Основы метрологического обеспечения. Краткий исторический обзор развития метрологии. Нормативные документы, регламентирующие метрологическое обеспечение, страница 39

Входное сопротивление универсально осциллографа, электронного вольтметра и цифровых измерительных устройств составляет от единиц до десятков мегаомм.

Именно за счет большого входного сопротивления измерительного устройства токами его входных цепей пренебрегают при вычислении передаточной функции W(p) исследуемого динамического звена как отношения выходного сигнала Y(p) к входному X(p) в символической, например, в изображениях Лапласа ,  форме записи

  при п ≥ т

Передаточная функция, представленная в виде рациональной дроби полиномов последнего выражения, в наиболее полном объеме характеризует динамические свойства исследуемого объекта. Степень полинома числителя (интекс п) определяет порядок измеряемого объекта.

Если в последнем выражении принять р = jω, то в дальнейшем полученная вещественная часть комплексной передаточной функции W(jω) исследуемого динамического звена соответствует его измеряемой амплитудно-частотной характеристике.

Методику нахождения передаточной функции и измерения амплитудно-частотной характеристики покажем на примере исследования динамического объекта второго порядка (п = 2) в виде RLC фильтра, электрическая схема которого приведена Ра рис. 16.4.

Рис 16.4 Электрическая схема исследуемого объекта в виде резонансного RLC фильтра

Используя теорию комплексных чисел, изобразим заданную электрическую схему (рис. 16.4) в виде совокупности комплексных сопротивлений Z, которая показана на рис. 16.5, и обозначим направления токов в ветвях.

На рис. 16.5 обозначено:

Z1 = R1 +j0 = R1;            

.   

Рис. 16.5 Эквивалентная схема резонансного RLC фильтра для измерения его амплитудно-частотной харапктеристики

Полагая, как упоминалось выше, что входное сопротивление измерительного устройства (рис. 16.4) имеет большую величину, тогда его входные токи I₂  и  I₅  можно принять равными нулю, а токи  I₁=I₃ =I₄ = I.

Тогда искомая передаточная функция резонансного RLC фильтра в комплексной форме записи примет вид:

.

Запишем передаточную функцию в символическом виде

Заменим в полученном выражении комплексный оператор jω оператором Лапласа р, то есть jω = р, и запишем искомую передаточную функцию RLC  фильтра (колебательного контура) в стандартной форме:

                                 ,          

где ;    Т₂ = СR2;        

 - постоянная времени инерционности колебательного контура;

 - коэффициент затухания (демпфирования) колебательного контура.

Корни (полюсы полинома знаменателя) характеристического уравнения передаточной функции имеют значения

.      

Семейство амплитудно-частотных характеристик резонансного RLC  фильтра для разных значений коэффициента затухания ξ приведено на рис. 16.6

Рис. 16.6 Семейство амплитудно-частотных характеристик резонансного RLC  фильтра

Из рис. 16.6 определяется значение ширины полосы пропускания Δω резонансного RLC  фильтра, которое характеризует его избирательные свойства.

Тема 7. Измерение мощности

Лекция 17. Измерение электрической мощности

17.1. Классификация методов измерения мощности.

17.2. Измерение мощности в цепях постоянного тока.

17.3.  Измерение мощности в цепях переменного тока.

17.4. Измерениепроходящей и поглощаемой мощности СВЧ – колебаний.

17.1. Классификация методов измерения мощности

Измерение электрической мощности производится методами непосредственной оценки. Методы непосредственного измерения мощности подразделяются на прямые и косвенные. Прямые измерения осуществляются с помощью ваттметров, а косвенные методы основаны на измерении силы тока, напряжения и сдвига фаз.

Прямые измерения мощности ваттметрами могут быть реализованы в любом диапазоне частот. В диапазоне промышленных и повышенных (до 5000 Гц) частот применяются электродинамические ваттметры, ферродинамические ваттметры могут быть использованы на частотах до 400 – 500 Гц. На высоких и сверхвысоких  частотах включают в измерительную цепь ваттметры, принцип работы которых основан на преобразовании электромагнитной энергии в другие виды энергии, например, тепловую, световую и др.