Метрология стандартизация и управление качеством |
Тема 12. Измерение параметров двухполюсников |
назад | оглавление | вперёд |
О параметрах двухполюсников.
Двухполюсник, в общем случае, представляет элемент, сопротивление которого может быть записано в виде комплексного выражения в алгебраической форме записи ![]() Сопротивление двухполюсника может быть записано в виде комплексного выражения в показательной форме записи ![]() ![]() Добротность ![]() ![]() Угол потерь и угол сопротивления двухполюсника в сумме дают прямой угол ![]()
Методы измерения параметров двухполюсников на переменном токе 1. Мостовой метод получил широкое распространение благодаря высокой точности измерения. На рисунке представлена схема четырехплечего моста типа Уитстона
В одну из диагоналей моста включают генератор Г, а в другую – индикатор И. Изменяя сопротивление плеч моста, можно добиться такого состояния схемы, когда индикатор покажет отсутствия тока в диагонали АВ моста. Мост в таком состоянии называют уравновешенным. Аналитически условие равновесия моста можно записать ![]() ![]()
Примеры схем мостов: 1. Дана схема моста. Выразить неизвестные элементы.
В соответствии с условием равновесия моста запишем ![]()
2. Надо разработать мост для измерения сопротивления индуктивного характера (желательно использовать образцовый конденсатор). Схема может выглядеть так:
В соответствии с условием равновесия моста запишем ![]()
Недостатки мостового метода: паразитные связи (емкостные, так как ![]() Резонансный метод измерения параметров двухполюсников. На частотах более 50кГц для измерения параметров двухполюсников применяют метод, в основе которого лежит явление резонанса. Схема такого метода представлена на рисунке.
G – генератор гармонических колебаний, перестраиваемый по частоте в широких пределах; L C0 – измерительный контур; безымянные четыре емкости – емкостные делители напряжения, ослабляющие степень влияния генератора и вольтметров на измерительный контур. В контуре можно достигнуть резонанса путем изменения емкости С0 или частоты генератора. После настройки на резонанс отношение напряжений на емкости или индуктивности к вводимому напряжению в контур примерно равно добротности.
Прибор прямо измеряет добротность, если напряжение Е0 поддерживается постоянным. Такой прибор называют измерителем добротности или куметром. Резонансную частоту через элементы контура определяют:
Измеренное по идеальной характеристике – действительное значение катушки индуктивности. Измеренное по реальной характеристике – действующее значение катушки индуктивности. Чтобы измерить СL надо провести измерения на двух частотах
отсюда можно выразить ![]() Измерения параметров двухполюсников измерителем добротности проводят в два этапа: 1. Измеряют параметры образцового резонанса контура, состоящего из встроенного в прибор образцового конденсатора и образцовой сменной катушки. Образцовую сменную катушку выбирают таким образом, чтобы частота, на которой будут выполнять измерения, попадала в диапазон частот, указанный на образцовой катушке. Настроив на заданной частоте образцовый контур в резонанс путем изменения образцовой емкости, снимают показания добротности и образцовой емкости, которые обозначим через Q1 и С1 . 2. В зависимости от величины модуля сопротивления, измеряемый объект включают параллельно или последовательно в образцовый контур. После этого, производят настройку образованного контура в резонанс на заданной частоте изменением образцовой емкости. Добротность контура и образцовую емкости обозначим через Q2 и C2 . С помощью формул производят вычисления параметров измеряемого объекта. Запишем выражения для первого этапа. Зажимы 3-4 замкнуты, тогда сопротивление между точками 1-5 выразим ![]() ![]() ![]() Запишем выражения для второго этапа. В зажимы 3-4 включим ZX, тогда сопротивление между точками 1-5 выразим ![]() Из этих выражений можно вывести значение реактивной и резистивной составляющих сопротивлений. В момент резонанса выражение в скобках равно нулю, поэтому
Аналогично можно вывести формулы для параллельного подключения к контуру измеряемого объекта. Резонансный метод измерения параметров двухполюсников можно характеризовать: достоинства - простота, дешевизна; недостатки - т.к. измерения проводятся на ВЧ, то велика погрешность измерения вольтметрами, неточность настройки в резонанс. |
назад | оглавление | вперёд