Метод заряда и разряда конденсатора
Сущность метода заключается в измерении тока разряда конденсатора, попеременно переключаемого с заряда на разряд с частотой, равной измеряемой. Конденсатор С (рис. 8.9) заряжается до напряжения При переключении f раз в секунду количество электричества, протекающее через прибор в 1 с, т. е. ток через микроамперметр
При условии, что частота переключений f равна измеряемой Прибор для измерения частоты, основанный на описанном методе, называют конденсаторным частотомером. В этом приборе переключателем служит электронный коммутатор, осуществляющий переключение с частотой Для обеспечения линейной зависимости показаний прибора от частоты в схеме частотомера предусматривается ограничитель, поддерживаю-
Методы сравнения с частотой другого источника Посредством осциллографа
Для сравнения необходимо иметь второй источник напряжения – обычно образцовый генератор, точность которого по крайней мере в 5 раз выше точности контролируемого источника, и устройство для сличения частот. Часто таким устройством служит осциллограф, с помощью которого сравнивают частоты от 10 Гц до 10 – 20 МГц.
Метод интерференционных фигур Напряжение известной частоты В случае, когда частоты не равны друг другу, но кратны, на экране осциллографа наблюдаются более сложные фигуры (рис. 8.11). При строгой кратности эти фигуры неподвижны. Еще сложнее фигуры получаются для дробного отношения частот. Соотношение частот определяется следующим способом. Через изображение фигуры мысленно проводят две прямые линии: горизонтальную и вертикальную (см. рис. 8.11). Отношение числа m пересечений горизонтальной прямой с фигурой к числу n пересечений вертикальной прямой с фигурой равно отношению частоты напряжения, поданного на вход канала Y, к частоте напряжения, поданного на вход канала X осциллографа: При больших значениях m или n пользование методом интерференционных фигур затруднительно. Метод круговой развертки с модуляцией яркости Этот метод применяют в случаях, когда сравниваемые частоты кратны, но отношение их велико. Если измеряемая частота
При дробно-рациональных отношениях частот вращающийся луч вычерчивает либо сплошь засвеченную окружность, либо пунктирную окружность, для которой характерны меньшая яркость дуг и меньшие промежутки между ними, чем при кратных частотах. Если частоты
Рис. 8.11. Интерференционные фигуры (напряжение частоты опережает по фазе напряжение частоты Аналогичным способом можно измерить и частоту следования импульсов. В этом случае напряжением генератора известной частоты осуществляется круговая развертка, а импульсное напряжение измеряемой частоты подается в канал управляющего электрода трубки. Получающаяся на экране картина зависит от полярности измеряемых импульсов. Меры частоты В соответствии с общей классификацией средств измерений по их метрологическим функциям меры частоты делят на эталоны, образцовые У квантовых мер частоты в качестве опорной частоты используют одну из спектральных линий атомов или молекул вещества и соответственно квантовую меру частоты называют атомной или молекулярной. Если в квантовой мере частоты в качестве опорной используется частота излучения электромагнитных волн одного из переходов атомов или молекул, то такую меру называют активной квантовой мерой. Когда же опорной частотой служит частота поглощения электромагнитных волн одного из переходов атомов или молекул, квантовую меру называют пассивной.
В зависимости от применяемого вещества различают рубидиевые, цезиевые и водородные квантовые меры. Частота электрических колебаний меры не остается постоянной с течением времени. Изменения частоты могут быть систематическими (монотонными) и случайными. Систематические изменения характеризуют относительной (по отношению к номинальному значению частоты) вариацией частоты, а случайные изменения – относительной нестабильностью частоты. Последняя характеристика определяется как среднеквадратическое относительное отклонение действительного значения частоты, причем усреднение проводится за интервал времени, намного больше интервала выборки (интервал усреднения обязательно указывается). Принято различать долговременную (за 30 дней; сутки; 1 ч; 10 мин) и кратковременную нестабильность (за 10 с; 1 с; 0,1 с; 0,01 с и 0,001 с). Кварцевые генераторы применяют в современной измерительной технике преимущественно в качестве образцовых мер частоты. Они обладают достаточно высокими характеристиками (например, у кварцевого генератора Ч1-53, служащего источником образцовых частот 0,1; 1 и 5 МГц, относительная суточная вариация частоты Квантовые меры частоты лишены указанного недостатка и обладают многими достоинствами: практической независимостью частоты от внешних условий и параметров установки (она определяется атомной постоянной), минимальной шириной спектральной линии, малой погрешностью воспроизведения, простотой, надежностью и устойчивостью при весьма продолжительной работе. Основу квантовой меры частоты составляет кварцевый генератор, синхронизируемый по частоте квантового генератора (водородная мера) или квантового дискриминатора (рубидиевая, цезиевая меры). Долговременная нестабильность частоты квантовой меры определяется главным образом нестабильностью частоты квантового генератора или частоты настройки дискриминатора, а кратковременная нестабильность – характеристиками кварцевого генератора и цепей систем частотной или фазовой автоподстройки.
Ниже приводятся основные характеристики рубидиевой (Ч1-50), цезиевой (Ч1-47) и водородной (Ч1-44) мер частоты. Каждая из них вырабатывает напряжения 1 В (на нагрузке сопротивлением 50 Ом), частоты которых 0,1; 1 и 5 МГц. Остальные характеристики соответственно таковы: погрешность воспроизведения действительного значения частоты Для сличения частот сигналов двух мер между собой применяют специальные приборы, называемые частотными компараторами. Принцип действия компаратора основан на умножении частот напряжений сличаемых сигналов, смешении напряжений, выделении напряжения разностной частоты, измерении последней и ее изменений во времени электронно-счетным частотомером. Единство измерений времени и частоты в высшем звене поверочной схемы обеспечивается с помощью государственного и группы вторичных эталонов времени и частоты. Государственный первичный эталон состоит из группы водородных генераторов (водородных атомихронов), воспроизводящей единицы времени и частоты, группового кварцевого хранителя времени (кварцевых часов), контрольно-измерительного комплекса и системы обеспечения. Этот эталон систематически сличается с лучшими национальными эталонами времени и частоты. Для поверки частоты местных мер по радио передаются сигналы образцовых частот. Сличение с этими сигналами осуществляется с помощью приемников-компараторов. Например, прибор Ч7-29А сравнивает частоты 0,1; 1; 2; 5 и 10 МГц местных мер с образцовыми частотами 66,6; 18,6; 25 и 16 кГц сигналов, передаваемых радиостанциями национальных служб частоты и времени. Он измеряет отклонение частоты поверяемого источника от образцовой, измеряет уходы частоты выходного сигнала источника, корректирует ее по образцовой частоте. Относительные погрешности сличения частоты:
ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗОВОГО СДВИГА Общие сведения
Фаза характеризует состояние гармонического колебательного процесса в данный момент времени. Фазой гармонического колебания Из понятия о фазе вытекает понятие о фазовом сдвиге двух гармонических колебаний одной и той же частоты В случае негармонических процессов понятие о фазовом сдвиге должно быть заменено понятием о сдвиге во времени между указанными процессами. Измерение фазовых сдвигов между электрическими сигналами (токами и напряжениями) проводится в различных областях измерительной техники. Измерение фазового сдвига между двумя напряжениями производится при определении фазочастотных характеристик радиотехнических устройств (усилителя, фильтра, трансформатора и т. п.). Фазовый сдвиг между током и напряжением характеризует реактивное сопротивление цепи или нагрузки четырехполюсника и определяется величиной Методы измерения фазового сдвига весьма разнообразны и зависят от диапазона частот, формы сигнала и требуемой точности измерения. Измерительные приборы, предназначенные для измерения фазового сдвига, называют фазометрами. Логометрические фазометры. Измерение фазового сдвига В общем случае логометры являются приборами, измеряющими отношение двух величин (токов или напряжений), путем выбора соответствующих принципиальных схем их можно использовать для измерения фазового сдвига. На рис. 9.1, а изображена схема фазометра, построенного на базе электродинамического логометра. Катушки логометра включены так, чтобы через неподвижную Вращающие моменты катушек равны
где На векторной диаграмме (рис. 9.1, б) показаны углы между токами
Рис. 9.1. Логометрический фазометр Катушки
т. е. угол отклонения α стрелки, связанной с подвижными катушками, прямо пропорционален величине фазового сдвига между током и напряжением и не зависит ни от величины тока, ни от напряжения. Если шкала градуируется в Различными способами (изменением угла между катушками
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|