ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА
А. В.ЗЕНЬКОВИЧ
МЕТРОЛОГИЯ И РАДИОИЗМЕРЕНИЯ
КОМПЛЕКС УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Рекомендовано Ученым советом Нижегородского государственного
технического университета им. Р.Е. Алексеева
в качестве учебно-методического пособия для студентов всех форм обучения,
включающих элементы дистанционных технологий
по специальности 210302 « Радиотехника»
Часть 2
Нижний Новгород 2008
УДК 621 317: 621.396.6
В. Метрология и радиоизмерения: комплекс учебно-методических материалов. Ч. 2 / А. В.Зенькович; Нижегород. гос. техн. ун-т. им. Р. Е.Алексеева. Н. Новгород, 2008. - 77 с.
Данное пособие служит продолжением первой части комплекса, содержит вторую часть опорного конспекта лекций по темам: измерение напряжения и мощности, измерение нелинейных искажений и измерение разности фаз с контрольными вопросами, схемами, задачами и списками литературы.
Комплекс предназначен для студентов всех форм обучения, изучающих данную дисциплину.
Б.Абросимова
Подписано в печать 10.04.2008. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Печать офсетная. Усл. печ. л. Уч.-изд. л.4,5. Тираж 200 экз. Заказ
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева.
Типография НГТУ. 603950, ГСП-41, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.
© Нижегородский государственный
технический университет
им. Р. Е.Алексеева, 2008
© В., 2008
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ……………………………………………………………………. 4
Опорный конспект лекций……………………………………………………… 4
1. Измерение напряжения и мощности………………………………………….. 5
1.1. Введение……………………………………………………………………. 5
1.2. Значения напряжения……………………………………………………. 5
1.3. Аналоговые измерители постоянного напряжения……………………. 11
1.4. Цифровые вольтметры постоянного напряжения……………………... 14
1.5. Вольтметры переменного напряжения………………………………… 20
1.6. Детекторы средневыпрямленных значений (линейные детекторы)…. 21
1.7. Преобразователи среднеквадратичных значений и квадратичные
вольтметры……………………………………………………………….. 24
1.8. Пиковые (амплитудные) детекторы и вольтметры…………………… 27
1.9. Измерение напряжения сложной формы……………………………… 36
1.10. Измерение мощности……………………………………………………. 37
1.11. Контрольные вопросы, схемы и задачи………………………………... 39
1.12. Список литературы………………………………………………………. 40
2. Измерение нелинейных искажений…………………………………………….41
2.1. Линейные и нелинейные цепи…………………………………………… 41
2.2. Критерии нелинейности …………………………………………...... 42
2.3. Измерение коэффициента гармоник…………………………………… 47
2.4. Контрольные вопросы, схемы…………………………………………….50
2.5. Список литературы……………………………………………………… 50
3. Измерение разности фаз……………………………………………………… 51
3.1. Введение………………………………………………………………… 51
3.2. Фазовые соотношения при двухканальном изменении частоты…… 51
3.3. Гетеродинное преобразование частоты………………………………….51
3.4. Умножение частоты………………………………………………………53
3.5. Деление частоты…………………………………………………………..54
3.6. Источники погрешностей измерения разности фаз…………………….56
3.7. Осциллографические методы измерения разности фаз……………… 58
3.8. Фазовращатели……………………………………………………………59
3.9. Фазовые детекторы………………………………………………………. 64
3.10. Компенсационный метод измерения………………………………… 76
3.11. Контрольные вопросы, схемы, задача……………………………… 76
3.12. Список литературы…………………………………………………… 77
ПРЕДИСЛОВИЕ
Ранее издана первая часть комплекса учебно-методических материалов по дисциплине «Метрология и радиоизмерения». В нее вошли пояснительная записка, рабочая учебная программа дисциплины и первая часть опорного конспекта лекций. В ней изложены материалы по следующим темам программы: основные понятия, электронный осциллограф, измерение частоты и интервалов времени, измерение параметров спектра сигналов. По основным темам приведены контрольные вопросы, схемы, задачи и списки литературы.
Настоящая вторая часть является продолжением его первой части, однако она может изучаться независимо.
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
1. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ
1.1. Введение
Измерения напряжения и мощности - наиболее распространенные, массовые. Это вызвано необходимостью устанавливать и контролировать режим работы элементов узлов и блоков электронной аппаратуры, как говорят, по постоянному и переменному току. Измерения напряжения на известном сопротивлении используют также для определения тока и мощности. Поэтому по объему (числу) выполняемых измерений измерения напряжения и мощности оставляют далеко позади все другие виды электронных измерений. Аналогично вольтметры и измерители мощности по числу типов и объему их промышленного выпуска превосходят все другие электронные измерительные приборы. В настоящее время повсеместно осуществляется цифровая обработка сигналов с использованием аналого-цифровых преобразователей (АЦП), которые первоначально были разработаны и использованы в качестве узлов цифровых вольтметров.
1.2. Значения напряжения
Если постоянное напряжение характеризуется единственным значением, то напряжение сложной формы U(t) имеет много значений.
Среднее значение напряжения U(t) или его постоянная составляющая U0 - это результат усреднения этого напряжения на интервале Т:
U0 =
. (1)
Время усреднения Т определяется измерительным устройством. При расчете U0 для периодического U(t) достаточно усреднять за время, равное его периоду. В соответствии с геометрическим смыслом интеграла (1) U0 определяется разностью площадей положительной и отрицательной полуволн напряжения сложной формы U(t) (рис.1). U0 может быть как положительным, так и отрицательным. Относительно U0 площади положительной и отрицательной полуволн, заштрихованные на рис.1, равны. Напряжение U(t) симметричной формы имеет U0=0, оно не содержит постоянной составляющей, т. е. является чисто переменным. По известной форме U(t) необходимо уметь находить его постоянную составляющую U0 путем аналитического или графического интегрирования.
С учетом изложенного напряжение сложной формы U(t) представляется в виде суммы U0 и чисто переменной U (t) составляющих, т. е. U(t) = U0 + U (t). Разделение напряжения сложной формы на постоянную и чисто переменную (или просто переменную) составляющие осуществляется сравнительно просто. Переменная составляющая в заданной полосе частот выделяется с помощью переходной RС–цепи или трансформатора (рис. 2 а, б), постоянная составляющая – с помощью простейшего фильтра нижних частот -
Рис.1
Рис 2
– интегрирующей RC-цепи (рис.2,в). В последнем случае без учета потерь сопротивление емкости для постоянной составляющей бесконечно велико, она передается на выход. Переменная составляющая практически выделяется на резисторе, так как для нее его сопротивление много больше сопротивления емкости. Электропитание элементов, узлов и блоков электронной аппаратуры осуществляется от источников постоянных напряжений или токов. Для простоты и удобства их регулировки принято раздельное установление их режимов по постоянному и переменному току, поэтому контроль этих режимов, т. е. измерение напряжений, также проводится раздельно с помощью вольтметров. При их построении используется представление напряжения любой формы в виде суммы постоянной и переменной составляющей. Вольтметры постоянного напряжения подгруппы В2 измеряют постоянное напряжение и не реагирует на переменную составляющую входного напряжения. Вольтметры переменного напряжения подгруппы В3 и импульсного напряжения подгруппы В4 измеряют то или иное значение чисто переменного напряжения и не реагируют на постоянную составлявшую входного напряжения. Для определения результата измерения напряжения сложной формы U(t) вольтметрами различных видов прежде всего необходимо найти его среднее значение - постоянную составляющую U0 - и представить U(t) в виде суммы постоянной и переменной составляющей U (t)= U(t)–U0. Вольтметр постоянного напряжения измеряет только U0 и градуируется в значениях U0, а вольтметры переменного и импульсного напряжения измеряют одно из рассматриваемых ниже значений переменного напряжения U (t).
Средневыпрямленное значение Uсв переменного напряжения U (t) – это результат его выпрямления и последующего усреднения выпрямленного напряжения на интервале Т:
Uсв= 
U (t) dt . (2)
В отличие от среднего значения - постоянной составляющей U0 здесь усредняется не само U (t), а его модуль 
т. е. результат выпрямления U (t). Операция усреднения в (2) полностью совпадает с рассмотренной выше в (I) и имеет тот же самый геометрический смысл (рис. 3).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 |
Основные порталы (построено редакторами)