Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 [ 124 ] 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

= Tfj I To. Эти числа подставляются в формулу

Nz = Nr = /«Л/с; = "i/i = UyRo/iRo == uRZ/Ux = = [Nu; +iNu:) Ro/{N. +iNu"x] =

u-%x-:vx .%x<-Kcx

Ъх+Ьх l-x + l-x

При этом получают числовые значения активного сопротивления и емкости исследуемого резистора Nr я Nc-

8.5. ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ, ЕМКОСТИ И ДОБРОТНОСТИ, В КОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ СВОЙСТВА ЗАТУХАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ

Цифровое измерение параметров R, L, С осуществляется, либо прямым преобразованием их в напряжение, частоту или интервал времени, ,например, с использованием свойств затухающего процесса, либо уравновешиванием с использованием цифровых мостов постоянного и переменного тока. Цифровые измерители R, L, С с преобразованием в Тх и fx имеют менее сложную схему. Цифровые измерители R, L, С на основе мостов переменного тока более сложные по устройству, однако обладают более высокой точностью. Их недостатком является измерение R, L, С, только на нескольких фиксированных частотах. Разработаны широкодиапазонные цифровые приборы переменного тока, при помощи которых можно определять частотные характеристики параметров R, L, С в широком частотном диапазоне.

В апериодическом затухающем процессе интервал времени между началом процесса затухания, когда напряжение равно «о. и моментом, когда напряжение уменьшается до «i= и/е, равен постоянной времени цепи т. Постоянная времени активно-емкостной цепи равна RC, активно-индуктивной - LIR. Следовательно, при известном постоянном значении R или С постоянная времени т прямо пропорциональна С или R.

Например, в таком цифровом омметре измеряемое сопротивление Rx включается (рис. 8.3б) параллельно конденсатору с постоянной и известной емкостью С. В момент начала измерения ti конденсатор С, заряженный до напряжения «о. подключается к сопротивлению Rx, открывается ключ S IF и через него начинают поступать на сче1чик квантующие импульсы То. Напряжение на конденсаторе снижается, и в момент t, когда это напряжение становится равным «к= uje, срабатывает У<С и закрывает ключ SW.

Интервал времени менаду моментами tz и равен постоянной времени цепи т = RxC. Тогда отсчет счетчика импульсов

Nx = т/То - RxC/To.

Если С известно и постоянно, то показания счетчика можно представить в омах. При R = const прибор можно использовать для цифрового измерения С- По такому принципу работает цифровой польский

13 ь-1498 . 377



Стоп

Старт Стоп llllllllll

/ То 2


Старт Стоп

Рис. 8.31. Структура цифрового измерителя с опротивленип н емкости.

Nx=f=Qx


Старт Стоп

Рис. 8.52. Структура цифрового измерителя добротности катушки индуктивности Q.

вольтомметр типа V552 (пределы измерения сопротивления - от 35 Ом до 500 кОм, погрешность - 0,1 %, время измерения - 0,001 с).

Принцип действия цифрового измерителя добротности основан на постоянстве логарифмического декремента затухания амплитуд и периода колебаний - важных свойств затухающих колебаний.

Логарифмический декремент затухания

D = In {AIAn+x) in = 2п1уТ,

где n - число периодов колебаний между амплитудами и An\, Ai - амплитуда первого колебания; Лл?+-амплитуда (Л/-f 1)-го колебания; р - степень затухания колебаний.

Измеряемой величиной является добротность катушки индуктивности Q = toL/r. Эта катушка включается в колебательный контур на входе прибора (рис. 8.32 а, б).

Перед запуском цифрового измерителя добротности конденсатор входного колебательного контура С заряжен до потенциала, равного Ио- В момент запуска ti открывается ключ SW, входной колебательный контур замыкается и на формирователь F подаются затухающие



колебания с частотой со, которые возникают во входном колебательном контуре. С выхода формирователя на счетчик через ключ SW проходят импульсы с периодом повторения Т = 2п1(а Эти же затухающие колебания подаются на выпрямитель и фильтр для выделения огибающей, которая подается на первый вход УС. На второй вход УС подано постоянное напряжение «к- В момент t, когда напряжение огибающей колебаний после фильтра станет равным ы, срабатывает УН и выдает стоп-импульс, который закрывает ключ SW. Покажем, что число импульсов Лл с периодом повторения Т = 2л/сй, подсчитанных за это время счетчиком, при определенных условиях равно числовому значению добротности катушки индуктивности Q = laLlr. Из уравнения для логарифмического декремента затухания (8.26) получаем

где «о = Лх -амплитуда первого колебания; = A+i -амплитуда (Л/ + 1)-го колебания. .

Для электрического колебательного контура степень затухания

Р = r/2Z.cOo = rjALnfo = rTolAnL = гТуХ finL,

где То ~Ту\-р~период свободных, незатухающих колебаний

контура при отсутствии потерь.

После подстановки (8.28) в (8.27) получим:

= (<Зх1п(«о/«к))М.

Если выполнено условие «к = Но/е", то Nх = Qx = tuL/r.

Прибор, представленный на рис. 8.32, при постоянстве добротности контура может быть использован для измерения напряжения Ux или.малых токов 1х-

Цифроюй отсчет счетчика

Nx = Q\n(tIx/Cu)/n, , •

где / - время зарядки емкости С током 1х-Нестабильность Q создает погрешность в показаниях. Время открытого состояния ключа

Гк = Л/Г = coLT/,-= 2nL/r = 2лт. . .

Тогда после цифрового измерения Тк получим:

Л/--= Гк/То = 2кт/Го.

На этом принципе основан, например, цифровой измеритель добротности катушек тина QDM (ирмы «Роде и Шварц» (ФРГ), который предназначен для определения Q катушек с индуктивностью от 0,3 мкГ ДО 1 Г, основ ая погрешность - 3 %, время измерения - 1,5 с.

Для цифрового измерения емкости применяется также RC = генератор, период колебаний которого Тх= KRCx Тогда показание цифрового измерителя емкости

NcxTxITo RKCxITo.

13* 379





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 [ 124 ] 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166