Погрешности измерений. Измерение токов и напряжений. Приборы анализа электрических сигналов. Измерение напряженности поля и помех, страница 19

Если в схеме поставить образцовую емкость С₀ (вместо С_х), то прибор будет измерять сопротивление, через которое заряжается С₀

                                                  .

Основная погрешность измерения зависит от точности установки U_on=0.632U (или его уходу за период эксплуатации). При этом действительное значение сопротивления

                                                  ,

а величина (R_x - R_д) дает систематическую погрешность, которую необходимо исключить. Случайная величина погрешности такого прибора опрделяется шагом дискретизации (Ом) или (Ф) и может быть сведена к классу 0.1.

Измерение параметров R, L, C элементов на высоких частотах с оценкой их добротности производится на приборах  - измерителях добротности (Q - метр) – рисунок 7.3.

                                                  Рисунок 7.3

С помощью образцового перестраиваемого генератора устанавливают необходимую частоту f₀ с амплитудой U₁=1 В. Если к зажимам 1- 2 подключена индуктивность L_х, то вместе с переменным образцовым конденсатором С₀ образуется последовательный колебательный контур, в котором в момент резонанса (по максимуму U₂)  или , а величина U₂ точно соответсвует добротности контура (так как U₁=1 В).

Если к зажимам 3 – 4 некое радиотехническое устройство, обладающее некой С_вх и R_вх, то по величине необходимого изменения С₀ для обеспечения резонанса после подсоединения к 3 – 4 определяют С_вх=(С₁ – С₂), а по изменению добротности – величину шунтирующего контур сопротивления R_вх

                                                  ,

где  - добротность холостого контура,  - добротность нагруженного контура.

Нетрудно заметить, что если составит величину случайной абсолютной погрешности Q, то измерения R_вх будут невозможны (погрешность резко возрастает). С помощью Q-метров удается измерять L, C и Q с точностью до 1÷2 % на высоких частотах, а также оценивать величину R_вх, которая может значительно отличаться от величины, опрделяемой по постоянному току.

8 ИЗМЕРЕНИЕ ЗАТУХАНИЯ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

Затухание – это энергетическая мера передачи гармонического сигнала по линии связи, а так как эта величина имеет большой динамический диапазон, то прибегают к логарифмическим безразмерным единицам (дБ). Тогда можно записать: , где  - мощность входного сигнала,  - мщность выходного сигнала. Если на входе имеется генератор с ЭДС Е_г с внутренним сопротивлением Z_г, которое согласованно с модулем входного сопротивления линии связи (Z_г=Z_вх), а модуль рабочего сопротивления нагрузки Z_н, то затухание может быть найдено:

(8.1)

При этом различают два вида затухания:

а) рабочее, когда Z_гZ_вх (оно любое);

б) собственное (или характеристическое), когда четырехполюсник        согласован по входу и выходу (Z_г=Z_вх=Z_н).
            Собственное затухание опрделяет энергетические потери только линии

связи и его измеряют при входном контроле кабеля. Исходя из выражения для затухания (8.1) можно сделать вывод, что его величину можно измерять: методом известного генератора (Е_г и R_г известны), либо с помощью контроля уровней сигналов на входе и выходе.

Если в качестве измерительных устройств взять указатели уровней (вольтметры, проградуированные в дБ относительно нулевого уровня), то при значительных затуханиях (>3 дБ) измерения упростятся. Так, если известный генератор настроить на величину Е_г соответствующей 0 дБ, то указатель уровня на выходе линии покажет ее затухание, то есть А_р=L₂ (дБ). Когда Е_г выдает неизвестное напряжение, уровень которого измеряют (L₁), то А_р=(L₂ - L₁) дБ. Погрешность измерителей уровня составляет величину 0.01 дБ, поэтому для измерения малых затуханий (< 3дБ) собирают схему сравнения с образцовым магазином затухания, имеющим минимальное калиброванное затухание порядка 0.5 – 1.0 дБ. Величина входного сигнала вначале поступает на магазин затуханий, усиливается усилителем до отметки на всю шкалу выходного измерителя, а затем измеряется малое рабочее затухание линии связи (четырехполюсника), зная максимальную величину МЗ в 0.5 дБ (рисунок 8.1).