Основы метрологии и радиоизмерения

ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

И РАДИОИЗМЕРЕНИЯ

Рабочая программа, методические указания и задачи

для самостоятельной работы над дисциплиной для

специальностей 552500, 200700 - Радиотехника,

всех форм обучения.

 

Новосибирск

 

 

“Рабочая программа и задачи“ предназначены для самостоятельной работы над дисциплиной студентов всех форм обучения и могут быть ис­пользованы для практических аудиторных занятий.

Программа непосредственно предназначена для подготовки по специальностям 552500, 200700 – Радиотехника.

Задачи могут быть использованы также в соответствующих дисциплинах других радиотехнических специальностей.

Программа дает представление о содержании и объеме дисциплины, задачи предназначены для контроля понимания материала и закрепления теоретических знаний.

Методические указания обращают внимание на наиболее важные вопросы раздела и дают рекомендации по рациональному использованию литературы.

 

 

Рабочая программа дисциплины

Основы метрологии и радиоизмерения

Введение

Предмет и задачи дисциплины. Особенности радиоизмерений. Место в системе знаний радиоинженера. Рекомендации по изучению дисциплины, ее связь с другими предметами.

 

Система обеспечения единства измерений

Метрология и измерительная техника как научно- техническая база производства, научного эксперимента.

Основные понятия метрологии: метрология, измерение, результат измерения, принцип и метод измерения. Единство измерения – представление результата измерения в единых узаконенных единицах измерения и оценка погрешности с гарантированной вероятностью. Международная система единиц СИ.

Классификация измерений: прямые, косвенные, совместные; технические, контрольно- поверочные, c максимальной точностью; статические, динамические.

Государственная система обеспечения единства измерения: ее задачи, структура. Функ­ции структурных подразделений: хранение и воспроизведение эталонных величин, передача их размеров рабочим средствам измерений, законодательная метрология, метрологический надзор.

Погрешности измерений

Случайные погрешности (СП), их вероятностные характеристики: доверительный интервал, доверительная вероятность, связь между ними. Основные законы распределения СП, нормальный закон.

Обработка результатов наблюдений, вычисления их среднеквадратического отклонения,среднеквадратической погрешности результата измерения, использование коэффициентов Стьюдента.

Систематические погрешности, их особенности. Способы их обнаружения: методы анализа, замещения, рандомизации. Исправление результатов измерений.

Вычисление погрешностей косвенных измерений при независимых и коррелированных результатах наблюдений.

 

Общие сведения о средствах измерений

Основные виды средств измерений (СИ): эталон, мера, измерительный преобразова­тель, измерительный прибор (ИП), измерительная установка, измерительная система, измерительно- вычислительный комплекс.

Классификация и условные обозначения радиоизмерительных приборов. Аналоговые и цифровые приборы, их особенности.

Основные нормируемые метрологические характеристики ИП: чувствительность, порог чувствительности, характеристики влияния на объект измерения, амплитудно-частотная характеристика (частотная полоса), переходная характеристика (время нарастания ее), погрешности.

Характеристики погрешностей ИП: интервал предельно-допустимой абсолютной, относительной, приведенной погрешностей, классы точности, аддитивная, мультипликативная составляющие, основная и дополнительная погрешности.

Образцовые, рабочие ИП, схемы поверки.

 

Измерения напряжения и тока

 

Особенности измерений напряжений и токов в радиотехнике: требование к частотной полосе, характеристикам влияния, чувствительности. Измеряемые параметры тока и напряжения, коэффициенты связи между ними.

Принципы действия, особенности электро-механических преобразователей: магнитоэлектрической, электромагнитной, электростатической, электродинамической систем. Приборы, выполняемые на их основе.

Аналоговые электронные вольтметры. Структурные схемы их выполнения. Требования к их блокам. Преобразователи максимального, среднеквадратического, средневыпрямленного значений напряжений. Особенности вольтметров выполненных на их основе.

Особенности вольтметров типов В2, В3, В4.

Цифровые вольтметры, используемые методы преобразования: время-импульсный, частотно-импульсный, кодо-импульсный. Структурная схема и принцип работы вольтметра с время-импульсным преобразованием. Погрешность дискретизации.

Вольтметры с использованием микропроцессора. Аналого-цифровые преобразователи, их основные характеристики.

 

Исследования формы и частотного спектра сигналов

Классификация и условные обозначения осциллографов. Структурная схема, назначения ее блоков и основные характеристики универсального осциллографа. Виды разверток, их характеритики, условие синхронизации.

Осциллографические измерения параметров сигнала. Влияние частотной полосы канала Y на погрешность воспроизведения формы сигнала.

Трудности наблюдения скоростных процессов. Сущность стробоскопического метода осциллографирования. Как преодолеваются в нем трудности получения необходимых скорости развертки, ширины частотной полосы пропускания.

Трудности наблюдения одиночных сигналов и сигналов низкой частоты. Принцип работы запоминающего осциллографа.

Принцип построения цифровых осциллографов с использованием микропроцессора, универсальность приборов.

Задачи аппаратурного анализа частотных спектров.

Анализ спектра методом фильтрации. Структурная схема, принцип работы гетеродинного анализатора спкктра (АС). Основные

характеристики АС: частотный диапазон, полоса обзора, разрешающая способность, время анализа. Ограничения использования гетеродин

ного АС.

Дисперсионный метод анализа: принцип работы, особенности.

Основные измерения с помощью АС: контроль работы генераторов, передатчиков, измеения параметров спектра сигнала, исследование внеполосных излучениий,нелинейных искажений, параметров АМ, ЧМ сигналов.

Принципы работы специализированных приборов для измерения параметров АМ, ЧМ сигналов: модулометра, девиометра.

 

 

Измерения частоты, длины волны и фазы

Принципы измерения частоты в различных частотных диапазонах.

Резонансный метод, особенности его реализации в диапазоне СВЧ. Условие резонанса, источники неоднозначности показаний, погрешностей.

Метод сравнения, реализация его с помощью осциллографа, гетеродинного частотомера.

Метод дискретного счета. Структурная схема цифрового частотомера в режиме измерения частоты, периода сигнала. Основные источники погрешностей, погрешность дискретизации ее связь с временем имерения. Ограничения частотного диапазона, гетеродинные переносчики частоты.

Государственный эталон частоты, система поверки рабочих частотомеров по эталонным радиочастотам.

Сущность и особенности измерения разности фаз. Фазометры на основе преобразования разности фаз в постоянное напряжение, временной аналог.

Трудности м особенности измерения на высоких частотах.

 

Измерения характеристик случайных процессов

Основные характеристики стационарных эргодических случайных сигналов: среднее значение (математическое ожидание), среднеквадратическое отклонение, дисперсия распределение плотности вероятности, корреляционная функция, спектральная плотность мощности. Аналоговый и цифровой методы их измерений. Статистическая погрешность измерения, ее уменьшение.

Общие требования к измерительным приборам: по частотной полосе, по времени измерения, по динамическому диапазону. Особенности приборов для измерения конкретных характеристик. Принцип работы статистического анализатора,коррелометра.

 

Литература

Основная

 

1. Дворяшин Б.В. Основы метрологии и радиоизмерения.- М.: Радио и связь, 1993.

2. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. - М.: Энергия,1986.

3. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения. - М.: Энергия, 1986.

4. Елизаров А.С. Электрорадиоизмерения. – Минск.: Высшая школа,

1986.

5. Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения. - М.: Высшая школа, 1986

Дополнительная

6 Кушнир Ф.В., Савенко В.Г., Петелин С.М. Измерения в технике связи.-М.: Связь, 1986

7 Новицкий П.В., Зогроф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений.–Л.: Энергоатомиздат, 1985

Методические указания

Тема 1. При изучении темы следует обратить внимание на систему организационных и технических мер обеспечения единства измерений. Под единством понимается представление результатов измерений в единых узаконенных единицах измерений и оценку погрешностей с гарантированной вероятностью (надежностью).

 

Тема 2. Основное положение темы – погрешности задаются двумя параметрами: доверительным интервалом и доверительной вероятностью. Связь между ними устанавливается через распределение погрешностей по их значениям. Уяснить особенности систематических и случайных погрешностей.

На практике чаще всего встречается нормальный закон распределения. Для этого случая следует изучить последовательность обработки результатов наблюдений и вычислений: результата измерения, среднеквадратического отклонения результатов наблюдений, среднеквадратической погрешности результата измерения и доверительного интервала погрешности для заданной доверительной вероятности.

Большое число измерений являются косвенными. Поэтому следует обратить внимание на вычисление их погрешностей, тем более что большое чисто задач по всем темам содержит это задание.

Непосредственно по рассматриваемой теме составлены задачи с номерами от 1.1 – 1.17.

 

Тема 3. Материал темы предусматривает знакомство с основными характеристиками и классификацией средств измерений (СИ). Особое внимание следует обратить на характер погрешностей, формы их представлений, на умение оценить погрешность измерения, на оценку влияния СИ на объект измерения.

Рекомендуется ознакомиться с ГОСТом “ Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.

Тема 4. Радиотехнические сигналы, как правило, имеют сложную форму. С этим связано то, что они имеют несколько различных параметров напряжения и тока. При изучении темы следует обратить внимание на типы преобразователей от которых зависит, какой конкретно параметр измеряет прибор. Это относится как к электромеханическим, так и к электронным аналоговым и цифровым приборам.

Важным вопросом измерений напряжения и тока является влияние на погрешность измерения параметров входной цепи прибора.

К данной теме относятся задачи NN 2.1 – 2.20

 

Тема 5. Изучение работы осциллографа надо начать с рассмотрения его структурной схемы, назначения ее элементов. Обратить внимание на требования к сигналу, создающему горизонтальную развертку, на его синхронизацию.

Важнейшим параметром осциллографа является частотная полоса канала Y или время нарастания переходной характеристики. От них зависит погрешность наблюдаемой формы сигнала. Они выбираются

по ширине частотного спектра наблюдаемого сигнала.

Обратить внимание на трудности наблюдения скоростных сигналов и сигналов очень низкой частоты. Рассмотреть, как решаются эти задачи в осциллографах видов С7, С8.

Задачи по осциллографированию составляют NN 3.1 – 3.17

В отличие от осциллографа анализаторы частотного спектра (АС) являются дифференцирующим и приборами, т.е. производят разложение сигнала на частотные составляющие.

В гетеродинном (фильтровом) АС разложение производиться узкополосным фильтром. В дисперсионном – за счет различия фазовых скоростей частотных составляющих.

При работе над темой необходимо прежде всего уяснить принцип работы, основные характеристики АС, для измерения каких параметров сигналов они предназначены.

Задачи по этой теме имеют NN 3/12 – 3.27. Наиболее полный материал для их решения содержится в литературе [ 2 ].

 

Тема 6. При изучении методов измерения частоты надо прежде всего обратить внимание на их особенности, возможности использования в том или ином частотном диапазоне.

Наиболее широкое применение находит метод дискретного счета. Для него характерна погрешность, вызванная квантованием показаний. Она связана с временем измерения. Обратите внимание, как этот метод распространяется на очень высокие частоты, почему на низких частотах выгодней измерять период колебания. На эту тему имеется несколько задач.

В диапазоне СВЧ наиболее просто для измерения частоты использовать резонансный метод. Существенным недостатком его является узкий диапазон

измеряемых частот или неоднозначность показаний. Последнее явление связано с возможностью возбуждения нерабочих типов колебаний. Некоторые задачи темы содержат требование устранить эту неопределенность.

Задачи темы: NN 4.1 – 4.14

 

Тема 7. Специфика измерения случайных процессов заключается в том, что из-за ограниченного времени измерения (усреднния), результат всегда содержит статистическую случайную погрешность. Для снижения этой погрешности аналоговые приборы должны иметь на выходе интегратор, цифровые приборы – увеличенную выборку наблюдений.

Вторая особенность заключается в измерениях специфических характеристик случайных процессов. Для изучения темы рекомендуется литература [2 ].

 

Тема 8. Любой элемент цепи в самом общем случае имеет активную и реактивную составляющие. Степень влияние их на сигнал зависит от рабочей частоты. При изучении методов их измерения следует выяснить какие свойства и вытекающие из них соотношения используются, на каких частотах можно пренебречь той или иной составляющей. Наиболее распространенными являются: метод амперметра-вольтметра, мостовой, резонансный методы, различные модификации преобразований в цифровую форму.

При решении задач этой темы NN 5.1 – 5.15 при оценке погрешностей необходимо иметь в виду косвенный характер измерений, рассмотренный в разделе 2 программы.

 

Тема 9. В радиотехнике цепями с распределенными постоянными явля-

ются цепи СВЧ, т. е. цепи работающие на частотах выше 0.3 ГГЦ.

Методы и аппаратура измеренияна этих частотах кардинально отличается от рассматриваемых разделе 8. Для понимания сущности этих методов необходимо вспомнить основные параметры элементов таких цепей и соотношения между ними. Эти вопросы рассматривались в дисциплинах “Основы теории цепей” и “ Техника СВЧ”.

При изучении темы следует избегать чисто механического запоминания методики измерения и формул. Требуется уяснить их физический смысл. Например, метод измерения полного сопротивления с помощью измерительной линии заключается в том, что через КСВ вычисляется сопротивление в точке минимума стоячей волны, методом короткого замыкания находится расстояние от нее до нагрузки, затем найденное значение сопротивления пересчитывается на это расстояние по формуле пересчета или с помощью круговой диаграммы. Задачи этой темы имеют NN 6.1 – 6.10.

 

Тема 10. Измерение мощности наиболее широко используется в диапазоне СВЧ. Важнейшим вопросом организации измерения является степень согласования средства измерения и генератора с линией передачи. Почти в каждой задаче по теме имеется сответствующее задание.

При рассмотрении тепловых методов измерения мощности обратить внимание на калибровку прибора способом замещения ее мощностью постоянного тока, на пгрешность связанную с этим.

Задачи этой темы: NN 7.1 – 7.11.

 

Задачи

В процессе самостоятельной работы над дисциплиной студентам необходимо решить не менее 10 задач (по 5 в двух контрольных заданиях).

Для студентов очного обучения номера задач задаются преподавателем, для студентов дистанционного (заочного) обучения номер варианта набора задач определяются по последней цифре шифра студента. Таблица с вариантами задач приведена в конце этого раздела.

Тематика каждой задачи, как правило, ограничивается соответствующим разделом рабочей программы, но может включать также вопросы раздела “ Оценка погрешностей измерений “. Поэтому решать задачи можно последовательно по мере изучения дисциплины.

Измерение напряжения и тока

 

Задача 2.1а Электрическая схема устройства сведена к эквивалентной, состоящей из последовательно включенных: источника переменного напряжения с частотой F=5 МГц, сопротивлений R_эк=0.1 МОм и R=0.1 МОм.

Для измерения падения напряжения U_R на R к нему через кабель подключен вольтметр В3-38 с рабочим диапазоном частот от 20 Гц до 7 МГц, входным сопротивле­нием R_вх=4 МОм, входной емкостью С_вх=30 пФ,емкость кабеля С_к=70 пФ.

С какой от Чему равен интервал погрешности измерения КСВ в виде от -D(КСВ) до носительной погрешностью d­_в покажет вольтметр значение U_R ?

Задача 2.1б Решить задачу 2.1а с F=20Гц.

Задача 2.1в Решить задачу 2.1а с F=1МГц, R_эк=1 КОм и R=1 КОм.

Задача 2.1г Решить задачу 2.1а с F=20Гц, R_эк=R=0.5МОм.

 

Задача 2.2 Электрическая схема устройства сведена к эквивалентной, состоящей из последовательно включенных: источника постоянного напряжения, сопротивлений R_эк и R. На R измеряется падение напряжения вольтметром В2-27 с входным сопротивлением R_вх=1 МОм.

Определите, в какой цепи из 3-х указанных ниже, относительная погрешность измерения напряжения d будет наибольшей, рассчитайте ее величину,cформулируйте условия на соотношения R_вх,R_эк ,R, при которых она будет мала.

1 цепь: R= 1 МОм, R_эк=1 Ком; 2 цепь: R= 1 КОм, R_эк=1 Мом; 3 цепь: R= 0.5 МОм, R_эк=0.5 Мом;

 

Задача 2.3 Электрическаяцепь состоит из последовательно включенных источника постоянного напряжения с R_i =0, резистора R₁=100кОм и резистора R₂=200 кОм.

Чему равно входное сопротивление R_вх вольтметра, если его показание при измерении напряжения на R₂ имеет относительную погрешность -10% относительно напряжения без его подключения?

 

Распределенными постоянными

Задача 6.1а Установка для измерения параметров стоячей волны в линии передачи электромагнитных колебаний состоит из: генератора СВЧ, измерительной линии (ИЛ), вентиля, нагрузки, волновода с размерами 7.2 х3.4 мм.

С помощью ИЛ получены показания ее индикаторного прибора в точках максимума и минимума стоячей волны a_МАК= 25,a_МИН =5 при квадратичной характеристике детектора, расстояние между соседними минимумами стоячей волны D=7.5 мм при типе волны Н_10.

Приведите схему установки, определите частоту сигнала f, значение коэффициента стоячей волны (КСВ), модуля коэффициента отражения ½d½.

 

Задача 6.1б Решить задачу 6.1а со следующими данными: a_МАК= 40, a_МИН =12, D=4.82 мм.

Задача 6.2а Волноводная измерительная линия (ИЛ) имеет размеры поперечного сечения волновода 23х10 мм, квадратичную характеристику детектора. Измеряется входное сопротивление антенны Z_А.

Результаты измерений: показания индикаторного прибора ИЛ в максимуме и минимуме стоячей волны a_МАК=160,a_МИН =40 делений, положения соседних минимумов стоячей волны по шкале ИЛ Х₁=15 мм,Х₂ =42 мм, при коротком замыкании в точке включения антенны они сместились в сторону к антенне на D=13.5 мм. Чему равны частота сигнала f и Z_А?

Задача 6.2б Решить задачу 6.2а со следующими данными: a_МАК=240, a_МИН =40 делений, Х₁=15 мм,Х₂ = 55.5 мм, D=40.5 мм.

 

Задача 6.3 При измерении нагрузки Z c помощью измерительной линии с волновым сопротивлением W=50 Ом и линейной характеристикой детектора получены: показания индикаторного прибора в максимуме и минимуме стоячей волны соответственно a_МАК=100,a_МИН=50 делений, расстояние от точки минимума до конца ИЛ l=4.5 см, длина волны в линии l_в =6 см. ИЛ соединена с нагрузкой кабелем без потерь с волновым сопротивлением 50 Ом, длиной L=31.5 см.

Чему равны: КСВ, Z, коэффициент отражения Г в точке включения нагрузки?

 

Задача 6.4 Измеряется на частоте 20 Ггц входное сопротивление антенны Z на измерительной установке с измерительной линией (ИЛ), размер поперечного сечения волновода 13х6.5 мм.

Результаты измерения: показания индикаторного прибора ИЛ в максимуме и минимуме стоячей волны a_мин =40, a_мах =120 делений при квадратической характеристике детектора, положение минимума стоячей волны по шкале ИЛ L_А= 10 мм. При включении короткого замыкания вместо антенны минимум сместился в L_КЗ =19.75мм.

Чему равно входное сопротивление Z?

 

Задача 6.5 Приведите схему рефлектометра для измерения модуля коэффициента отражения по напряжению êГêс двумя направленными ответвителями (НО) и индикаторами уровней мощностей прямой - a₁ и отраженной - a₂ волны. Оба НО имеют переходное затухание К=30дБ, коэффициент направленности С=20 дБ. При измерении получено a₁ =80, a₂ =20 делений.

За счет указанного значения С измеренное êГ_из ê будет отличаться от истинного. Чему равны êГ_из ê, êГ ê и абсолютная погрешность измерения D?

 

Задача 6.6 Рефлектометром на частоте 3 Ггц измеряется коэффициент отражения Г от антенны, включенной на конце коаксиального кабеля. В клеммной плоскости на выходе рефлектометра получено значение Г=0.5 ехр

(j 0.15рад).

Кабель длиной 50 см имеет волновое сопротивление W=50 Ом, диэлектрик с относительной диэлектрической постоянной 2.5, потерями в кабеле можно пренебречь.

Чему равны: КСВ, Г, входное сопротивление антенны Z в точке ее включения?

 

Задача 6.7 Приведите схему рефлектометра для измерения модуля коэффициента отражения по напряжению êГ êс двумя направленными ответвителями (НО) и индикаторами уровней мощностей прямой - a₁ и отраженной - a₂ волны. Оба НО имеют переходное затухание К=30дБ и коэффициент направленности С. При измерении получено a₁ =80, a₂ =20 делений.

Чему равно измеренное значение êГ_из êи какое значение должен иметь С, чтобы êГ_из ê=0.95 êГ ê, т.е. d= - 5 %?

 

Задача 6.8 По условию задачи 6.7 при С=200 и неизвестных a₁ и a₂ определить чему равно êГ_изê,если истинное значение его êГ ê=0.25?

 

Задача 6.9 Измеряется коэффициент затухания электромагнитных колебаний b в кабеле с потерями с помощью измерительной линии.

При длине кабеля L=10 м и коротком замыкании его на конце, измеренное КСВ на входе составляет 1.5 (считать, что генератор согласован с кабелем). Чему рвено b в Неп/м?

 

Задача 6.10 Высокочастотный кабель имеет коэффициент затухания b= 0.5 дБ/м, длина кабеля L=10м

Чему равен КСВ на входе при коротком замыкании на конце кабеля (считать, что генератор согласован с кабелем)?

Измерение мощности СВЧ

 

Задача 7. 1 Для измерения мощности непрерывных электромагнитных колебаний с частотой 500 МГц используется метод вольтметра. Сопротивление нагрузки и входное сопротивление вольтметра R_Н=52 Ом. На части его г =5 Ом измерено амплитудное значение напряжения U_m=12 в.

Чему равно измеренное значение мощности Р?

Чему равна относительная систематическая погрешность измерения d_С за счет рассогласования вольтметра с линией передачи с волновым сопротивлением W=50 Ом?

 

Задача 7.2 В кабеле с волновым сопротивлением W=50 Ом распространяются радиоимпульсы с частотой заполнения 1 Ггц, амплитудным значением напряжения 25 В, частотой следования импульсов 100 кГц, длительностью импульсов 1мкс.

На выходе кабеля мощность измеряется калориметрическим ваттметром М3 и ваттметром, использующим метод вольтметра с амплитудным детектором.

Какое значение мощности покажет каждый ваттметр?

 

Задача 7.3 Измеряется мощность СВЧ на конце кабеля, имеющего коэффициент затухания 0,1 дБ/м, длину 10 м. Ваттметр имеет КСВ от входа 1.5.

Чему равна мощность на входе кабеля Р с поправкой на рассогласование ваттметра, если его показание 8 мВт?

 

Задача 7.4а Приведите схему установки для измерения в линии передачи проходящей мощности, состоящую из направленного ответвителя (НО) и ваттметра поглощаемой мощности М3.

“НО” имеет переходное затухание К=(30±0.5)дБ, КСВ от ваттметра 1.4, показание ваттметра Р_ВТ=7.5мВт ±5 %.

Чему равна проходящая мощность Р с учетом поправки на рассогласование ваттметра, чему равен интервал относительной погрешности ±d(Р) за счет указанных погрешностей переходного затухания и ваттметра?

Задача 7.4б Решить задачу 7.4а с данными: К=(25±0.5)дБ, КСВ=1.2,Р_ВТ=10 мВт±5 %.

 

Задача 7.5 Требуется в линии передачи измерять проходящую мощность Р от 1,2 до 600 мВт.

Приведите схему установки, состоящую из НО и ваттметра поглощаемой мощности М3 с пределами измерений от 12 до 6000 мВт, с погрешностью измерения d_ВТ =±10%, с КСВ рассогласования 1.4.

Определите нужный коэффициент передачи К “НО”, установите требование на относительную погрешность его ±d(К), обеспечивающую погрешность измерения Р с d(Р)£ 5 %.

 

Задача 7.6 Составьте схему четырехплечевого уравновешенного моста для измерения сопротивления термистора R_T в измерителе мощности СВЧ с сопротивлениями плеч R₁=R₂=R₃= 75 Ом, R_т. При предварительном прогреве термистора мощностью тока, протекающего через него, Р=10 мВт, его сопротивление R_т=100 Ом, чувствительность К =-5 Ом/мВт.

Рассчитайте ток питания моста I₁ необходимый для баланса моста, определите мощность СВЧ, поданную на термистор, если новый ток баланса моста стал I₂=20 мА?

 

Задача 7.7 Составьте схему четырехплечевого моста для измерения сопротивления болометра R_Б в измерителе мощности СВЧ с сопротивлениями плеч R₁=R₂=R₃= 50 Ом, R_т. При предварительном прогреве болометра Р=30 мВт - мощностью тока протекающего через него, его сопротивление R_т=40 Ом, чувствительность К =0.5 Ом/мВт.

Рассчитайте ток питания моста I₁ необходимый для баланса моста, определите мощность СВЧ, поданную на термистор, если новый ток баланса моста стал I₂=70 мА?

 

Задача 7.8а Измеряется номинальная мощность генератора Р_Н, т.е. мощность отдаваемая в согласованную нагрузку. Измерительная установка состоит из ваттметра поглощаемой мощности и соединительного коаксиального кабеля без потерь произвольной длины. Рассогласование генератора с кабелем характеризуется КСВ_Г =1.2, рассоглосование ваттмера - КСВ_ВТ=1.4.

В каком интервале от d_Н до d_В может находиться относительная погрешность результата измерения Р _ВТ, если измеренное значение ее

Р_ВТ = Р_Н (1- | Г _ВТ |²)/ | 1- Г _Г Г_В |²?

Задача 7.8 б Решить задачу 7.8а с данными: КСВ_Г =1.5, КСВ_ВТ=1.2.

 

Задача 7.9 а Измеряется номинальная мощность генератора Р_Н, т.е. мощность отдаваемая в согласованную нагрузку. Измерительная установка состоит из ваттметра поглощаемой мощности и соединительного коаксиального кабеля без потерь с e=1 и длиной 1м. Рассогласование генератора с кабелем характеризуется КСВ_Г =1.2, рассоглосование ваттмера - КСВ_ВТ=1.4.

В каком интервале от d_Н до d_В может находиться относительная погрешность результата измерения Р_ВТ при измнении частоты сигнала от 3ГГц

до 3.2 ГГц (считать, в указанном диапазоне КСВ от частоты не зависят)?

Выражение для Р_ВТ приведено в задаче 7.8 а.

Задача 7.9 б Решить задачу 7.9а с данными: КСВ_Г =1.5, КСВ_ВТ=1.5,

f от 4 до 4.2 ГГц.

 

Задача 7.10 Измеряетcя номинальная мощность Р_Н генератора СВЧ калориметрическим ваттметром. Генератор согласован с соединительным кабелем, рассгласование ваттметра с кабелем характеризуется КСВ=1.5, показание ваттметра Р_В=5 Вт.

Чему равна поправка на рассоглосование “а”, исправленное значение мощности Р_Н и его относительная погрешность d(Р_Н) за счет абсолютной погрешности КСВ D =±0.02?

Задача 7.11 В измерителе мощности СВЧ используется калориметрический метод. Мощность СВЧ поглощается проточной жидкостью с удельной теплоемкостью С= 4190 Дж/(кг,град), плотностью В=1 кг/м³, расходом воды V=10 см­­­­­­­3 /c

Чему равна мощность СВЧ, если разность температуры жидкости на входе-выходе преобразователя DT= 40 ­_­градусов?

 

Таблица вариантов задач для студентов дистанционного обучения

№ варианта	Номера задач
Контрольная работа 1	Контрольная работа 2
	1.1а	1.3	2.1а	2.7	3.1	3.22	4.1	5.9	6.1а	7.11
	1.2a	1.6	2.1б	2.8	3.2	3.12	4.2	5.8	6.1б	7.10
	1.3	1.7	2.1в	2.9	3.3	3.14	4.3	5.7	6.2а	7.9
	1.1б	1.8	2.1г	2.14а	3.4	3.15	4.4	5.6	6.2б	7.8
	1.2б	1.13	2.2	2.14б	3.5а	3.16	4.5	5.5	6.3	7.7
	1.1в	1.14	2.4	2.17	3.5б	3.17	4.6	5.4	6.4	7.6
	1.2в	1.15	2.5а	2.18	3.5в	3.18	4.7	5.3	6.5	7.5
	1.1г	1.16	2.5б	2.10	3.7	3.24	4.8	5.2	6.6	7.4
	1.2г	1.11	2.6а	2.11	3.8	3.25	4.9	5.1	6.7	7.3
	1.1д	1.10а	2.6б	2.12	3.10	3.26	4.10	5.8	6.8	7.2

 

ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

И РАДИОИЗМЕРЕНИЯ

Рабочая программа, методические указания и задачи

для самостоятельной работы над дисциплиной для

специальностей 552500, 200700 - Радиотехника,

всех форм обучения.

 

Новосибирск

 

 

“Рабочая программа и задачи“ предназначены для самостоятельной работы над дисциплиной студентов всех форм обучения и могут быть ис­пользованы для практических аудиторных занятий.

Программа непосредственно предназначена для подготовки по специальностям 552500, 200700 – Радиотехника.

Задачи могут быть использованы также в соответствующих дисциплинах других радиотехнических специальностей.

Программа дает представление о содержании и объеме дисциплины, задачи предназначены для контроля понимания материала и закрепления теоретических знаний.

Методические указания обращают внимание на наиболее важные вопросы раздела и дают рекомендации по рациональному использованию литературы.

 

 

Рабочая программа дисциплины

Основы метрологии и радиоизмерения

Введение

Предмет и задачи дисциплины. Особенности радиоизмерений. Место в системе знаний радиоинженера. Рекомендации по изучению дисциплины, ее связь с другими предметами.