Работа - определение параметров элементов радиотехнических цепей с помощью мостовых схем

УДК 621-317.3

ББК 32.842

 

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ. 3

Введение. 3

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ МОСТОВЫХ СХЕМ.. 4

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ РЕЗОНАНСНЫХ СХЕМ.. 8

УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА.. 13

Контрольные вопросы.. 14

Литература. 14

ПРИЛОЖЕНИЕ. 14

 

 

Введение

Основными характеристиками электрических и радиотех­нических цепей с сосредоточенными параметрами являются активное сопротивление, индуктивность и емкость. Для изме­рения этих характеристик применяют:

1) метод с использованием вольтметра и амперметра;

2) метод баланса в мостовых схемах;

3) резонансные методы.

Первый метод применяется в основном для измерения ак­тивных сопротивлений.

Метод баланса состоит в сравнении полного сопротивления исследуемой цепи с сопротивлением ра­бочих элементов,- включенных в соответствующие плечи мос­товой схемы.

Измерение параметров цепи резонансными методами про­водят на высокой частоте при резонансной настройке измери­тельной схемы, выполненной в виде колебательного контура.

Выбор метода измерений определяется прежде всего диа­пазоном частот, в котором исследуемая цепь должна работать. С повышением частоты методы измерения одних и тех же величин изменяются. В частности, при измерениях на высокой частоте необходимо учитывать собственную емкость дросселей, емкости и индуктивности соединительных проводов и прочие остаточные параметры измерительной схемы, которые на низ­ких частотах не играют существенной роли.

На примерах измерения сопротивления, емкости и индук­тивности в лабораторных работах оцениваются возможности мостового и резонансного методов измерений. Оценка прово­дится путем анализа точности результатов измерений.

Основой для оценки погрешностей при всех измерениях служат технические данные используемых приборов. Наиболее точные результаты обеспечивают цифровые измерители пара­метров цепей. Поэтому цифровой измеритель используется в экспериментах как эталонный прибор.

 

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ МОСТОВЫХ СХЕМ

В работе используют приборы Е7-4 — универсальный мост и Е7-8 — цифровой измеритель L,C,R. Измеряют сопротивление резис­тора, емкость и тангенс угла потерь конденсатора, индуктив­ность, добротность и сопротивление потерь дросселя. Сопро­тивление потерь дросселя при использовании универсального моста находят косвенно, путем вычислений, и после этого сравнивают с сопротивлением потерь, полученным на индика­торе цифрового измерителя. Параметры Дросселя, содержащего магнитный сердечник, существенно зависят от частоты напря­жения, питающего мост. Поэтому сопротивление потерь изме­ряют как на постоянном токе, так и на частоте внутреннего генератора, что позволяет оценить дополнительные потери, обусловленные магнитным материалом сердечника. При сопо­ставлении результатов измерений, полученных с помощью уни­версального и цифрового мостов, следует обратить внимание на частоты напряжений генераторов, встроенных в один и другой мост. Работа универсального моста

 

 

Е7-4 основана на свойствах измерительной мостовой схемы (рис.1). В схеме ток через измерительный прибор отсутствует при условии, что имеет место баланс моста, условием которого является равенство Z₁*Z₃=Z₂*Z₄.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с техническим описанием универсального моста Е7-4, выписать основные технические характеристики.

2. В соответствии с инструкцией по эксплуатации подгото­вить прибор к работе и включить его.

3. Измерить сопротивление резистора универсальным мос­том Е7-4, затем цифровым измерителем Е7-8 и занести результаты в рабочую таблицу, подготовленную по образцу табл. 1. В первом случае измерения следует проводить как на постоянном, так и на переменном токе.

Таблица 1

Измерительный прибор
Универсальный мост Е7-4	Цифровой измеритель Е7-8
Измеренное сопротивление (Ом)
при постоянном токе:	—
на частоте 100 Гц:	—
—	на частоте 1000 Гц:
Параметры конденсатора на частоте 1000 Гц Емкость (пФ)
Тангенс угла потерь
—	;
Параметры дросселя без сердечника Индуктивность (мкГн) на частоте 1000 Гц
Сопротивление (Ом) обмотки дросселя постоянному току
;	—
Добротность дросселя
	—
Полное сопротивление потерь (Ом), полученное как результат:
косвенных измерений (см. выражения (1) и (2) в примечании 3):	прямых измерений прибором Е7-8
Параметры дросселя с сердечником Измеренная индуктивность дросселя (Гн)
на частоте 100 Гц:	на частоте 1000 Гц:
Сопротивление обмотки дросселя постоянному току (Ом)
	—
Добротность дросселя на частоте 100 Гц
	—
Полное сопротивление потерь (Ом), полученное как результат:
косвенных измерений (см. выражения (1) и (2) в примечании 3) на частоте 1000 Гц:	прямых измерений прибором Е7-8 на частоте 1000 Гц:

 

4. Измерить емкость и тангенс угла потерь конденсатора приборами Е7-4 и Е7-8. и занести ре­зультаты измерений в рабочую таблицу.

5. Найти параметры дросселей. Цифровым измерителем Е7-8 измерить индуктивность и сопротивление потерь. С по­мощью универсального моста измерить сопротивление обмотки дросселя постоянному току, индуктивность и полное сопро­тивление потерь дросселя. Результаты измерений занести в рабочую таблицу.

6. Аналитически и графически сопоставить результаты из­мерений (см. примечание 1). По результатам сопоставлений сделать выводы и записать их в отчет.

7. По результатам измерений параметров дросселя с сер­дечником вычислить сопротивление потерь в сердечнике на частотах 100 Гц и 1000 Гц. Определить, во сколько раз возросли потери в дросселе на частоте 100 Гц по сравнению с потерями дросселя, обусловленными сопротивлением обмотки. Вычис­лить, во сколько раз возросли потери в сердечнике при изме­нении частоты от 100 Гц до 1000 Гц (см. примечание 2). Вычислить погрешности всех измерений и занести их, а также расчеты для косвенных измерений в таблицу.

 

Примечания.

1. Аналитическое сопоставление результатов предполагает опреде­ление модуля разности сопоставляемых значений, полученных как результат измерений. Измеренные значения совпадают, если точечная оценка модуля разности меньше или равна интервальной оценке, т.е., если

и , то совпадает с .

При графическом сопоставлении результатов измерений на гори­зонтальной оси наносят измеренное значение параметра, а влево и вправо от него интервалы, в пределах которых технические данные на используемые измерительные приборы гарантируют истинное зна­чение измеряемой величины.

2. Сопротивление потерь в сердечнике определяют как раз­ность полного сопротивления потерь и сопротивления обмотки :

.

3. При использовании универсального моста Е7-4 сопротивление потерь находят как результат косвенных измерений по выражениям

, (1)

. (2)

Здесь - относительное значение погрешности установки час­тоты напряжения, питающего измерительный мост. Для прибора Е7-4 ;

— относительное значение погрешности измерения индуктив­ности дросселя универсальным мостом Е7-4;

— относительное значение погрешности измерения доброт­ности дросселя универсальным мостом Е7-4.

Литература

1. Дворяшин Б.В. Основы метрологии и радиоизмерения. — М: Радио и связь, 1993. — 318 с.

2. Хромой Б.П. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи. — М: Радио и связь, 1986. — 422 с.

3. Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения. — М: Высшая школа, 1986. — 350 с.

4. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения. — М: Радио и связь, 1983. — 318 с.

5. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для вузов. — М.: Радио и связь, 1985. — 367 с.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

ТЕХНИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Мост универсальный Е7-4

Технические характеристики Основная погрешность измерения при питании от внутреннего генератора не должна превышать норм, указанных в табл. 4.

 

 

Таблица 4

 

Измеряемая величина	Пределы измерения	Частота, Гц	Основная погрешность, %
R, Ом	0,1 – 10^6 10^6 – 10^7 0,1 – 10 10 – 10^4
С, пФ	10 – 10^2 10^2 – 10^7 10^7 – 10^8
L, мкГн	10 – 10^2 10^2 – 10^6 10^6 – 10^7 10^7 – 10^8
Q	1–30
	0,005–0,1

 

УДК 621-317.3

ББК 32.842

 

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ. 3

Введение. 3

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ МОСТОВЫХ СХЕМ.. 4

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ РЕЗОНАНСНЫХ СХЕМ.. 8

УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА.. 13

Контрольные вопросы.. 14

Литература. 14

ПРИЛОЖЕНИЕ. 14

 

 

Введение

Основными характеристиками электрических и радиотех­нических цепей с сосредоточенными параметрами являются активное сопротивление, индуктивность и емкость. Для изме­рения этих характеристик применяют:

1) метод с использованием вольтметра и амперметра;

2) метод баланса в мостовых схемах;

3) резонансные методы.

Первый метод применяется в основном для измерения ак­тивных сопротивлений.

Метод баланса состоит в сравнении полного сопротивления исследуемой цепи с сопротивлением ра­бочих элементов,- включенных в соответствующие плечи мос­товой схемы.

Измерение параметров цепи резонансными методами про­водят на высокой частоте при резонансной настройке измери­тельной схемы, выполненной в виде колебательного контура.

Выбор метода измерений определяется прежде всего диа­пазоном частот, в котором исследуемая цепь должна работать. С повышением частоты методы измерения одних и тех же величин изменяются. В частности, при измерениях на высокой частоте необходимо учитывать собственную емкость дросселей, емкости и индуктивности соединительных проводов и прочие остаточные параметры измерительной схемы, которые на низ­ких частотах не играют существенной роли.

На примерах измерения сопротивления, емкости и индук­тивности в лабораторных работах оцениваются возможности мостового и резонансного методов измерений. Оценка прово­дится путем анализа точности результатов измерений.

Основой для оценки погрешностей при всех измерениях служат технические данные используемых приборов. Наиболее точные результаты обеспечивают цифровые измерители пара­метров цепей. Поэтому цифровой измеритель используется в экспериментах как эталонный прибор.

 

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ МОСТОВЫХ СХЕМ

В работе используют приборы Е7-4 — универсальный мост и Е7-8 — цифровой измеритель L,C,R. Измеряют сопротивление резис­тора, емкость и тангенс угла потерь конденсатора, индуктив­ность, добротность и сопротивление потерь дросселя. Сопро­тивление потерь дросселя при использовании универсального моста находят косвенно, путем вычислений, и после этого сравнивают с сопротивлением потерь, полученным на индика­торе цифрового измерителя. Параметры Дросселя, содержащего магнитный сердечник, существенно зависят от частоты напря­жения, питающего мост. Поэтому сопротивление потерь изме­ряют как на постоянном токе, так и на частоте внутреннего генератора, что позволяет оценить дополнительные потери, обусловленные магнитным материалом сердечника. При сопо­ставлении результатов измерений, полученных с помощью уни­версального и цифрового мостов, следует обратить внимание на частоты напряжений генераторов, встроенных в один и другой мост. Работа универсального моста

 

 

Е7-4 основана на свойствах измерительной мостовой схемы (рис.1). В схеме ток через измерительный прибор отсутствует при условии, что имеет место баланс моста, условием которого является равенство Z₁*Z₃=Z₂*Z₄.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с техническим описанием универсального моста Е7-4, выписать основные технические характеристики.

2. В соответствии с инструкцией по эксплуатации подгото­вить прибор к работе и включить его.

3. Измерить сопротивление резистора универсальным мос­том Е7-4, затем цифровым измерителем Е7-8 и занести результаты в рабочую таблицу, подготовленную по образцу табл. 1. В первом случае измерения следует проводить как на постоянном, так и на переменном токе.

Таблица 1

Измерительный прибор
Универсальный мост Е7-4	Цифровой измеритель Е7-8
Измеренное сопротивление (Ом)
при постоянном токе:	—
на частоте 100 Гц:	—
—	на частоте 1000 Гц:
Параметры конденсатора на частоте 1000 Гц Емкость (пФ)
Тангенс угла потерь
—	;
Параметры дросселя без сердечника Индуктивность (мкГн) на частоте 1000 Гц
Сопротивление (Ом) обмотки дросселя постоянному току
;	—
Добротность дросселя
	—
Полное сопротивление потерь (Ом), полученное как результат:
косвенных измерений (см. выражения (1) и (2) в примечании 3):	прямых измерений прибором Е7-8
Параметры дросселя с сердечником Измеренная индуктивность дросселя (Гн)
на частоте 100 Гц:	на частоте 1000 Гц:
Сопротивление обмотки дросселя постоянному току (Ом)
	—
Добротность дросселя на частоте 100 Гц
	—
Полное сопротивление потерь (Ом), полученное как результат:
косвенных измерений (см. выражения (1) и (2) в примечании 3) на частоте 1000 Гц:	прямых измерений прибором Е7-8 на частоте 1000 Гц:

 

4. Измерить емкость и тангенс угла потерь конденсатора приборами Е7-4 и Е7-8. и занести ре­зультаты измерений в рабочую таблицу.

5. Найти параметры дросселей. Цифровым измерителем Е7-8 измерить индуктивность и сопротивление потерь. С по­мощью универсального моста измерить сопротивление обмотки дросселя постоянному току, индуктивность и полное сопро­тивление потерь дросселя. Результаты измерений занести в рабочую таблицу.

6. Аналитически и графически сопоставить результаты из­мерений (см. примечание 1). По результатам сопоставлений сделать выводы и записать их в отчет.

7. По результатам измерений параметров дросселя с сер­дечником вычислить сопротивление потерь в сердечнике на частотах 100 Гц и 1000 Гц. Определить, во сколько раз возросли потери в дросселе на частоте 100 Гц по сравнению с потерями дросселя, обусловленными сопротивлением обмотки. Вычис­лить, во сколько раз возросли потери в сердечнике при изме­нении частоты от 100 Гц до 1000 Гц (см. примечание 2). Вычислить погрешности всех измерений и занести их, а также расчеты для косвенных измерений в таблицу.

 

Примечания.

1. Аналитическое сопоставление результатов предполагает опреде­ление модуля разности сопоставляемых значений, полученных как результат измерений. Измеренные значения совпадают, если точечная оценка модуля разности меньше или равна интервальной оценке, т.е., если

и , то совпадает с .

При графическом сопоставлении результатов измерений на гори­зонтальной оси наносят измеренное значение параметра, а влево и вправо от него интервалы, в пределах которых технические данные на используемые измерительные приборы гарантируют истинное зна­чение измеряемой величины.

2. Сопротивление потерь в сердечнике определяют как раз­ность полного сопротивления потерь и сопротивления обмотки :

.

3. При использовании универсального моста Е7-4 сопротивление потерь находят как результат косвенных измерений по выражениям

, (1)

. (2)

Здесь - относительное значение погрешности установки час­тоты напряжения, питающего измерительный мост. Для прибора Е7-4 ;

— относительное значение погрешности измерения индуктив­ности дросселя универсальным мостом Е7-4;

— относительное значение погрешности измерения доброт­ности дросселя универсальным мостом Е7-4.