Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



Таблица 6.1. Основные характеристики куметров

Характеристика

Е4-10

Е4-7

Е4-И

Диапазон частот

1-100 кГц

50 кГц-35 МГц

30-300 МГц

Пределы измерения:

добротности

2-300

5-1000

10-1000

индуктивности

25 мкГн-10 Гн

5 10--0,4 Гн

Погрешность измерения, %

3(С<300; 50 кГц-

добротности

6 (0 до 100 МГц), 10

10-25

(100-300 МГц)

25 МГц);

6 - (6 > 300; 50 кГц -3,5 МГц)

индуктивности

Пределы измерения емкости

конденсатора измеритель-

80-110000

25 -450 (1000 Гц)

8 105

ного контура, пФ

Погрешность низкочастот-

2% (до 500 пФ); 1%

1 пФ (до 100 пФ); 1%

0,005 - 0,5 пФ

ной градуировки основ-

(свьппе 500 пФ)

(свыше 100 пФ)

ного конденсатора

Габаритные размеры, мм;

430 x 258 x 353; 18

490 x 235 x 475 ; 26

100x355x490; 13,

масса, кг

ченные приборы вьшускаются только на диапазон частот до 300 МГц. На более высокие частоты измерители добротности не вьшускаются. Они, как правило, собираются на месте их использования из отдельных серийно вьшускаемых агрегатов и приборов. Технические характеристики ряда типов- куме-тров, нашедших наиболее широкое применение, приведены в табл. 6.1.

На рис. 6.23 показана структурная схема куметра Е4-10, в основу работы которого положен резонансный метод. Электрическая схема прибора выполнена на полупроводниковых элементах Добротность измеряемых катушек индуктивности отсчитывается непосредственно по шкале или определяется методом отстройки от резонанса Кроме добротности, прибор позволяет измерять индуктивность, межвитковую емкость катушек, их резонансную частоту, а также определять составляющие комплексного сопротивления емкостного и индуктивного характеров. Низкий уровень вводимого в контур напряжения при измерении (2 или 20 мВ) позволяет использовать прибор для измерения индуктивностей с ферромагнитным сердечником.

а возможность ступенчатого изменения уровня позволяет оценивать нелинейность объектов. В приборе предусмотрен автоматический выбор пределов измерения, что значительно облегчает работу при измерении катушек с неизвестным порядком добротности.

Наиболее широко используется на практике куметр типа Е4-7, работающий в диапазоне частот от 50 кГц до 35 МГц. Структурная схема прибора приведена на рис. 6.24. Она содержит все основные элементы, необходимые для реализации метода настройки контура в резонанс.

Конструктивно прибор выполнен в одном корпусе настольного переносного типа. К нему придается комплект катушек индуктивности, что позволяет измерять сопротивления и емкости во всем рабочем диапазоне частот. Добротность катушек индуктивности можно как отсчитывать по шкале, так и определять методом отстройки от резонанса, изменяя частоту генератора или емкость конденсатора. Косвенным методом, используя известные расчетные формулы, можно найти емкость и потери конденсато-

I Г

Генератор 0,0025-3,5 МГц Ъ.

Измерительный контур

Усилитель И Преобразо-ватель

Усилитель

Схема автоматической регулировки выходного напряжения

Рис. 6.23. Структурная схема куметра типа Е4-10



Генератор

Делитель

1-100 кГц

(уровень 1)

хЮ ,

Усилитель

Магазин емкостей

Уровень Измерение

Делитель

Вольтметр

Пороговое переключающее устройство

Автомат

Рис. 6.24. Структурная схема куметра типа Е4-7

ров, активную составляющую сопротивления и межвитковую емкость катушек индуктивности. Предусмотрен непосредственный отсчет разности значений добротностей, что очень удобно при измерении активных составляющих сопротивлений.

Прибор можно применять для измерения параметров электромагнитных материалов, диэлектриков в широком диапазоне частот, а также как измерительный генератор.

6.5. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ДОБРОТНОСТИ

Измеритель добротности относится к сложным комбинированным приборам, состоящим из нескольких имеющих самостоятельное применение измерительных узлов. Основным узлом следует считать измерительный контур с образцовым конденсатором и цепью введения в него испытательного напряжения. Технические требования к этому узлу неизмеримо выше аналогичных требований, предъявляемых к резонансным контурам частотомеров. Второй узел - электронный вольтметр, по которому производится отсчет добротности. По стабильности показаний и особенно по значению допустимой дополнительной частотной погрешности и высокому значению входного сопротивления он должен превосходить серийные элек-

. тронные вольтметры.

В состав измерителя добротности входит широкополосный высокочастотный генератор. К нему также предъявляются очень выоокие требования по стабильности частоты и уровня выходного напряжения. Еще более сложные узлы входят в состав автома-тюированных цифровых измерителей добротности.

Главное назначение измерителей добротности - определение параметров катушек индуктивностей с заданной погрешностью. Возникающая при этих измерениях погрешность зависит от совокухшого действия ряда

• составляющих, обусловленных особенностя-

ми схемных реНГений, действием остаточных параметров измерительного контура и погрешности регулировки и градуировки. Все эти составляющие суммируются по очень сложному закону, при этом возможна их частичная или даже полная компенсация.

Ранее для поверки правильности показаний измеретелей добротности применяли методы, основанные на косвенных измерениях добротности всего резонансного измерительного контура с использованием физических закономерностей, описывающих все свойства колебательного процесса в контуре, которые не позволяли определить непосредственно погрешность измерения добротности. Затем все большее распространение получили методы поверки по образцовым мерам добротности. Преимущества последних очевидны, хотя продолжают развиваться методы поэлементной поверки измерителей добротности. При разработке методов поверки измерителей добротности учитывают то, что погрешности измерения добротности можно разделить на две группы. К первой группе относятся погрешности, которые зависят от емкости измерительного конденсатора и определяются потерями в диэлектрике изоляторов измеретельного контура и во входном устройстве электронного вольтметра. Эти составляющие вносят наибольший вклад в результирующую погрешность измерения добротности при минимальной емкости измерительного конденсатора и составляют значительную часть обшей погрешности на низшей рабочей частоте прибора.

Кроме того, в эту группу входят погрешности, обусловленные потерями в поверхностных и переходных сопротивлениях элементов измеретельного контура, а также влиянием его остаточных реактивн9стей. Они проявляются на высших рабочих частотах прибора и при максимальной емкости измерительного конденсатора.

Ко второй группе погрешностей следует отнести погрешности, определяемые неточностью юстировки и регулировки цепи введения ЭДС в измерительный контур, делите-



лей напряжения на входе электронного вольтметра, а также частотные погрешности цепей введения ЭДС в контур и измерения напряжения на контуре в момент резонанса. Погрешности регулировки проявляются постоянно и составляют большую часть основной погрешности при срешшх частотах, когда влияние факторов первой группы становится незначительным.

Частотные погрешности начинают заметно влиять с ростом частоты и могут как увеличивать, так и уменьшать общую погрешность измерения добротности.

Таким образом, при разработке методов поверки и регулировки измерителей добротности устанавливают условия поверки и выбирают характеристики мер добротности так, чтобы в большей мере выявить составляющие погрешностей тогда, когда они проявляются в максимальной степени. Если в этих условиях погрешности не превьш1ают допустимых значений, то можно считать, что при всех других частотах и значениях емкости погрешность поверенного прибора не превысит допустимую. Следовательно, при выборе минимального числа поверяемых точек целесообразно:

на низшей частоте установить по крайней мере одну поверяемую точку при минимальной емкости измерительного конденсатора;

на средних частотах поверить несколько точек шкалы измерителей добротности для оценки погрешности юстировки;

на высших частотах поверять погрешность прибора при наибольших, федних

и наименьших значениях емкости измерительного конденсатора.

При таком числе поверяемых точек обеспечивается возможность поверить в совокупности действие различных факторов, влияющих на результирующую погрешность прибора.

В соответствии с ГОСТ 13736-68 при поверке измерителей добротности определяют: основную погрешность измерения добротности; основную погрешность установки частоты генератора; погрешность градуировки измерительного конденсатора; погрешность градуировки подстроечного конденсатора.

Для поверки измерителей добротности применяют следующую аппаратуру: набор образцовых катушек индуктивности, аттестованных по добротности; частотомер; измерители емкости.

Основную погрешность измерения добротности определяют по образцовым мерам добротности не менее 3 раз в казкдой точке, причем перед каждым измерением мера должна отключаться, а затем снова подключаться к поверяемому прибору. Основную погрешность прибора, %, рассчитывают по формуле

8(2 = 100(6-е,)/е„

где (2s - действительное значение меры добротности, указанное на образцовую катушку индуктивности; Q - измеренное значение добротности.

Погрешность градуировки шкалы конденсатора поверяют на фиксированной ча-

Таблица 6.2. Характеристики образцовых мер добротности

Типы мер добротности

Номинальное

значение индуктивности

Диапазон резонансных частот

Частоты аттестации

Погрешность аттестации по добротности, %

КДН-1 КДН-2 КДН-3 КДН-4

200 мГн 100 мГн 10 мГн 1 мГн

1,2-30 кГц 1,5-30 кГц 5-100 кГц 15-100 кГц

5 и 10 кГц 20 и 50 кГц 50 и 75 кГц 75 и 100 кГц

±2,5 (Е9-3)

КДВ-1 КДВ-2 КДВ-3 КДВ-4 КДВ-5

100 мГн 10 мГн 1 мГн 100 мкГн 0,1 мкГн

50-750 кГц 75-240 кГц 240 - 770 кГц 0,75-2,5 МГц 25-35 МГц

50 кГц

70 кГц

250 кГц

750 и 1500 кГц

25 и 30 МГц

1 ±2 (Е9-4)

КДУ-1 КДУ-2 КДУ-3

Е1-1

1,5 мкГн 0,1 мкГн 0,05 мкГн

15-30 МГц 50-150 МГц 70-220 МГц

50 кГц-35 МГц 30-300 МГц

15 и 30 МГц 60 и 150 МГц 100 и 200 МГц 50 кГц 30 МГц 50 МГц

-1-3

-1-3 и-1-7 (Е9-5)

-1-5 и ±7

+ 1,5

-1-3



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


0.0109