книги из ГПНТБ / Соркин И.М. Основы радиоизмерительной техники

и. м. соркин

основы

РАДИОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ

ТЕХНИКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

П Р Е Д И С Л О В И Е

За последние годы издан ряд руководств по радиоизмерителвн'ОЙ технике, в которых приводятся деталь­ ные описания методов измерений, а также радиоизмерительной аппаратуры и приборов, .выпускаемых отече­ ственной промышленностью. Однако в большинстве этих руководств недостаточное внимание уделено теоре­ тическим основам радиоизмерений, отсутствуют описа­ ния ряда приборов и измерительных установок, разра­ ботанных за последние годы и внедренных в практику лабораторных исследований и заводских испытаний (прецизионные частотоизмерительные устройства, элек­ тронные счетчики, измерители девиации частоты, гене­ раторы стандартных сигналов с амплитудной и частот­ ной модуляцией, цифровые приборы) и не учтены требо­ вания по классификации и терминологии приборов, из­ ложенные в ГОСТ на радиоизмерительные приборы, изданных за последнее время Комитетом стандартов мер и измерительных приборов при СМ СССР.

Настоящая книга поможет восполнить указанные пробелы. Основное внимание в ней уделено описанию методов измерений, принципов действия радиоизмерительных приборов и анализу их погрешностей. Изучение этих вопросов, составляющих основы радиоизмеритель- ■ной техники, необходимо как для освоения конкретных измерительных устройств, так и для правильной поста­ новки измерений.

Книга рассчитана главным образом на инженеров и техников, работающих с радиоизмерительной аппара­ турой. Кроме того, материал книги может быть также использован в качестве учебного пособия для учащихся технических учебных заведений. Для чтения книги тре­

3

ВВЕДЕНИЕ

Радиоизмерительная техника, возникшая первона­ чально на базе электротехнических измерений, разви­ лась в настоящее время в самостоятельную и весьма обширную область радиотехники. Основные направле­ ния развития радиоизмерительной техники определя­ лись главным образом теми требованиями, которые предъявлялись к ней техникой радиосвязи, радиовеща­ ния, радиолокации и радиоэлектроники.

Особенно важное значение для разработки методов - радиоизмерений и измерительной аппаратуры имело развитие техники связи. Так, например, освоение для целей связи ультракоротковолнового диапазона поста­ вило перед радиоизмерительной техникой задачу разра­ ботки волномеров и кварцевых калибраторов УКВ диа­ пазона. Внедрение в технику связи наряду с амплитуд­ ной модуляцией частотной модуляции способствовало разработке новых методов и приборов для измерения частотной модуляции.

С другой стороны, несомненным является воздействие радиоизмерительной техники на прогресс в ряде отрас­ лей радиотехники и, в частности, в области техники свя­ зи. Непрерывное совершенствование основных парамет­ ров связи — повышение стабильности частоты радиопе­ редатчиков и чувствительности радиоприемников — ста­ ло возможным благодаря повышению точности эталонов частоты и улучшению параметров генераторов стандарт­ ных сигналов.

За последние годы методы радиоизмерений находят все большее применение при измерении неэлектрических величин. Так, например, с повышением точности этало­ нов частоты оказалось возможным применить их не только для эталонирования частоты, но и времени. При этом точность измерения времени радиометодами оказа­

5

лась настолько высокой, что позволила определить не­ регулярности в периоде вращения Земли, который использовался в качестве абсолютного эталона времени.

Возможности измерения времени и ряда других неэлектричеоких величин радиометодами привели к тому, что в настоящее время прецизионные методы радиоиз-

контроле радиоаппаратуры, могут быть сведены к сле­ дующим.

Измерения постоянных и переменных токов и напря­ жений при контроле режимов радиосхем.

Измерения параметров радиодеталей: индуктивно­ сти, емкости и активного сопротивления.

Измерения в радиопередающих устройствах: часто­ ты, модуляции, мощности и др.

Измерения в радиоприемных устройствах: чувстви­ тельности, избирательности и др.

Измерение напряженности поля.

Необходимость выполнения тех или иных видов из­ мерений определяется конкретным характером и назна­ чением проверяемой радиоаппаратуры.

В частности, при контроле аппаратуры связи в про­ цессе эксплуатации в первую очередь измеряются часто­ та, мощность и коэффициент модуляции передатчика, а также чувствительность приемника.

При разработке радиоаппаратуры и ее заводских испытаниях, когда производится проверка всех ее па­ раметров, согласно заданным техническим условиям, помимо указанных основных видов измерений, произво­ дятся также измерения ряда дополнительных парамет­ ров и характеристик, например коэффициента нелиней­ ных искажений и модуляционной характеристики пере­ датчика, частотной характеристики и характеристики избирательности приемника.

Контроль режимов радиосхем и измерение парамет­ ров радиодеталей выполняется главным образом при проектировании и разработке радиоаппаратуры, а так­ же при регулировке ее в процессе производства и ре­

монта,

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ОБЩИЕ СВ1ЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ

1-1. МЕРЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Измерением 'называется точное экспериментальное сравнение измеряемой физической величины с опреде­ ленным ее значением, принятым за единицу.

Основное уравнение измерения выражается форму­ лой

где Q — измеряемая величина; U — единица измерения; q — число единиц.

Измерения выполняются с помощью мер и измери­ тельных приборов. Мерами называются технические средства, которые служат для воспроизведения единиц, например наборы гирь, масштабные линейки, магазины сопротивлений, индуктивностей емкостей и др.

Измерительными приборами называются устройства, которые служат для прямого или косвенного сравнения измеряемых величин с мерами. При прямом сравнении меры используются непосредственно в измерительном устройстве в процессе измерения, как, например, мага­ зины сопротивлений в мостовых схемах. При косвенном сравнении меры применяются лишь для градуировки или поверки измерительных приборов.

В зависимости от назначения и точности меры и из­ мерительные приборы делятся на две группы: образцо­ вые и рабочие.

Рабочие меры и измерительные приборы, подразде­ ляемые в свою очередь на лабораторные и технические, служат для выполнения практических измерений в ла­ бораторных и производственных условиях.

7

Образцовые меры и измерительные приборы служат для поверки и градуировки рабочих мер и измеритель­ ных приборов при их изготовлении, эксплуатации и ре­ монте.

Образцовые меры и измерительные устройства, пред­ назначенные для воспроизведения и хранения единиц измерений с наивысшей достижимой для данного со­ стояния измерительной техники точностью, называются эталонами.

Измерительные приборы, используемые в радиотех­ нических измерениях, называются радиоизмерительными приборами. Радиоизмерительные приборы классифи­ цируются по видам измерений, принципу действия, усло­ виям эксплуатации и точности.

По видам измерений радиоизмерительные приборы разделяются на приборы для измерения тока, напряже­ ния, мощности, параметров радиодеталей, частоты, ко­ эффициента модуляции, напряженности поля и т. д.

По принципу действия радиоизмерительные прибо­ ры классифицируются в соответствии с их схемой, на­ пример термоэлектрические приборы, электронные вольт­ метры, резонансные измерители частоты, гетеродинные измерители частоты и др.

В зависимости от условий эксплуатации радиоизме­ рительные приборы согласно ГОСТ 9763-61 разделяют­ ся на группы приборов, удовлетворяющих определенным климатическим и механическим требованиям.

По точности радиоизмерительные приборы разделя­ ются на классы, характеризуемые величиной допустимой погрешности.

1-2. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИИ

Единицы измерений подразделяются на основные и производные. Совокупность основных и производных единиц, используемых для измерений всех физических величин, образует систему единиц. Для электрических и магнитных измерений в Советском Союзе установле­ ны следующие системы единиц:

«Абсолютная система единиц СГС», основными еди­ ницами которой являются сантиметр, грамм, секунда и в которой электрическая постоянная е0 и магнитная по­ стоянная цо при нерационализированной форме уравне­ ний электромагнитного поля равны единице.

8