Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



жения при подключенной нагрузке относительно минимума при отключенной нагрузке.

Измерив Гм и ф на экране прибора по диаграмме Вольперта - Смита, определяют полное сопротивление нагрузки.

По формуле

Ксти=(1-Ю/(1-Гн)

определяют коэффициент стоячей волны по напряжению исходя из известного значения Г„.

Недостатком данного метода является то, что измеренные значения Г„ и ф являются усредненными и определить их точно на любой частоте невозможно.

Исследование высокочастотных кабелей. Используя структурную схему соединения приборов (см. рис. П.9), с помощью измерителя АЧХ можно измерить длину кабеля / при известной диэлектрической постоянной е диэлектрика, применяемого в кабеле, его волновое сопротивление, а также потери в кабеле в диапазоне частот.

Для определения длины кабеля измеряется расстояние между соседними минимумами напряжения А/о при ненагруженном кабеле (рис 11.10,6), которое связано с длиной кабеля I соотнощением

l = c/2Afo]/s,

где с - скорость света.

Нагружая кабель на калиброванное сопротивление Z„ и подбирая сопротивление до выполнения условия 2„ = Z, что соответствует минимальным колебаниям на экране измерителя АЧХ, определяют волновое сопротивление кабеля.

Отклонение уровня на осциллограмме при отключенной и подключенной нагрузках соответствует потерям, вносимым исследуемым кабелем.

11.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

Наиболее перспективным путем повышения уровня автоматизации измерителей АЧХ является использование в составе приборов встроенных средств вычислительной техники: микропроцессорных систем и микро-ЭВМ. Встроенная микропроцессорная система способна выполнять следующие функции:

заменять жесткую логику на программную, в результате чего прибор со

встроенной микропроцессорной системой, обладающий теми же возможностями, что и прибор, выполненный на микросхемах федней и малой степеней интеграции и на дискретных элементах, будет обладать меньшими массогабаритными характеристиками и более высокой надежностью;

обеспечивать диалог оператора с прибором и представлять при этом измерительную информацию в более удобном цифровом виде, обеспечивать контроль правильности действия оператора и самоконтроль прибора, что повьппает производительность и безошибочность труда оператора;

организовывать интерфейс, что позволит использовать прибор в составе больших автоматизированных измерительных систем;

повышать точность измерений путем учета хфи вычислении результата измерения факторов, влияюпщх на точностные характеристики прибора.

На рис. 11.11 приведена структурная схема измерителя АЧХ со встроенной микропроцессорной системой.

Микропроцессорная система, являющаяся основой прибора, выполняет функции управления прибором и обработки измерительной информации. Ею могут решаться следующие задачи управления: установка поддиапазонов частот и перестройка частоты в полосе качания; запуск частотомера; установка коэффициента передачи управляемого усилителя; установка поддиапазона детектора; индикация результатов измерения н функционирования прибора.

На основе поступающей в микропроцессорную систему информации об уровне выходного сигнала с аттенюатора, частоте выходного сигнала с частотомера и уровне измеряемого сигнала с детектора производится расчет параметров АЧХ исследуемого четырехполюсника. При этом осуществляется линеаризация частотного масштаба и производится коррекция неравномерности собственной АЧХ, что повышает точность измерения. Для работы на малых уровнях сигнала с целью уменьшения влияния шумов и помех возможен режим многократной выборки и усреднения результатов измерения.

Управление функционированием прибора осуществляется через устройство сопряжения по 12-разрядной информационной шине, 3-разрядной шине управления и 3-разрядной адресной шине.

Функционирование прибора осуществляется по следующим алгоритмам: набору частот качания ГКЧ; распределению кодов перестройки и перестройки ГКЧ; сбору и обработке данных; управлению управ-



П.4. Автоматизация измерения АЧХ четырехполюсников

Генератор качающейся частоты

Частотомер

Аттенюатор

ZZUEZI

. J Исследуемый " четырехполюсник

Микропроцессорная Система

Аналого-цифровой преобразователь

Блок индикации

Управляемый усилитель

Детектор

Рис. 11.11. Структурная схема измерителя АЧХ со встроенной микропроцессорной системой

ляемым усилителем; индикации; управлению режимами работы прибора.

Управление функционированием прибора осуществляется с помощыо клавиатуры на передней панели прибора.

Алгоритм набора частот качания ГКЧ обеспечивает установку начальной и конечной частот качания по данным, введенным с клавиатуры. Набранные значения частот вводятся в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) микропроцессорной системы. Затем осуществляется проверка на корректность установленных значений, т. е. находится ли набранное значение частоты в пределах диапазона частот, в котором прибор калибровался, либо в пределах максимальной полосы качания ГКЧ.

Алгоритм распределения кодов перестройки и перестройки ГКЧ обеспечивает установку пределов перестройки частоты и шага ее перестройки, а также перестройку ГКЧ. Диапазон перестройки разбивается на дискретные значения, и каждая точка привязывается к кодам цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), которые управляют ГКЧ. Частота генерируемого сигнала измеряется частотомером и поступает в микропроцессорную систему, которой осуществляется управление ЦАП и переключение поддиапазонов ГКЧ. При этом определяются номер поддиапазонов, в которых находятся крайние значения полосы качания, и значения соответствующих им кодов ЦАП. Определение проводится методом последовательных совмещений показаний частотомера и кодов частот. Аналогично проводится расчет кодов управления в каждой промежуточной точке полосы качания, число которых составляет несколько сотен. Расчетные данные заносятся в память микропроцессорной системы.

При перестройке частоты ГКЧ данные кодов точек переписываются в регистр памяти ЦАП. После прохождения каждой точки полосы качания проводятся сбор и обработ-

ка данных, соответствующих этой точке, а затем переход к следующей точке полосы качания.

Получение и обработка данных об амплитуде измеряемого сигнала обеспечивают алгоритм сбора и обработки данных. Сначала определяется длительность периода выборки значения амплитуды. При этом учитываются длительность периода выходного сигнала и необходимое время задержки. Затем запускают аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и получают данные об амплитуде. В режиме измерения с усреднением цикл измерения в каждой точке полосы качания повторяется заданное число раз с последующим усреднением результата измерения.

Алгоритм управления управляемым усилителем обеспечивает установку его коэффициента передачи как в ручном, так и в автоматическом режиме. В ручном режиме требуемый коэффициент передачи устанавливается с помощью клавиатуры. В автоматическом режиме он регулируется автоматически до выполнения условия нахождения показаний АЦП в заданных пределах. При нарушении этого условия необходима регулировка выходного сигнала ГКЧ.

Вывод на экран результатов измерений в числовой и графической формах обеспечивается алгоритмом индикации. В графической форме отображаются кривая АЧХ исследуемого четырехполюсника в линейном или логарифмическом масштабе, прямая, определяющая уровень входного сигнала измерительного блока. В числовой форме отображаются информация о граничных частотах полосы качания, значение частоты в точке, отмеченной частотной меткой, ослабление в этой точке в децибелах или относительных величинах.

Алгоритм управления режимами позволяет расширить функциональные возможности прибора, обеспечивая следующие режимы работы:

внешнее управление прибором;



вывод измерительной информации на внешнее регистрирующее устройство;

измерение с произвольно выбранной задержкой;

повышение точности измерений при наличии помех путем усреднения результатов измерений;

индикацию на экране контрольных уровней по амплитуде и контрольньк частотных меток;

запоминание текущих данных в отдельной памяти прибора;

индикацию результатов деления и разности между текущими данными и данными памяти.

11.5. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ АЧХ

Поверка измерителей АЧХ предусматривает определение погрешностей измерения и проверку параметров прибора, влияющих на точность измерения. К операциям поверки относится определение: диапазона рабочих частот; полосы качания; погрешности измерения частоты; максимального уровня выходного напряжения ГКЧ, пределов его регулировки и погрешности ослабления; погрешности измерения модуля коэффициента передачи; неравномерности уровня выходно-

Генератор качающейся частоты

Генератор стандартных сигналов

Индикатор измерителя АЧХ

Вольтметр или измеритель мощности

Головка детекторная согласованная

Рис. 11.12. Структурная схема соединения приборов при определении выходного напряжения ГКЧ

Генератор качающейся частоты измерителя АЧХ

Индикатор измерителя АЧХ

Усилитель измерительный

го напряжения; неравномерности собственной АЧХ.

В качестве средств поверки для определения частотных параметров используются электронно-счетные частотомеры, для определения амплитудных параметров - вольтметры и образцовые аттенюаторы.

Диапазон рабочих частот проверяется при помощи частотомера путем измерения граничных частот диапазона. Этот же метод используется и для определения полосы качания, которая определяется как разность значений частот в начале и конце проверяемой полосы. При наличии в приборе собственных частотных меток можно определение полосы качания проводить по ним.

Погрешность измерения частоты по собственным частотным меткам определяется внутри интервала между двумя соседними метками. Поверяемым прибором измеряют частоту в выбранной точке полосы качания, а затем в эту точку устанавливается стоп-метка, частота которой измеряется с помощью частотомера. Погрешность определяется по формуле

А»-= /1-/2.

где /1 и /2 - соответственно частота в выбранной точке, измеренная поверяемым прибором, и действительное значение частоты в этой точке, определяемое как частота стоп-метки.

Вьгходное напряжение ГКЧ на согласованной нагрузке проверяется методом замещения по схеме, приведенной на рис. 11.12. К выходу ГКЧ подключается согласованная детекторная головка, и регулировкой чувствительности на экране устанавливается требуемый размер изображения. Затем детекторная головка подключается к генератору сигналов и регулировкой его выходного напряжения устанавливается изображение того же размера. Значение выходного напряжения генератора сигналов, измеренное вольтметром или измерителем мощности, соответствует выходному напряжению ГКЧ.

При определении выходного напряжения ГКЧ проверяется и его неравномерность.

Ослабитель развязывающий

Головка детекторная согласованная

Аттенюатор переменный образцовый

Ослабитель развязывающий

Рис. 11.13. Структурная схема соединения приборов при определении погрешности ослабления выходного напряжения ГКЧ



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


0.0094