Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



Таблица 8.2. Технические характеристики измерителей группового времени запаздывании

Параметр

Значение параметра приборов

Ф4-7

Ф4-8

Ф4-9

Диапазон частот, МГц

100-1250

100-1250

100-1250

Предел измерения, не

1,8-17000

1,8-17000

1,8-17000

Разрешающая способность, не:

на экране ЭЛТ .

на шкале прибора

0,05

0,05

0,05

Основная погрешность, не

1-600

1-600

1-600

Габаритные размеры, мм

490 x 295 x 475

Масса, кг

Использование направленных ответвителей или специальных блоков, например прибора РК4-10, позволяет измерять все параметры передачи и отражения (S-параметры) объектов.

Технические характеристики наиболее перспективных фазометров представлены в табл. 8.1, а измерителей группового времени запаздьшания в табл. 8.2.

8.5. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ

Основу метрологического обеспечения средств измерения фазы составляют государственные специальные эталоны и образцовые средства измерений, взаимодействующие между собой в соответствии с общесоюзной поверочной схемой по ГОСТ 8.139-75 и 8.194 - 76.

Государственный эталон по ГОСТ 8.139 - 75 состоит из комплекса следующих федств измерений:

резисторно-емкостного фазовращателя, состоящего из набора мер сопротивления и воздушного конденсатора переменной емкости;

линии задержки, состоящей из набора отдельных реактивных звеньев;

измерительного моста переменного тока для измерения и контроля индуктивностей линий задержки;

компенсаторов переменного тока для фадуировки звеньев линии задфжки и по-вфки образцовых федств измерений;

Кварцевый генератор

Плавный фазовращатель

измерительного моста переменного тока для согласования звеньев линии задфжки;

генератора переменного напряжения.

Эталон воспроизводит угол сдвига фаз в диапазоне 0 - 360° при частоте 1000 Гц со фсднеквадратическим отклонением от 0,3-10- до 10-10" град при неисключенной систематической составляющей от 2-10-*-Ы0-*ф до 40 10-*-ь0,17-10~*ф, град в зависимости от значения измеряемого угла сдвига фаз.

Структурная схема эталона единицы угла сдвига фаз приведена на рис. 8.45. Синусоидальный сигнал кварцевого генфатора частотой 1000 Гц поступает непофедственно на Bwxi и на последовательно включенные резистивно-емкостный плавный КС-фазовращатель, калиброванную ступенчатую линию задержки, вспомогательную нагрузку и на Вых2. Резистивно-емкостный фазовращатель служит для воспроизведения угла сдвига фаз в интервале от О до 5°. Линия задержки, составленная из согласованных между собой п-звеньев и нагруженная на согласованную нагрузку, предназначена для расширения диапазона воспроизводимых углов фазовых сдвигов до 360° путем фиксированных временных задержек сигнала.

Применение эталонных RC- и LC-цепо-чек в качестве фазозадающих цепей в калибраторах фазы предполагает использование высокостабильных элементов, их термостатирование и контроль.

Передача размера единицы угла сдвига фаз образцовым средствам измерений 1-го разряда осуществляется сличением при по-

Ступенчатая линия задержки

Нагрузка

Вых 2

Дополнительный фазовращатель

Вых,

Индикатор

Рис. 8.45. Сфуктурная схема эталона угла сдвига фаз



мощи компаратора (прибора в виде ЛС-цепи с устройством сравнения или электронного фазометра со стабильностью не менее 0,01) и рабочим средствам измерений методом прямых измерений. Аналогичным образом образцовые средства измерений 1-го разряда, в качестве которых используются двухфазные генераторы на дискретных частотах и образцовые пассивные фазовращатели, применяют для поверки образцовых средств измерений 2-го разряда.

Погрещность образцовых средств измерений первого разряда в соответствии с поверочной схемой не должна превышать 0,1°, а второго 0,3°.

Рабочие средства измерения угла сдвига фаз между двумя электрическими напряжениями в диапазоне частот выше 2-10 Гц поверяют по спепиальной методике.

В диапазоне от 8,2 до 12 ГГц для передачи размера единицы угла сдвига фаз образцовым средствам 1-го разряда используется Государственный специальный эталон (ГОСТ 8.194-76), состоящий из следующего комплекса средств измерений:

волноводного плавного фазовращателя телескопического типа, набора волноводных отрезков сечением 23 х 10 мм;

фазового моста-компаратора, включающего в себя специальные генераторы, фазометр, тройник, волноводный тракт и опорные элементы.

Диапазон значений угла сдвига фаз, воспроизводимых эталоном, составляет 0- 360° со среднеквадратическим отклонением, не превышающим 0,1° при неисключенной систематической погрешности не более 0,1°.

РАЗДЕЛ ДЕВЯТЫЙ ИЗМЕРЕНИЕ ИНГЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ ВРЕМЕНИ

Раздел метрологии, занимающийся изучением методов и средств измерения времени и интервалов времени, называют хронометрией. Свойства времени как объекта измерений определяются его физической сущностью. Главными из них являются: одномерность, однонаправленность, бесконечность, однородность и цикличность.

Одномерность времени означает, что моменты времени следуют вдоль одной координаты. Это позволяет характеризовать время одним числом.

Однонаправленность времени подчеркивает упорядоченный характер временного развития, его необратимость, когда причина не может опережать следствие и никаким образом нельзя возвратиться в прошлое. Одномерность и однонаправленность времени позволяют при измерении пользоваться одним числом.

Бесконечность времени определяется свойствами материи, находящейся в не-прерьтном изменении и развитии. Время никогда не начиналось и никогда не кончится. То, что мы отсчитываем даты от какого-либо исторического события, отражает лишь условность шкалы времени, а не ее начало.

Цикличность времени отражает периодичность процессов, происходящих в природе, когда мы наблюдаем смену времен года, суток, периодичность процессов, происходящих в живых организмах.

Единица времени является одной из шести основных единиц Международной системы СИ. Способы измерения времени постоянно развиваются, так как этого требовали в первую очередь астрономия, навигация и геодезия. В настоящее время достигнута относительная погрешность измерения времени 10". Таким образом, время представляет собой основную физическую величину, которая может быть измерена с наивысшей точностью.

В промышленности требуемая точность измерения времени редко превышает 10" (примерно 0,1 с/сут). Однако в связи с необходимостью измерения других физических величин, например в радио- и оптической локации космических объектов, в радионавигации, в аналого-цифровых преобразователях напряжений, работающих по принципу двойного интегрирования, возникает потребность использования еще больших точностей измерения времени. Среди ряда технических задач можно назвать такие, в которых измерение интервалов времени и непосредственно связанное с этим определение частоты определяют основные характеристики и принципы построения аппаратуры для исследова-



ния различных процессов в устройствах вычислительной техники, связи, телевидения, электроники, ядерной физики, медицины и др.

Основной единицей времени во всехсистемах единиц является секунда (с). Ее определение изменялось в соответствии с потребностями науки и техники приборостроения. До 1956 г. в качестве единицы времени была принята 1/89400 средних солнечных суток. С 1967 г. размер единицы времени равен секунде СИ, которая определяется как интервал времени, в течение которого совершается 9192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу (F = 4, raf = О/г±/F = 3, nif = 0) между двумя уровнями структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями.

Выбор начала отсчета носит условный характер. Располагая определенной единицей времени, начальным моментом отсчета и общепринятой системой счисления (секунды, минуты, часы, сутки, месяцы, годы) для перехода от одних единиц измерения к другим, можно воспроизвести шкалу времени, т. е. осуществить исчисление (счет) времени. Кроме того, в хронометрии принята особая терминология для названия операций установления дат моментов событий на определенной шкале времени - определения времени, а также для определения длительности интервалов времени при измерении времени.

При построении астрономической шкалы времени, использующей суточное вращение Земли, выбирают опорную точку, кажущееся движение которой на небосводе фиксируется в процессе наблюдения с земной поверхности. В зависимости от того, что выбрано за опорную точку, различают звездные и солнечные сутки Под звездньпми сутками понимается интервал времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия, отсчитанными на одном и том же меридиане (кульминация - это максимальное или минимальное положение какой-либо точки относительно горизонта в процессе ее видимого суточного движения). Ввиду того что точка весеннего равноденствия - воображаемая точка, практически осуществляют наблюдение за звездами (отсюда и название «звездные сутки») с последующим учетом углового расстояния между наблюдаемой звездой и точкой весеннего равноденствия.

В качестве опорной точки может быть выбран центр диска Солнца, тогда интервал времени между его двумя последовательными верхними кульминациями, отсчитанный

на одном и том же географическом меридиане, образует истиншле солнечные сутки.

Звездные и солнечные сутки не равны между собой. Соотношение между ними может быть получе.о на основе еще одного опорного интервала времени - тропического года. В этом случае .г качестве опорной выбирается точка вг-секяего равноденствия, а в качестве хронометрического процесса - движение Земли вокруг Солнца.

Б течение тропического года совершается Из оборотов Земли относительно точки весеннего ра.чяоденствия и п<; -И оборотов относительно Солнца. Соотношение между впемениыми интервалами по шкалам солнечного и звездного времени получено в следующем виде:

где Ate, ДГз - интервалы в единицах солнечного и звездного времени соответственно; = 0,99726 - поправка.

На основании солнечной и звездной единиц измерения времени можно установить несколько шкал времени, отличающихся началом отсчета в зависимости от долготы места. Ввиду этого было предложено считать в качестве единого всемирного времени местное время, определяемое по меридиану, который проходит через обсерваторию в Гринвиче.

Всемирное время широко используется в астрономии и навигации, но эта шкала имеет существенный недостаток, который состоит в том, что смена суток для разных точек земного шара происходит в разные часы. Для устранения этого неудобства введена еще одна шкала исчисления времени - поясное время. С этой целью весь земной шар разделяют на 24 пояса в меридиональном направлении. От пояса к поясу время меняется на 1 ч. В нашей стране для более полного использования светлого времени суток установлено декретное время, которое на 1 ч опережает поясное.

Основа шкалы всемирного времени (ссишечные и звездные сутки) изменяется под влиянием неравномерности вращения Земли вокруг своей оси, которое приводит к увеличению суток на 10" с за каждые 100 лет.

В целях повышения точности измерения в 1950 г. введено понятие эфемеридного времени. Основное его отличие от всемирного состоит в том, что отсчет времени производится не по суточному вращению Земли, а по теоретически вычисленным координатам небесных тел на небосводе (эфемеридам). В уравнение, описывающее движение планет, в качестве аргумента входит равно-



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] 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0138