Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



схемотехнических решении и как следствие этого низкую стоимость измерителей.

Индикация равенства частот генераторов по биениям обеспечивает высокую разрешающую способность метода, что позволяет использовать его для измерения малых изменений параметров компонентов. Погрешность измерения указанным методом составляет 0,5 - 15%.

Основным недостатком метода является зависимость частоты измерения от номинала измеряемого объекта, т. е. невозможность измерения на какой-либо заранее выбранной фиксированной частоте, а также невозможность измерения потерь в конденсаторах или катушках индуктивности и слабая защищенность от паразитных параметров, присущая всем двухзажимным измерителям.

Метод используется в измерителях индуктивностей и емкостей высокочастотных Е12-1А, Е7-5А, Е7-9.

4.2.5. МЕТОД ДИСКРЕТНОГО СЧЕТА

В основу метода положен апериодический процесс, возникающий при подключении заряженного конденсатора или катушки индуктивности с током к образцовому резистору. При измерении сопротивления обеспечивают разряд образцового конденсатора через измеряемый резистор.

Структурная схема измерителя емкости, реализующая метод дискретного счета, приведена на рис. 4.27.

Перед началом измерения ключ Кл находится в положении I и конденсатор С заряжается через ограничительный резистор Кд до значения стабилизированного источника напряжения £. В момент начала измерения ti (рис. 4.28, о) управляющее устройство вырабатывает импульс, который сбрасывает предыдущие показания счетчика импульсов, перебрасывает триггер (см. рис. 4.27) из состояния О в состояние I и переводит ключ

Управляющее устройство

Кл в положение 2. Конденсатор С начинает разряжаться через образцовый резистор Кобр по экспоненциальному закону (рис. 4.28,6), который описывается выражением

С/с = £е~ <-"",

где т = Добр Сх- постоянная времени цепи разряда.

В момент ti импульс с выхода триггера открывает схему совпадения и начинается счет импульсов генератора, следующих с частотой / на вход счетчика.

Напряжение Uq подается на один из входов устройства сравнения, ко второму входу устройства подводится напряжение с резистора R2 делителя, состоящего из резисторов ilj и R2, которое определяется выражением

urRe/iRi+R).

По мере разряда конденсатора напряжение Uc уменьшается и через промежуток времени т становится равным напряжению Ur. в момент равенства этих напряжений (рис. 4.28,6) на выходе устройства сравнения возникает импульс (рис. 4.28, в), перебрасывающий триггер в исходное состояние (рис. 4.28, г), при котором закрывается вход схемы совпадения и счетчик прекращает подсчет импульсов (рис. 4.28, д).

Если ~ f 1 = t, то при Uc = Ur получим

e-" = R2f{Ri+R2),

R2/(Ri -Ь R2) = e = 1Д718 = 0,3679.

Таким образом, напряжение Ur, снимаемое с делителя Rj, R2, должно иметь определенное значение, что достигается подбором резисторов Rj, R2.

Если на счетчик поступило N импульсов, то можно захшсать

N = fx.


Устройство сравненая

(УС)

ipaezep

Схема совпадения

Счетчик импульсов

Генератор импульсов

Рис. 4.27. Структурная схема измерителя емкости, реализующая метод дискретного счета




Рис. 4.28. Временные диаграммы, поясняющие работу схемы, приведенной на рис. 4.27

Так как x = Ro6pCx, то при фиксированных значениях / и Rp

Cx = N/Ro5pf = KiN,

т. е. измеряемая емкость прямо пропорциональна показанию счетчика N.

При наличии образцового конденсатора Собр можно аналогичным образом измерить сопротивление резистора:

Кх = /Со6р/ = 2-

Погрешность измерений методом дискретного счета составляет 0,1-0,2% и зави-сргг главным образом от нестабильности сопротивлений резисторов Коър, Ri, R2 или конденсатора Собр, нестабильности частоты генератора счетных импульсов, а также неточности срабатывания устройства сравнения.

К достоинствам метода можно отнести достаточно высокую точность измерений, а к недостаткам - невозможность измерения параметров на рабочей частоте.

Наибольщее применение метод дискретного счета нащел при создании цифровых измерителей е1«1костей и сопротивлений.

4.2.6. АВТОМАТИЗАЦИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Разнообразие и многотипность современных линейных компонентов, все более массовый характер производства вызвали необходимость повьццения производительности работ при контроле их параметров. Необходимая производительность достигается автоматизацией процессов измерения характеристик исследуемого объекта с выда-

чей результатов непосредственно в цифровой форме.

При создании цифровых автоматических приборов для измерения индуктивности, емкости и сопротивления широко используются методы, связанные с преобразованием измеряемого параметра в напряжение или ток, частоту или интервал времени, а также методы на основе мостовых и компенса-ционньк схем.

Наибольшее распространение получили приборы, выполненные с использованием уравновешенных мостовых схем. Уравновешивание таких схем осуществляется автоматическим регулированием двух органов мостовой схемы (для каждого из измеряемых параметров).

Обобщенная структурная схема цифрового автоматического измерителя комплексного сопротивления приведена на рис. 4.29.

В основе измерения прибором лежит мостовой метод с фазочувствительными детекторами уравновешивания.

Питание мостовой схемы осуществляется от генератора переменного напряжения. Напряжение разбаланса через усилитель сигнала разбаланса поступает на входы фа-зовьгх детекторов активной АС и реактивной PC составляющих. Опорные напряжения фазовых детекторов Uon АС и Uon PC снимаются с мостовой схемы. Напряжение разбаланса с фазовых детекторов подается на реверсивные счетчики, управляющие состоянием органов уравновешивания мостовой схемы, и на генераторы импульсов, задающие скорость счета реверсивных счетчиков. Направление счета реверсивных счетчиков определяется знаком напряжения разбаланса фазового детектора, скорость счета - значением этого напряжения. Изменение состояния счетчика, вызванное приходом каждого тактового и1Ш1ульса, приводит к изменению значения регулирующего параметра на одну единицу младшего разряда. Опорные напряжения фазовьк детекторов выбираются такими, что сигналы, вьщеляемые детекторами, определяются отклонением органа управления от состояния равновесия: сигнал одного детектора отклонением по активной составляющей, сигнал другого - по реактивной составляющей.

По мере приближения к состоянию баланса напряжение разбаланса уменьшается, вследствие чего замедляется скорость уравновешивания моста. При достижении состояния равновесия мостовой схемы дискретное уравновешивание прекращается и результаты измерения поступают на цифровые индикаторы.



Генератор импульсов АС

Фазовый детектор АС

УопАС

Усилитель сигнала разбаланса

импульсов PC

Генератор i Фазовый

детектор PC

Uon PC

Реверсивный счетчик АС

Цифровой j индикатор

Мост 1-

Генератор

Реверсивный счетчик PC

Цифровой индикатор

Рис. 4.29. Обобщенная структурная схема цифрового автоматического измерителя комплексного

сопротивления

Принципиально новым направлением создания цифровых автоматических измерителей параметров является разработка приборов со встроенными микропроцессорами. Микропроцессоры, встроенные в приборы, выполняют все функции управления измерительным процессом, позволяют сушественно улучшить метрологические, технические и экономические характеристики, расширить функциональные возможности при одновременном упрощении измерительной цепи благодаря использованию в ней простейших и неточных элементов и последующей коррекции результатов измерений путем проведения вычислительных операций.

Важнейшим преимуществом таких приборов является также возможность использования микропроцессоров для учета влияния на точность измерений внешних условий (температуры, давления, влажности) и автоматической самокалибровки перед проведением измерений.

Обеспечение автоматической самокалибровки позволяет уменьшить до минимума число необходимых встроенных элементов, а также внешних образцовых средств измерений, используемых при поверке приборов с микропроцессорами.

В настоящее время известны такие измерители параметров с микропроцессорами, как В 905 фирмы Wayne Ken (Великобритания), 1657 и 1658 фирмы Gen Rad (США), 4261А, 4262, 4274А и 4275А фирмы Hewlett Packard (США), а также недавно разработанные отечественной промьппленностью приборы Р5083, Р5084.

4.3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ КОМПОНЕНТОВ ЦЕПЕЙ

С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПОСТОЯННЫМИ. КЛАССИФИКАЦИЯ,

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ. ПРИМЕНЯЕМОСТЬ ПРИ СОЗДАНИИ

И ЭКСПЛУАТАЦИИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

4.3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ

В зависимости от целевого назначения приборы для измерения параметров линейных компонентов цепей с сосредоточенными постоянными можно классифицировать следующим образом: измерители сопротивлений (постоянному и переменному току); измерители емкости; измерители индуктивности; измерители добротности; измерители параметров универсальные.

Классификация радиоизмерительных приборов определяется ГОСТ 15094-69, в соответствии с которым подгруппе измерителей параметров компонентов цепей с сосредоточенными постоянными присвоен индекс Е. Приборы подгруппы Е в свою очередь подразделяются на отдельные виды. Наименование вида складывается из буквенного индекса и цифры, показывающей, какой из основных параметров линейных компонентов подлежит измерению, например: измерители сопротивлений - Е6; измерители параметров универсальные - Е7 и пр. Тип прибора определяется еще одной цифрой, например: миллиомметр типа Е6-12.

Кроме того, значительное число приборов, имеющих аналогичное назначение, в том числе изготавливаемых по отраслевым стандартам (ОСТ) и стандартам предприя-



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


0.017