Лекция 2. Радиотехническое измерение
 Скачать 174.04 Kb.
|
|
Лекция 2. РАДИОТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ Радиотехнические измерения используют также весьма широко в различных отраслях народного хозяйства. Неэлектрические величины, такие как давление, влажность, температура, линейные удлинения, механические вибрации, число оборотов и другие, можно с помощью специальных датчиков преобразовать в электрические и оценивать их, применяя методы и приборы электрических и радиотехнических измерений [1]. Радиотехникалық өлшеулер халық шаруашылығының әртүрлі салаларында да кеңінен қолданылады. Қысым, ылғалдылық, температура, сызықтық ұзарту, механикалық діріл, айналу саны және басқалары сияқты электрлік емес шамаларды арнайы датчиктердің көмегімен электрлік және радиотехникалық өлшеу әдістері мен құралдарын қолдана отырып, электрлік шамаларға түрлендіруге және бағалауға болады [1] Радиотехнические измерения охватывают область электрических измерений и, кроме того, включают все виды специальных радиоизмерений [2]. Радиотехнические измерения используют и для оценки неэлектрических величин. Такие величины как давление, температура, влажность, механические вибрации, линейные удлинения при нагревании и др. можно преобразовать с помощью специальных датчиков в электрические и оценивать их, используя приборы и методы электрических и радиотехнических измерений. Целью же измерений является получение численного значения измеряемой величины [3]. Радиотехникалық өлшеулер электрлік өлшеу аймағын қамтиды, сонымен қатар арнайы радио өлшеулердің барлық түрлерін қамтиды [2]. Радиотехникалық өлшеулер электрлік емес шамаларды бағалау үшін де қолданылады. Қысым, температура, ылғалдылық, механикалық діріл, қыздыру кезіндегі сызықтық ұзарту және т.б. сияқты шамаларды арнайы датчиктердің көмегімен электрлік сенсорларға айналдыруға және оларды электрлік және радиотехникалық өлшеу құралдары мен әдістерін қолдана отырып бағалауға болады. Өлшеудің мақсаты өлшенетін шаманың сандық мәнін алу болып табылады [3]. Предмет радиотехнических измерений, в соответствии с программой, включает следующие разделы: основное метрологические понятия; краткие сведения о погрешностях измерений, способах их учета и уменьшения влияния на результаты измерения; измерение тока, напряжения и мощности в широком диапазоне частот; изучение генераторов измерительных сигналов; электронные осциллографы; измерение фазового сдвига, частоты и интервалов времени; измерение параметров модуляции, нелинейных искажений; измерения в радиотехнических цепях с сосредоточенными и распределенными параметрами; измерения напряженности электромагнитного поля и радиопомех [4]. Радиотехникалық өлшеу пәні бағдарламаға сәйкес мынадай бөлімдерді қамтиды: негізгі метрологиялық ұғымдар; өлшеу қателіктері, оларды есепке алу тәсілдері және өлшеу нәтижелеріне әсерін азайту туралы қысқаша мәліметтер; жиіліктердің кең диапазонында ток, кернеу және қуатты өлшеу; өлшеу сигналдарының генераторларын зерттеу; электрондық осциллографтар; фазалық ығысуды, жиілікті және уақыт аралықтарын өлшеу; модуляция параметрлерін, сызықты емес бұрмалануларды өлшеу; радиотехникалық тізбектерде шоғырланған және бөлінген параметрлері бар өлшеулер; электрмагниттік өріс пен радио кедергілердің кернеулігін өлшеу [4].
Особенности радиотехнических измерений напряжений и токов [6]. В радиотехнических измерениях часто встречаются систематические погрешности, изменяющиеся во времени. Так, высокочувствительным приборам свойственна систематическая погрешность, вызванная регулярными помехами в виде импульсного или квазигармонического сигнала, наводимого на входные цепи прибора. Для уменьшения уровня наводок принимают конструктивные меры: экранируют входные цепи, рационально выбирают точку заземления. Общий метод уменьшения влияния периодических наводок заключается в усреднении результатов измерения на некотором интервале времени. Усреднение достигается двумя способами, часто используемыми совместно: предварительной фильтрацией входного сигнала и проведением многократных измерений с последующим вычислением среднеарифметического. [7] Кернеулер мен токтарды радиотехникалық өлшеу ерекшеліктері [6]. Радиотехникалық өлшеулерде уақыт өте келе өзгеретін жүйелі қателіктер жиі кездеседі. Сонымен, жоғары сезімтал приборлар, прибордың кіріс тізбектеріне бағытталған импульстік немесе квазигармоникалық сигнал түріндегі тұрақты кедергілерден туындаған жүйелік қателікпен сипатталады. Нысаналар деңгейін азайту үшін құрылымдық шаралар қабылданады: кіріс тізбектері қорғалып, жерге қосу нүктесі ұтымды таңдалады. Мерзімді мақсаттардың әсерін азайтудың жалпы әдісі - өлшеу нәтижелерін белгілі бір уақыт аралығында орташалау. Орташа деңгейге жиі қолданылатын екі жолмен қол жеткізіледі: кіріс сигналын алдын-ала фильтрлеу және орташа арифметикалық есептеумен бірнеше өлшеулер жүргізу [7]. При радиотехнических измерениях в диапазонах звуковых, низких и очень низких частот, главным образом, применяют С-генераторы, которые на этих частотах обладают существенными преимуществами по сравнению с LC-генераторами. Это объясняется тем, что элементы колебательных контуров LC-генераторов для звуковых частот слишком громоздки ( прежде всего катушки индуктивности), а их параметры при изменении температуры нестабильны, что определяет низкую стабильность частоты генерируемых сигналов. Кроме того, частоту LC-генераторов в звуковом диапазоне перестраивать сложно [8]. Дыбыстық, төмен және өте төмен жиіліктер диапазонындағы радиотехникалық өлшеулерде негізінен С-генераторлары қолданылады, олар осы жиіліктерде LC генераторларымен салыстырғанда айтарлықтай артықшылықтарға ие. Бұл дыбыстық жиіліктер үшін LC генераторларының тербелмелі тізбектерінің элементтері тым үлкен (ең алдымен индуктивтілік катушкалары) және температура өзгерген кезде олардың параметрлері тұрақсыз болғандықтан, пайда болатын сигналдардың жиілігінің төмен тұрақтылығын анықтайды. Сонымен қатар, дыбыстық диапазондағы LC генераторларының жиілігін қалпына келтіру қиын [8]. В обычных радиотехнических измерениях, производимых в лабораторных условиях, полагают Тт - 292 К ( примерно комнатная температура 19 С), а отношение Тш вх / 292 называют шумовым числом [9]. Зертханалық жағдайда жүргізілетін әдеттегі радиотехникалық өлшемдерде Тт - 292 К (шамамен бөлме температурасы 19С), ал Тш вх / 292 қатынасы шу саны деп аталады [9].
При электротехнических и радиотехнических измерениях принято на приборах указывать знак незаземленного провода по отношению к земле; таким образом, здесь применяют противоположное правило знаков [11]. Внедрение техники радиотехнических измерений совпало с началом развития систем радиосвязи и радиоэлектроники [12]. Широкое использование радиотехнических измерений в различных областях радиотехники влечет за собой появление новых методов измерений и специальных измерительных приборов. Наиболее специфичными являются измерения на сверхвысоких частотах, что объясняется конструктивными особенностями колебательных систем и линий передачи энергии этого диапазона [13]. Электрлік және радиотехникалық өлшеулер кезінде жерге қатысты жерге қосылмаған сымның белгісін аспаптарда көрсету әдетке айналған; осылайша, мұнда белгілердің қарама-қарсы ережесі қолданылады [11]. Радиотехникалық өлшеу техникасын енгізу радиобайланыс және радиоэлектроника жүйелерін дамытудың басталуымен сәйкес келді [12]. Радиотехниканың әртүрлі салаларында радиотехникалық өлшеулерді кеңінен қолдану жаңа өлшеу әдістері мен арнайы өлшеу құралдарының пайда болуына әкеледі. Ең ерекшелігі - бұл тербелмелі жүйелер мен осы диапазондағы энергия беру желілерінің дизайн ерекшеліктерімен түсіндірілетін ультра жоғары жиіліктегі өлшеулер [13]. Степень точности радиотехнических измерений, так же как и электрических, определяется погрешностью, или ошибкой измерения [14]. Излагаются основы радиотехнических измерений. Рассматриваются принципы и методы измерений радиотехнических величин, характеризующих параметры сигналов, систем и устройств радиосвязи и радиовещания во всем применяемом диапазоне частот. Приводятся сведения о построении структурных схем измерительных приборов, погрешностях и способах их учета и уменьшения влияния. Особое внимание уделено приборам цифровым и выполненным на микросхемах. Приведены краткие справочные данные о многих измерительных приборах [15]. Радиотехникалық өлшеулердің дәлдік дәрежесі, электрлік сияқты, қателіктермен, немесе өлшеу қателігімен анықталады [14]. Радиотехникалық өлшеулер негізін баяндау. Барлық қолданылатын жиілік диапазонында сигналдардың, радиобайланыс және радио хабарларын тарату жүйелері мен құрылғыларының параметрлерін сипаттайтын радиотехникалық шамаларды өлшеу принциптері мен әдістері қарастырылады. Өлшеу құралдарының құрылымдық сызбаларын құру, қателіктер және оларды есепке алу әдістері және әсерін азайту туралы ақпарат беріледі. Сандық және микросхемаларда жасалған құрылғыларға ерекше назар аударылады. Көптеген өлшеу құралдары туралы қысқаша анықтамалық мәліметтер келтірілген [15]. В основе радиотехнических измерений лежат как методы, используемые в технике электрических измерений, так и методы, свойственные только измерениям на высоких частотах [17]. В основе радиотехнических измерений токов и напряжений лежат как методы, используемые в технике электрических измерений, так и методы, свойственные только измерениям на высоких частотах [18]. Иногда в радиотехнических измерениях, а также при проверке градуировки некоторых радиоизмерительных приборов приходится пользоваться образцовыми емкостями, индуктивностями и сопротивлениями [19]. Радиотехникалық өлшеулер электрлік өлшеу техникасында қолданылатын әдістерге де, тек жоғары жиіліктегі өлшеулерге ғана тән әдістерге де негізделген [17]. Токтар мен кернеулерді радиотехникалық өлшеу электрлік өлшеу техникасында қолданылатын әдістерге де, тек жоғары жиіліктегі өлшеулерге ғана тән әдістерге де негізделген [18]. Кейде радиотехникалық өлшеулерде, сондай-ақ кейбір радиоөлшеуіш аспаптардың градуирленуін тексеру кезінде үлгілік сыйымдылықтарды, индуктивтерді және кедергілерді пайдалану қажет [19]. Особенно важное значение радиотехнические измерения имеют в астрономии, ядерной физике, ракетной технике и космонавтике [20]. Базовыми предметами для радиотехнических измерений являются: электротехника и электрические измерения, электронные приборы, электронные усилители, основы радиотехники, автоматика и вычислительная техника. Хорошее знание этих предметов обеспечивает свободное понимание и твердое усвоение курса радиотехнических измерений в отведенное учебным планом время [21]. Радиотехникалық өлшеулер әсіресе астрономияда, ядролық физикада, зымыран техникасында және астронавтикада өте маңызды [20]. Радиотехникалық өлшеулердің базасы: электротехника және электрлік өлшеулер, электронды аспаптар, электронды күшейткіштер, радиотехника негіздері, автоматика және есептеу техникасы. Бұл пәндерді жақсы білу оқу жоспарында белгіленген уақытта радиотехникалық өлшеу курсын еркін түсінуге және жақсы меңгеруге мүмкіндік береді [21].
Рассмотрим некоторые виды радиотехнических измерений, которые могут выполняться с помощью осциллографа такого типа [23]. Некоторые метрологи в области радиотехнических измерений считают энтропийную погрешность более точной и отвечающей современному информационному подходу к характеристике процесса измерения физических величин. Информационный подход позволяет с единых позиций анализировать измерительные устройства как в статическом, так и в динамическом режимах работы, оптимизировать технические характеристики и оценить предельные возможности тех или иных средств измерений [24]. Осы типтегі осциллограф көмсегімен орындалатын радиотехникалық өлшеулердің кейбір түрлерін қарастырамыз [23]. Радиотехникалық өлшеу саласындағы кейбір метрологтар энтропиялық қателікті неғұрлым дәлірек деп санайды және физикалық шамаларды өлшеу процесін сипаттауға заманауи ақпараттық тәсілге сәйкес келеді. Ақпараттық тәсіл өлшеу құрылғыларын статикалық және динамикалық жұмыс режимдерінде бірыңғай тұрғыдан талдауға, техникалық сипаттамаларды оңтайландыруға және белгілі бір өлшеу құралдарының шекті мүмкіндіктерін бағалауға мүмкіндік береді [24]. В чем заключаются особенности радиотехнических измерений [26]. Измерение радиопомех отличается от других радиотехнических измерений наличием очень большого числа типов радиопомех, а также разнообразием видов радиосвязи, на которые эти помехи могут оказывать мешающее воздействие [27]. В РГП Казахстанском институте «Метрология» хранится государственный первичный эталон единицы температуры в диапазоне от 13 81 до 273 15 К. В этом же институте создан и хранится государственный специальный эталон единицы температуры в диапазоне от 4 2 до 13 81 К на основе температурной шкалы германиевого термометра сопротивления [28]. Таким образом, при радиотехнических измерениях надо учитывать многие факторы, иначе невозможно получить достаточно точные результаты. Собственно, в этом и состоит умение пользоваться измерительными приборами и производить измерения [30]. Радиотехникалық өлшеулердің ерекшеліктері қандай [26]. Радио кедергілерін өлшеу басқа радиотехникалық өлшемдерден радио кедергілердің өте көп түрлерінің болуымен, сондай-ақ осы кедергілердің әсер етуі мүмкін радиобайланыс түрлерінің әртүрлілігімен ерекшеленеді [27]. Қазақстандық МҚК «Метрология» институтында 13 81 до 273 15 К дейінгі диапазонда температура бірлігінің біріншілік эталоны сақталады. Осы институтта германиеволық кедергі термометрінің температуралық шкаласы негізінде 4 2-ден 13 81 К-ге дейінгі диапазондағы температура бірлігінің мемлекеттік арнайы эталоны құрылған және сақтауда [28]. Осылайша, радиотехникалық өлшеулерде көптеген факторларды ескеру қажет, әйтпесе дәл нәтиже алу мүмкін емес. Шын мәнінде, бұл өлшеу құралдарын пайдалану және өлшеу жүргізу дегенді білдіреді [30].
Амплитудно-модулированные колебания требуются для многих радиотехнических измерений. Модулятором снабжают не все генераторы. [32] Важное значение имеет автоматизация процессов радиотехнических измерений, испытаний и обслуживания радиоаппаратуры. [33]
Магнитоэлектрические приборы, применяемые для радиотехнических измерений, обычно очень чувствительны. Ток, необходимый для полного отклонения стрелки таких приборов, ничтожно мал - доли миллиампера. В этом случае через прибор проходит только часть общего тока цепи. [35] Регулировочно-настроечные операции базируются на основе различных электротехнических и радиотехнических измерений. Для успешного решения задач регулировки требуется знание приемов и последовательности выполнения регулировочных операций и методов измерений. В связи с этим регулировка аппаратуры поручается наиболее квалифицированным рабочим. Регулировщик должен знать основы электротехники и радиотехники, свободно разбираться в принципиальных и монтажных схемах и хорошо представлять себе принцип действия и взаимосвязь основных элементов регулируемой аппаратуры. При использовании специальных регулировочных стендов регулировщик должен в совершенстве знать их устройство и работу и уметь правильно применять стенд для обеспечения высокой точности регулировки. [36] Измерительные приборы, используемые в радиотехнических измерениях, называются радиоизмерительными приборами. Радиоизмерительные приборы классифицируются по видам измерений, принципу действия, условиям эксплуатации и точности. [37] Это чрезвычайно важный вопрос при радиотехнических измерениях и, надо сказать, весьма сложный. Ведь возникает и обратная реакция: не только измерительный прибор воздействует на исследуемые цепи, но и они могут изменить условия работы измерительного прибора [38]. Измерение импульсных напряжений является распространенным видом радиотехнических измерений. Очень часто при настройке и регулировке импульсной аппаратуры используются осциллографические методы измерений, которые позволяют не только измерять параметры импульсов, но и наблюдать одновременно их форму. Наличие в осциллографе калибратора с плавной регулировкой выходного напряжения позволяет использовать следующие методы измерений амплитудных параметров импульсных сигналов: калиброванной шкалы, сравнения и компенсационный. [39]
Подтвердим последнее на следующем примере из практики радиотехнических измерений. [41] Следует отметить, что в силу особенностей радиотехнических измерений и различных требований к точности измерений погрешность радиоизмерительных приборов и измерений колеблется в значительных пределах. [42]
Это свойство логарифмического конденсатора оказывается ценным при радиотехнических измерениях. [45] Для правильного монтажа и регулировки такой аппаратуры необходимы самые разнообразные радиотехнические измерения, в результате которых количественно оцениваются какие-либо величины. Измеряемая величина сравнивается с единицей измерения с помощью измерительных приборов, которые в свою очередь сравниваются с эталоном путем градуировки. [46] Для студента, приступающего к изучению принципов и методов основных радиотехнических измерений, вполне достаточно тех знаний об источниках питания, используемых при радиоизмерениях, которые известны ему из ранее пройденных курсов. [47] Для студента, приступающего к изучению принципов и методов основных радиотехнических измерений, вполне достаточно тех знаний об источниках питания, используемых при радиоизмерениях, которые известны ему из ранее пройденных курсов. [48] Характерной особенностью технологии регулировочно-настроечных операций является большое разнообразие электрических и радиотехнических измерений. В процессе регулировки радиоаппаратуры или ее составных частей (каскадов), как правило, обнаруживаются и устраняются различные неисправности, не замеченные или пропущенные при контроле, например: неправильный монтаж, плохое качество пайки, отсутствие токо-проводимости через контактное соединение, а также дефекты в виде недоработки самой схемы. [49] Воспроизведение формы колебаний является важной задачей, решаемой в радиотехнических измерениях, поскольку по форме можно сразу оценить многие параметры колебаний. Для воспроизведения формы колебаний служат осциллографы. [50] Рассматриваемая аппаратура объединяет приборы, используемые как автономно при различных радиотехнических измерениях, так и в составе комплектов, установок и систем при специализированных частотно-временных измерениях. Синтезаторы частот и дополнительные приборы, расширяющие возможности синтезаторов частот, применяют для измерения параметров высокостабильных по частоте сигналов, контроля характеристик четырехполюсников и узкополосных трактов радиотехнических устройств, анализа спектра радиосигналов, калибровки частотных шкал приемников и передатчиков. [51] Общим недостатком реактивных делителей тока, ограничивающим их использование в радиотехнических измерениях, является значительное падение напряжения на измерительном устройстве. [54] Электри́ческий генера́тор — устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию. Электр генераторы-энергияның электрлік емес түрлері (механикалық, химиялық, жылу) электр энергиясына айналатын құрылғы. Слово «генератор» в переводе с латинского означает «производитель». Обычно так называют машину, аппарат или устройство, производящие какой-либо продукт. Так, агрегат на атомной электростанции, вырабатывающий пар, называется парогенератором; машина, производящая лед,— льдогенератором. Электрический генератор — машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую энергию постоянного или переменного тока (см. Электрический ток). Такие генераторы называются электромашинными. Латын тілінен аударғанда "генератор" сөзі "өндіруші"дегенді білдіреді. Әдетте кез-келген өнімді шығаратын машинаны, аппаратты немесе құрылғыны айтады. Сонымен, бу шығаратын атом электр станциясындағы қондырғы бу генераторы деп аталады; мұз шығаратын машина - мұз генераторы. Электр генераторы - механикалық айналу энергиясын тұрақты немесе айнымалы токтың электр энергиясына түрлендіретін машина. Мұндай генераторлар электр машинасы деп аталады. Генератор LC-типа. Такой генератор строят на основе усилительного каскада на транзисторе, включая в его коллекторную цепь колебательный контур. Для создания ПОС используется трансформаторная связь между обмотками. генераторы, также как и избирательные усилители применяют в области высоких частот, когда требуются небольшие величины L и имеется возможность обеспечить высокую добротность контура. А на низких и инфранизких частотах, когда построение генератора затруднительно, используют RС цепи тех же типов, что и для избирательных усилителей. Мұндай генератор транзистордағы күшейткіш каскадтың негізінде, оның ішінде коллекторлық тізбегінде тербелмелі тізбек құрылады. ПОС құру үшін орамалар арасындағы трансформаторлық байланыс қолданылады. генератор, сондай-ақ селективті күшейткіштер жоғары жиіліктер саласында қолданылады, егер L мөлшері аз болса және тізбектің жоғары беріктігін қамтамасыз етуге мүмкіндік болса. Ал төмен және инфранизді жиіліктерде, генераторды құру қиын болған кезде, RС тізбектері селективті күшейткіштер сияқты қолданылады. |
