3.1. Измерение параметров двухполюсников измерителем добротности (пп.2.4-2.8 программы лабораторной работы) производится путем подключения измеряемого двухполюсника к зажимам "Сx" или "Lx" (рис.8.1). Перед началом измерений необходимо осуществить калибровку прибора, используя переключатель "Род работы" и ручки "Уст.0", "Уст. Q", "Уст. уровня". 5.3.2. При 1:,змерении индуктивности катушки измеряемый объект подключается к зажимам "Lx" если индуктивность катушки мала (позволяет настроить контур измерителя добротности в резонанс). В противном случае измеряемый объект подключают к зажимам "Сх", а к зажимам "Lx" подключают образцовую (сменную) катушку индуктивности. Сменную катушку индуктивности всегда выбирают таким образом, чтобы частота, на которой будут выполняться измерения, попала в диапазон частот, указанный на образцовой катушке. После установки частоты, на которой необходимо выполнить измерение, осуществляют настройку резонанса контура переменной образцовой емкостью измерителя добротности вначале без измеряемого двухполюсника, а потом с измеряемым двухполюсником. По полученным данным (значения добротности и емкости при первой и второй настройке) осуществляют расчет параметров двухполюсника. 5.3.3. При измерении емкости двухполюсника измеряемый объект подключается к разъемам "Сх" (рис.8.1). Если значение емкости измеряемого двухполюсника меньше значения емкости образцового конденсатора измерителя добротности. При этом к разъемам "Lх" необходимо подключить образцовую катушку индуктивности, диапазон частот которой соответствует диапазону частот, в котором осуществляется измерение емкости двухполюсника. Если значение емкости измеряемого двухполюсника больше значения емкости образцового конденсатора измерителя добротности, то измеряемый объект включают последовательно с образцовой катушкой индуктивности и подключают образовавшийся двухполюсник к разъемам "Lx" (рис.8.1). После установки частоты, на которой необходимо выполнить измерение, осуществляют настройку резонанса контура образцовой емкостью измерителя добротности вначале без измеряемого двухполюсника, а потом с измеряемым двухполюсником. По полученным данным (значения добротности и емкости при первой и второй настройке) осуществляют расчет параметров измеряемого двухполюсника. Примечание. При малой добротности измеряемого объекта настройку контура выполнить весьма сложно. Кроме того, резке возрастает погрешность измерения. В этом случае следует создать контур, который обладает соответствующей добротностью. 5.3.4. При измерении сопротивления резистора измеряемый объект подключается к зажимам "Сх" (рис.8.1), если значение измеряемого сопротивления больше волнового сопротивления образцового контура (раздел 8.2), состоящего из образцовой катушки индуктивности и емкости образцового конденсатора измерителя добротности. При этом к зажимам "Lx" необходимо подключить образцовую катушку, диапазон частот которой совпадает с диапазоном частот, в котором осуществляется измерение. Если значение измеряемого сопротивления меньше волнового сопротивления образцового контура, то измеряемый объект включают последовательно с образцовой катушкой индуктивности и подключают образовавшийся двухполюсник к зажимам "Lx" (рис.8.1). После установки частоты, на которой необходимо выполнить измерение, осуществляют настройку резонанса контура образцовым конденсатором без измеряемого двухполюсника. После этого под-ключают измеряемый объект. По полученным данным (значения добротности и емкости при первой и второй настройке) осу-ществляют расчет параметров двухполюсников. 5.3.5. Измерение параметров неизвестного двухполюсника выполняют аналогично изложенному в разделе 5.3.4. При этом, если модуль полного сопротивления измеряемого объекта больше волнового сопротивления образцового контура, состоящего из образцовой катушки индуктивности и емкости образцового конденсатора измерителя добротности, то измеряемый объект подключают к зажимам "Сx" (рис.8.1), а если меньше - последовательно с образцовой катушкой индуктивности к зажимам "Lx" (рис. 8.1). 5.4. При измерении параметров двухполюсников универсальным мостом результата измерений и вычислений занести в табл.5.1 и результат измерений представить в виде где Aхи - измеренное значение параметра. Примечание. Если измеренное значение индуктивности меньше 10 мкГ, а емкости конденсатора меньше 10 пФ, то нужно ввести поправку соответственно на начальную индуктивность и начальную емкость моста, которые нужно определить по методике, приведенной в описании моста. 5.5. При измерении параметров двухполюсников с помощью измерителя добротности результаты измерения и вычисления параметров катушки индуктивности занести в табл.5.2, а результаты измерений и вычислений параметров конденсатора и резистора в табл.5.3. 5.6. Оценить основную абсолютную погрешность ±Aх каждого параметра мостовым и резонансным методами. Полученные значения абсолютных погрешностей мостовым методом измерения занести в табл.5.1. Результаты измерений индуктивности, емкости и сопротивления соответствующих двухполюсников куметром и оценку абсолютной их погрешности занести в та6л.5.2–5.4. Таблица 5.1 - Результаты измерений и вычислений универсальным мостом Объект измерения Измеряе-мый параметр Предел Множитель Изме-ренное значение Результат изме-рения Абсолют-ная пог-решность Катушка ин-дуктивностей № Lх           Qх           Конденсатор № Сх           tgδ х           Резистор № Rх                   Таблица 5.2 - Результаты измерения с помощью измерителя добротности и вычисления параметров катушки индуктивности Частота кГц Qg С, пФ Lg мкГ rg Ом C0, пф Q Lx, мкГ rx Ом fp , мГц                                         Таблица 5.3 - Результаты измерения с помощью измерителя добротности и вычисления параметров конденсатора и резистора Объект Частота Измерения кГц C1, пФ Q1, C2, пФ Q2 Cx, пФ tgδ Rх, Ом CR, пФ Конденсатор                 Резистор                 Таблица 5.4 - Результаты измерения L, C, R измерителем добротности и оценки их основной абсолютной погрешности Измеряемая величина Измеренное значение Относительная погрешность Абсолютная погрешность Результат измерения Lx, мкГ         Cx, пФ         Rx, Ом         5.7. Сравнить значения оценок основных погрешностей измерения мостовым и резонансным методами параметров двухполюсников и сделать выводы о достоинствах и недостатках этих методов. 5.8. Вычислить полное сопротивление катушки индуктивности, конденсатора и резистора 6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА. 6.1. Отчет по лабораторной работе должен быть оформлен в соответствии с СТП НЭИС-01.07.86. 6.2. Отчет должен содержать: формулировку цели работы; задание к лабораторной работе; перечень применяемых приборов по форме (табл.4.1); структурные схемы моста универсального и измерителя добротности; электрические схемы соединений приборов по каждому пункту работы, выполненные в соответствии с требованиями ГОСТов группы Т 52; основные формулы, в том числе перечисленные в разделе 8; результаты расчетов и измерений,. выводы по каждому пункту лабораторного задания на основании полученных результатов расчетов и измерений. 6.3. Результаты расчетов и измерений следует представлять в виде таблиц. 7. ЛИТЕРАТУРА. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи: Учеб. пособие для вузов/ Б.П.Хромой, А.В.Кавдинов, А.Л.Синявский и др.; Под ред. Б.П.Хромого.- М.: Радио и связь, 1986.-424 с.: ил. Мирский Г.Я. Электронные измерения: 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1986.- 440 с.: ил. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для вузов.- Л.: Знергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983.- 320 с. : ил. Оценка погрешности результатов измерений при выполнении лабораторных работ: Методические указания / Горлов Н.И., Запасный И.Н., Сметанин В.И., Созонник Г.Д.- Новосибирск-Киев, 1969.- 29 с.:ил. 8. ПРИЛОЖЕНИЯ. 8.1. ОЦЕНКА ОСНОВНОЙ АБСОЛЮТНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОЛЮСНИКОВ. Оценка основной абсолютной погрешности как мостовым так и резонансным методами осуществляется по метрологическим характеристикам, указанным в паспорте прибора. Если класс точности прибора установлен по относительной погрешности измерения параметра, то оценка основной абсолютной погрешности определяется по формуле (8.1) где δ - относительная погрешность измерения соответствующего параметра, %; Ах - измеренное значение параметра. Оценку погрешностей измерений с помощью измерителя добротности следует проводить по методике косвенных измерений ( [3] , С.23-28). 8.2. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОЛЮСНИКОВ С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕРИТЕЛЯ ДОБРОТНОСТИ (КУМЕТРА). 8.2.1. Измерение полных сопротивлений. Куметр находит широкое применение для измерения полных сопротивлений и других параметров электрических цепей: индуктивностей, емкостей, активных сопротивлений, добротностей, тангенса угла потерь как цепей с сосредоточенными так и с рассредоточенными постоянными. Он дает возможность довольно просто измерить практически любые сопротивления в таких диапазонах частот, где измерение их другими способами затруднительно. Принцип действия куметра (рис.8.1) основан на явлении резонанса в последовательном LC-контуре, при котором напряжение на реактивном элементе (в нашем случае на конденсаторе, U2) в Q раз больше напряжения U1, подведенного к контуру, т.е. при резонансе. Если напряжение U1 поддерживать постоянным, то вольтметр, измеряющий напряжение U2, может быть проградуирован непосредственно в единицах добротности. Рис. 8.1. - Схема измерителя добротности. О величине полного сопротивления в этом случае можно судить по реакции настроенного в резонанс контура. При малом значении модуля полного сопротивления измеряемый объект включается последовательно с LC-контуром. При этом к зажимам "Lx" куметра подключаются последовательно соединенные измерительный объект и образцовая катушка индуктивности. При большом значение модуля полного сопротивления измеряемый объект подключается параллельно конденсатору контура к зажимам "Сх" измерителя добротности. Если величина модуля измеряемого объекта неизвестна, необходимо опробовать обе схемы включения и выбрать схему, при которой добротность измерительного контура выше. Процесс измерения состоит из двух этапов. Вначале измеряют параметры образцового резонансного контура, состоящего из встроенного в прибор образцового конденсатора и сменной образцовой катушки. Сменную образцовую катушку выбирают таким образом, чтобы частота, на которой будут выполняться измерения, попадала в диапазон частот, указанный на образцовой катушке. Настроив на заданной частоте образцовый контур в резонанс, снимают показания, которые обозначим через Q1 и С1. Затем, в зависимости от величины модуля сопротивления, измеряемый объект включается параллельно или последовательно в образцовый контур. После этого производят настройку контура в резонанс и снимают показания Q2 и C2. С помощью формул, приведенных в табл.8.1, производят вычисления интересующего нас параметра измеряемого объекта. Переход от одной эквивалентной схемы двухполюсника к другой осуществляется по следующим формулам: (8.2) (8.3) Таблица 8.1 В приведенных в табл.8.1 формулах f - в кГц; C1 и C2 - в пФ; L - в мкГ; R и Х - в Ом. По значениям С1 и С2 можно определить характер реактивности двухполюсника. В табл.8.1 определяемые параметры измеряемого двухполюсника (rg, Хg, Lg, Сg, Qg) вычисляются с использованием полученных экспериментальных данных ( С1, С2, Q1, Q2) на частоте измерения f. Необходимо обратить внимание на то, что в некоторых случаях элемент может иметь значение, равное нулю или Например, параметр при последовательном соединении равен нулю, если С1 = С2 (измеряется только активное сопротивление). При rg при последовательном соединении равно нулю и т.д. 8.2.2. Измерение индуктивности и добротности катушки индуктивности. Измерения куметром позволяют определить действующие значения добротности, индуктивности, емкости и активного сопротивления, так как реальная катушка индуктивности (рис.8.2.а) заменяется эквивалентной схемой (рис.8.2.б). Рис. 8.2. - а) Реальная схема катушки индуктивности на высоких частотах; б) эквивалентная схема катушки индуктивности. где r - активное сопротивление, обусловленное потерями в катушке индуктивности; С0 - собственная емкость катушки; L - индуктивность катушки. Действительные значения параметров катушки индуктивности отличаются от действующих, вследствие наличия у катушки собственной емкости. Связь между действующими и действительными значениями параметров катушки индуктивности могут быть найдены из условия равенства полных сопротивлений (8.4) Сделав математические преобразования, пренебрегая некоторыми слагаемыми в виду их малости, и приравняв действительные и мнимые составляющие обеих частей уравнения, получим (8.5) (8.6) Отсюда можно определить действительные значения: - действительное значение индуктивности (8.7) - действительное значение активного сопротивления (8.8) - действительное значение добротности (8.9) Собственная резонансная частота катушки индуктивности (8.10) Действующие значения индуктивности и активного сопротивления катушки индуктивности можно определить двумя способами: 1) путем измерения полного сопротивления катушки индуктивности по методике, изложенной в разделе 8.2.1, и последующих. расчетах по формулам, приведенным в табл.8.1; 2) путем подключения измеряемой катушки к зажимам "Lx" вместо образцовой. В последнем случае требуется установить необходимую частоту генератора куметра. Настроить измерительный контур в резонанс на установленной частоте генератора. Записать значения установленной час-тоты f, емкости образцового конденсатора С и добротности Qg при резонансе (резонанс определяется по максимуму показаний прибора, градуированного в значениях "Q"). По значениям f, С и Qg вычислить действующие значения: - индуктивности по формуле (8.11) - активного сопротивления (8.12) 8.2.3. Измерение собственной емкости катушки индуктивности. Резонансная частота контура, состоящего из исследуемой катушки индуктивности и образцового конденсатора куметра, определяется из выражения (8.13) где C0 - собственная емкость катушки индуктивности; С - значение емкости образцового конденсатора куметра при резонансной частоте. Так как С0 - постоянная величина для данной катушки индуктивности и не зависит от частоты, то для ее определения необходимо выполнить два измерения на различных частотах f1 и f2 = nf1 Тогда (8.14) где C1 и C2 - значения емкостей, отсчитанные по шкале образцового конденсатора куметра при резонансе соответственно на частотах f1 и f2. Решив систему из двух уравнений относительно С0, получим (8.15) Если значения С2 отсчитываются по частоте f2 = 2f1, то (8.16) 8.2.4 Изменение параметров конденсаторов. Методика измерения параметров конденсатора аналогична методике измерения полного сопротивления (раздел 8.2.1). Однако, в этом случае, задача несколько проще, так как заранее известно, что измеряемое сопротивление имеет емкостной характер. Малые измеряемые емкости, значение которых меньше емкости образцового конденсатора куметра, измеряют при параллельном подключении конденсатора к контуру куметра (зажимы "Сх"). Если не задана частота, на которой необходимо определить параметры конденсатора, то поступают так: подключают к зажимам "Lх" образцовую или любую другую катушку индуктивности; устанавливают емкость образцового конденсатора куметра, близкую к его максимальному значению, например, для куметра Е 9-4 350-400 пФ; регулировкой частоты генератора куметра получают явление резонанса в измерительном контуре; записывают значения установленной резонансной частоты, установленной емкости С1 и полученной при этом добротности Q1; подключают к зажимам куметра "Сх" измеряемый конденсатор и изменением емкости образцового конденсатора куметра восстанавливают резонанс на прежней частоте; записав новые значения емкости образцового конденсатора куметра С2 и добротности Q2, по формулам для параллельного включения измеряемого объекта определяют его параметры (табл. 8.1). Если задана частота, на которой необходимо определить параметры конденсатора, то измерение осуществляют аналогично изложенному выше. Однако при этом резонанс устанавливают не регулировкой частоты генератора куметра, а регулировкой емкости образцового конденсатора куметра. Если при подключении измеряемого конденсатора к зажимам "Сх" восстановить резонанс путем изменения емкости образцового конденсатора куметра не удается, то, очевидно, емкость измеряемого конденсетора превышает предельное значение образцового конденсатора куметра. В этом случае измеряемый конденсатор необходимо включить последовательно с образцовой катушкой индуктивности к зажимам "Lх". Восстановить резонанс изменением емкости образцового конденсатора куметра, записать новые значения С2 и Q2 и по формулам, приведенным в табл.8.1 для последовательного включения Zх к контуру, вычислить его параметры. 8.2.5. Измерение сопротивления резистора и его паразитной емкости. Методика измерения параметров резистора аналогична методике измерения полного сопротивления (раздел 8.2). Однако в этом случае есть предварительная информация о том, что реактивная составляющая полного сопротивления много меньше активной. Поэтому при настройке измерительного контура с подключенным резистором более существенно должна изменяться добротность контура, чем емкость образцового конденсатора. Если сопротивление резистора велико (больше волнового сопротивления образцового контура), его подключают к зажимам "Сх" куметра. Волновое сопротивление образцового контура р можно вычислить по формуле После выполнения двух настроек в резонанс (без измеряемого резистора и с ним) записывают полученные значения С1, Q1, С2 и Q2 на частоте измерения f и вычисляют параметры резистора по формулам табл.8.1 для параллельного включения Zx. При малом сопротивлении rx (меньше волнового сопротивления контура куметра), его включают последовательно с образцовой катушкой индуктивности. По полученным значениям С1, Q1, С2 и Q2 и частоте f вычисляют параметры резистора по формулам табл.8.1 для последовательного включения Zx. Если значение сопротивления измеряемого резистора близко к вол-новому сопротивлению образцового контура, то значение добротности Q2 получается слишком малым и погрешность измерения резко возрастает, поэтому точное измерение выполнить практически невозможно. В этом случае следует создать образцовый контур с подходящим сопротивлением.

назад | оглавление | вперёд