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

Для частот, лежащих ниже одной трети собственной частоты катушки, ее распределенную емкость можно рассматривать как эквивалентную сосредоточенную емкость. При этих частотах измерение собственной емко­ сти катушки может быть произведено методом вариа­ ции емкости контура, составленного из измеряемой ка­ тушки с индуктивностью L и образцового конденсатора переменной емкости С0бр (рис. 3-13). Контур связывает­ ся с генератором высокой частоты и изменением емко­ сти С0бр настраивается в резонанс. При этом

сопротивления контура г может быть произведено мето-

дом вариации его величины путем параллельного при­ соединения к контуру калиброванного сопротивления, величина которого точно известна (рис. 3-14). Испытуе­ мый контур связывается с генератором радиочастотных колебаний, который настраивается в резонанс с часто­ той контура.

где Е — э. д. с., наводимая в контуре;

г— активное сопротивление контура;

— реактивное сопротивление конденсатора.

90

Затем параллельно контуру присоединяется сопротив­ ление R известной величины. При этом показание элек­ тронного вольтметра

и долей микрогенри) и (малых емкостей (порядка еди­ ниц и долей пикофарад) не мо­ жет быть выполнено достаточ­ но точно описанными выше ме­ тодами. Измерение малых индуктивностей и емкостей мо­ жет быть произведено косвен­ ным дифференциальным мето­ дом по изменению частоты ге­ нератора при подключении из­

меряемой индуктивности или емкости к его колебатель­ ному контуру. Так как современная измерительная тех­ ника позволяет измерять очень малые приращения ча­ стоты, то этот метод дает возможность достаточно точно измерять небольшие значения индуктивностей и емко­ стей. Если, например, к колебательному контуру генера-

91

тора подсоединить измеряемую емкость Сх (рис. 3-15), то относительное изменение частоты генератора

3-2. ИЗМЕРЕНИЕ ВЗАИМОИНДУКТИВНОСТИ

Измерение взаимоиндуктивности (между двумя ка­ тушками чаще всего выполняется методом двукратного

между двумя катушками они сначала соединяются по­ следовательно так, чтобы их магнитные поля складыва­ лись (рис. 3-16,а), и измеряется их общая индуктивность

92

где L\ -и L2— индуктивности первой и второй катушек. Затем катушки соединяются последовательно так, что­ бы их магнитные поля вычитались (рис. 3-16,6), и вто­ рично измеряется общая индуктивность катушек, равная в этом случае

измерения взаимоивдукти1вности междудвумя катуш­ ками одна из них включается в цепь высокочастотного

3-3. ИЗМЕРЕНИЕ ДОБРОТНОСТИ КАТУШЕК

В практике радиотехнических измерений широкое применение получил прибор для измерения добротности контурных катушек, называемый измерителем добротно­ сти. Наряду с .измерением добротности контура, харак­ теризующей его усиление и избирательность, измеритель добротности позволяет косвенным путем измерить также индуктивность катушки и емкость, т. е. дает возмож­ ность определить экспериментально все параметры кон­ тура. Благодаря этому измеритель добротности является весьма ценным прибором, позволяющим получить исход­ ные экспериментальные данные при проектировании ге­ нераторных и усилительных каскадов радиотехниче­ ских устройств, а также при контроле, регулировке и ре­

93

Денсаторе V, измеряемое вольтметром, будет в Q раз больше напряжения и, вводимого в контур, т. е.

Так как напряжение и, вводимое в контур, имеет всегда определенную величину (отмечаемую на шкале термоэлектрического прибора красной риской), то шка­ ла вольтметра может быть проградуирована непосред­ ственно в значениях Q.

Измеритель добротности может быть также исполь­ зован для измерения индуктивности катушек и емкости конденсаторов. Индуктивность катушки может быть определена, если в формулу (3-15) подставить значе­ ния / и С, которые отсчитываются при резонансе на соответствующих шкалах измерителя добротности.

Измерение емкости с помощью измерителя добротно­ сти производится методом замещения. К зажимам -при­ бора подключают одну из .прилагаемых к нему калиб­ рованных катушек, лимб конденсатора ставят в положе­ ние Сь близкое к наибольшей емкости и добиваются резо­ нанса, подбирая частоту ВЧ-генератора. Затем измеряе­ мая емкость Сх подключается параллельно конденсатору переменной емкости, емкость которого уменьшают до зна­ чения С2, при которой восстанавливается настройка в ре­ зонанс. Величина измеряемой емкости определится раз­

Измерители добротности выпускаются для измерений в коротковолновом диапазоне на диапазон частот 50 кгц—50 Мгц с пределами измеряемых добротностей 25—600. Погрешность измерений при частотах до 30 Мгц не превышает ±5% и при частотах выше 30 Мгц не бо­ лее ±10%.

П о г р е ш н о с т и и з м е р и т е л я д о б р о т н о с т и , опреде­ ляющие точность его показаний, могут быть сведены к следующим: погрешность от затухания, вносимого в измерителйшй контур элек­

собственной емкости измеряемой катушки бс, погрешность за счет индикации резонанса бр.

9 5

Погрешность 6v может быть оценена соотношением

L

CRvx

7 ~ . (3-36)

L

где -рЪ— — затухание, вносимое электронным вольтметром с актив- /<вх ной составляющей входного сопротивления RSK\

L — индуктивность измеряемой катушки;

С — емкость конденсатора измерителя добротности;

г — затухание измеряемой катушки.

L

Учитывая, что Q f = Q<^ttL, где Q — добротность катушки; со0—угло­

вая резонансная частота, получаем:

. Qo>qL

(3-37)

8v - Rsx

Из (3-37) следует, что погрешность от затухания, вносимого в из­ мерительный контур электронным вольтметром, будет тем больше,

L

чем больше измеряемая добротность, частота на­ пряжения и индуктивность катушки и чем меньше активная составляющая входного сопротивления электронного вольтметра.

Погрешность 6К можно характеризовать от­ ношением сопротивления связи гк к активному сопротивлению измеряемого контура г.

тых долей ома.

При измерении добротности наличие собственной емкости ка­ тушки приводит к тому, что напряжение в измерительный контур вводится не строго последовательно с индуктивностью и емкостью контура, а согласно эквивалентной схеме рис. 3-19, вследствие чего показание измерителя добротности оказывается заниженным в от­ ношении 1 + Ск/С раз, где Ск—собственная емкость катушки; С— емкость конденсатора измерителя добротности.

Таким образом, погрешность, обусловливаемая собственной

ние добротности следует производить при емкости конденсатора, значительно превосходящей собственную емкость катушки, т. е. при соблюдении условия С > Ск.

96

Погрешность за счет индикации резонанса, как известно, выра­ жается соотношением (3-17)

При градуировке шкалы электронного вольтметра в значениях доб­ ротности

AU___AQ_

Uр Q ’

где AQ — разрешающая способность вольтметра в значениях доброт­ ности (минимальная разность добротностей, различаемых вольтмет­ ром); Q — измеряемая добротность.

Таким образом (3-17) перепишется:

ляющих погрешностей суммарная погрешность измерителя доброт­ ности для частот до 30 Мгц составляет примерно ±5%.

3-4. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА КАТУШЕК И КОНДЕНСАТОРОВ

Современные средства связи характеризуются высо­ кой стабильностью частоты передатчиков и гетеродинов приемников. Это предъявляет жесткие требования к ка­ честву деталей колебательных контуров, в частности к температурному коэффициенту индуктивности кату­ шек (ТКИ) и емкости конденсаторов (ТКЕ).

Температурным коэффициентом индуктивности (или емкости) называется относительное изменение их вели­ чины при изменении окружающей температуры на 1°С:

где ДL/L, АС/С — относительные изменения индуктивно­ сти контура и соответственно его емкости при измене­ нии окружающей температуры на At градусов.

емкости и е повышением их стабильности. Современные

ператур А/ = 30°С величина изменения емкости будет по­ рядка 0,003 пф, или 0,0'3%!.

Если учесть, что погрешность измерения должна быть по крайней мере не больше 10%', то очевидно, что измерить прямым путем столь малые величины измене­ ния емкости не представляется возможным. То же мож­

измерению. Такая методика позволяет получить необхо­ димую точность отсчета измеряемых величин.

Блок-схема измерительного устройства для измере­ ния температурного коэффициента катушек и конденса­ торов приведена на рис. 3-20. Основными элементами измерительного устройства являются два высокочастот­ ные генератора — измерительный и образцовый, смеси­ тель, электронно-лучевая трубка для индикации нуле­ вых биений, генератор звуковой частоты и частотомер для измерения разностной частоты высокочастотных ге­ нераторов, термостат с измеряемой индуктивностью или емкостью, температура внутри которого может быть точно измерена с помощью термометра или термопары с прибором.

При измерении ТКЕ конденсатор помещается в тер­ мостате и с помощью фидера подключается параллельно колебательному контуру измерительного генератора.

98

Образцовый генератор, работающий на фиксированной частоте, обычно стабилизируется кварцем. Сначала при нормальной температуре частоты генераторов уравни­ ваются, что отмечается по нулевым биениям, наблюдае­ мым визуально в виде нулевой линии на экране трубки. Затем измеряемый конденсатор нагревается в термоста­ те до определенной температуры, что приводит к изме­ нению частоты измерительного генератора. Выделяемое на выходе смесителя напряжение разностной частоты Af= fo6p—/изм подается на вертикально отклоняющие пластины трубки, а на горизонтально отклоняющие пла­ стины подается напряжение от генератора звуковой ча­ стоты, значение которой подбирается равным разностной частоте. При этом на экране трубки будет эллипс и раз­ ностная частота А/ отсчитывается по частотной шкале генератора звуковой частоты или по показанию часто­ томера.

Зависимость между изменением емкости и частоты выразится соотношением

Af

где у — относительный уход частоты;

ДС — изменение емкости вследствие нагрева на тем­ пературу Дt\

Со —■емкость колебательного контура генератора;

С— измеряемая емкость.

Из (3-43) найдем:

д с = ^ ( С 0 + С),

откуда, подставляя в (3-42), получаем:

Аналогичным образом производится измерение ТКИ катушек. Если измеряемая катушка является индуктив­ ностью измерительного генератора, то изменение его ча-