Содержание к диссертации
Введение
Глава І. Анализ точных методов и србщств измерений переменного напряжения в диапазоне частот 30 - 1000 МГц.
1.1, Анализ точных методов измерений переменного напряжения в диапазоне частот 30-1000 МГц 12
1.2. Анализ структурных схем современных многозначных мер переменного напряжения в диапазоне частот 30 - 1000 МГц 24
Выводы 35
Глава 2. Разработка и исследование высокоточных многозначных мер переменного напряжения на основе терморезйсторного метода измерения
2.1. Анализ работы пассивных шестиполюсников в многозначных мерах переменного напряжения 38
2.2. Разработка и исследование терморезисторных компараторов переменного напряжения с автоматическим уравновешиванием 57
2.3. Разработка методов, обеспечиващих повышение точности и автоматизацию процесса измерения терморезисторных компараторов переменного напряжения 81
2.4. Новая высокоточная автоматизированная многозначная мера переменного напряжения в диапазоне частот 30 - 1000 МГц 96
Выводы 106
Глава 3. Разработка и исследование методов расширения диапазона ишерения высокоточных многозначных мер переменного напряжения .
3.1. Разработка и исследование методов и точной аппаратуры для измерения коэффициента преобразования масштабных преобразователей с низким выходным сопротивлением 111
3.2. Структурные методы расширения диапазона измерения высокоточных многозначных мер переменного напряжения 126
3.3. Новая высокоточная многозначная мера переменного напряжения с широким диапазоном измерения 142
Выводы 156
Глава 4. Высокоточные многозначные меры перешеного напряжения и результаты их экспериментальных исследований .
4.1. Особенности разработанных многозначных мер переменного напряжения 158
4.2. Методика экспериментальных исследований разработанных многозначных мер переменного напряжения и результаты 171
Выводы 183
Заключение 185
Литература 188
Приложения 203
- Анализ структурных схем современных многозначных мер переменного напряжения в диапазоне частот 30 - 1000 МГц
- Разработка и исследование терморезисторных компараторов переменного напряжения с автоматическим уравновешиванием
- Структурные методы расширения диапазона измерения высокоточных многозначных мер переменного напряжения
- Методика экспериментальных исследований разработанных многозначных мер переменного напряжения и результаты
Введение к работе
ХХУІ съезд КПСС, определяя основные направления экономического и социального развития нашей страны на 11-ю пятилетку и на период до 1990 года, особое внимание уделил вопросам дальнейшего повышения технического уровня и эффективности производства, экономии всех видов сырья и ресурсов, улучшения качества выпускав -мой продукции, а также ускорению темпов научно-технического прогресса. Решение перечисленных задач в определенной степени будет зависеть и от дальнейшего совершенствования метрологического обеспечения нужд народного хозяйства. Это объясняется тем, что при разработке новой техники и технологии производства, новых видов продукции повышаются требования к метрологическим характеристи -кам соответствующих средств измерений. В народном хозяйстве практически во все его отраслях, наряду с другими широко используются средства измерений электрических величин, среди которых наи -более распространенными являются средства измерений напряжения. единство измерений переменного напряжения при частотах до 1000 Мгц в СССР осуществляется на основе общесоюзной поверочной схемы. Поверочная схема устанавливает порядок передачи размера единицы напряжения - вольта - от государственного специального эталона единицы напряжения образцовым средствам измерений 1-го, 2-го разрядов и от них рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов поверки.
Современный этап развития области измерений переменного напряжения высокой частоты характеризуется значительным возраста -нием требований к повышению точности измерений, расширению диа -пазонов измерений и частот. Парк средств измерений напряжения непрерывно возрастает. Наряду с ростом числа серийно выпускаемых средств измерений увеличивается число новых разработок, в том числе приборов специального назначения и измерительных установок. Все большее распространение получают измерительные системы. В условиях социалистической интеграции парк приборов увеличивается за счет притока из стран членов СЭВ. В условиях быстрого роста парка средств измерений напряжения передача размера единицы от государственного специального эталона широко разветвленной сети средств измерений стала трудноосуществвимой даже при полной ав -томатизации работ на эталоне. Перегрузка эталона снижает его надежность, а следовательно, надежность поддержания единства измерений в стране. В связи с этим необходимы вторичные эталоны и средства передачи размера единицы от специального эталона к вторичным эталонам с минимальной потерей точности. На актуальность этой задачи и необходимость ее решения указано в ГОСТ 8.072-82 "Государственный специальный эталон и Государственная поверочная схема для средств измерений электрического напряжения при высоких частотах до 3000 МГц", планом внедрения которого предусматривается разработка рабочих эталонов и эталона сравнения.
Теоретический анализ доминирущей составлящей общей погрешности передачи размера единицы напряжения, называемой в литера -туре "погрешностью рассогласования" проводился различными исследователями в СССР и за рубежом и показывает, что наименьшую пог -решность передачи можно получить при сличении мер напряжения с помощью компаратора. Вследствие этого, вторичные эталоны должны представлять собою многозначные меры переменного напряжения (ММПН). При этом ММШ - средство измерения, предназначенное для получения ряда значений напряжения с заданной точностью.
В сложившейся в стране к настоящему времени системе метрологического обеспечения в области измерений переменного напряжения в качестве образцовых средств измерений 1-го разряда используются диодные компенсационные вольтметры, охватывакщие диапазон частот от 10 Гц до 1000 МГц. Для осуществления их метрологической аттестации применяют образцовые меры э.д.с. 3-го разряда по ГОСТ 8.027-81, образцовые меры напряжения 2-го разряда (0,1 - 100 В,/= 1-Ю3 Гц, 8~0 = 2'10~4) по ГОСТ 8.184-76 и Государственный специальный эталон единицы напряжения по ГОСТ 8.072-82 в диапазоне частот 30- 1000 МГц. Учитывая вышесказанное, рабочий эталон единицы напряжения должен представлять собою ММШ в диапазоне частот 30 -- 1000 МГц, с диапазоном измерений 0,1 - З В и доверительными границами относительной погрешности (при доверительной вероятнос-ти 0,99) от 2*10 до 1,5*10 . Для упрощения методик и повышения производительности при работе следует создавать автоматизированные рабочие эталоны. Рабочими эталонами должны быть оснащены важнейшие метрологические центры страны. Экономическая эффективность от создания рабочих эталонов напряжения после оснащения ими важ -нейших метрологических центров страны, по предварительным оценкам составит не менее І млн.рубл. в год.
Расширение научно-технических и торговых связей со странами СЭВ требует установления единства измерений в рамках СЭВ. При этом в каждой стране имеется либо национальный эталон, либо исходная образцовая установка обеспечивающие единство измерений в отдельной стране. Поэтому для обеспечения единства измерений в системе СЭВ необходимо создание эталонов сравнения, которые будут применяться при международных сличениях. Эталон сравнения должен представлять собою ММШ в диапазоне частот 30 - 1000 МГц с диапазоном измерений 0,1 - І В и доверительными границами относительной погрешности (при доверительной вероятности 0,99) от 2»10~3 до 1-Ю-2.
Подтверждение вышесказанному можно найти в ГОСТ 8.072-82.
В диапазоне частот 30 - 1000 МГц к настоящему времени созданы ММШ типов УПВ 1000 - 5, УЕВ 1000 - 5М и BI-I5, налажен их серийный выпуск и ими оснащены территориальные органы Госстан -дарта. Из зарубежных разработок ММШ можно назвать установку 7100 фирмы nEoit " (США). Указанные ММПН применяются для поверки рабочих средств измерений напряжения и имеют метрологические характеристики представленные в таблице 1.2,
Как видно из табл.1.2 названные ММШ по своим метрологическим характеристикам не соответствуют требованиям, предъявляемым к вторичным эталонам. Постановка настоящей работы определяется необходимостью создания вторичных эталонов переменного напряжения представляющих собой ММШ, обеспечивающие в отличии от существующих ММШ высокую точность, высокую долговременную стабильность и кроме того высокий уровень автоматизации процесса измерения. Создание вторичных эталонов предусмотрено тематическим планом НПО "БНИЙМ им.Д.И.Менделеева*.
Решение этой общей задачи можно разбить на частные задачи:
Анализ структурных схем современных многозначных мер переменного напряжения в диапазоне частот 30 - 1000 МГц
Как уже отмечалось во введении, ММШ называется средство измерений, предназначенное для получения ряда значений напряжений 1СМ с заданной точностью. При этом метрологические характеристики ММШ зависят в первую очередь от ее структурной схемы. Анализ литературных источников показал, что в диапазоне частот 30-ЮООМГц в СССР так и за рубежом ММПН строятся по 3-м основным структурным схемам показанным на рис. I.I, где приняты следующие обозначения:Г - генератор, источник переменного тока высокой частоты;ПШ - пассивный шестиполюсник, пассивное устройство, имющее I вход и 2 выхода;ИП - измерительный преобразователь, принцип действия которого зависит от выбранного меода измерений;МП - масштабный преобразователь, делитель напряжения;ИОУ - измерительное и отсчетное устройство, позволявшее измерять и индицировать значение переменного напряжения на входе ИП;
Выход - выходной соединитель ММПН, где воспроизводится напряжение ЪСМ.Рассмотрим каждую из приведенных структурных схем отдельно. Структурная схема ММПН, показанная на рис, 1,1. а, содержит высокочастотный генератор, пассивный шестиполюсник, измерительный преобразователь, измерительное и отсчетное устройство и выходной соединитель. Принцип действия такой ММПН заключается в следующем. Сигнал с выхода Г поступает на вход ПШ где разветвляется на вы -ходной соединитель ММПН и вход ИП который преобразует этот сигнал в другой, измеряемый и индицируемый с помощью ИОУ. Структура и свойства ИП и ИОУ зависят от примененного в ММПН метода измерения, рассмотрению которых был посвящен предыдущий параграф. Высокочастотный генератор должен обеспечивать заданный диапазон частот, стабильность частоты кратковременную и долговременную, кратковременную стабильность уровня напряжения, необходимый диапазон значений выходного напряжения, который устанавливается в зависимости от значения воспроизводимого многозначной мерой переменного напряжения и, кроме того, обеспечивать "чистую" форму сигнала (с малым содержанием гармонических составляющих). Поясним, чем вызваны такие требования к генератору. Средства измерений поверя емые с помощью ММШ, а также служащие для ее поверки, как прави ло, имеют частотные погрешности, поэтому необходимо обеспечивать хорошую кратковременную и долговременную стабильность частоты с целью снижения случайных погрешностей измерений, которые зависят также от кратковременной стабильности уровня напряжения. Долго временная стабильность уровня напряжения Г не требуется, т.к. в схеме ММШ имеется ИЇЇ и ИОУ по показаниям которого определяют значение напряжения на выходе ММШ, т.а. в этом случае требуется высокая долговременная стабильность ИП и ИОУ [їв]. В работе [їв] указывается, что ММШ используются главным образом для поверочных работ, при этом в диапазоне частот 30 - 1000 МГц в основном для поверки и градуировки электронных вольтметров, показания которых зависят от формы кривой измеряемого напряжения [27,43,53]. В ра боте [7] отмечается, что возможны три принципа организации повер ки электронных вольтметров, но на практике используется принцип при котором для исключения влияния форш кривой на показания пове ряемого электронного вольтметра, поверка производится путем приме нения напряжения практически синусоидальной формы. Этот принцип поверки заложен в основу Государственных стандартов (см.ГОСТ 8.118-74, ГОСТ 13 473-68, ГОСТ 9781-78). В случае если ММШ, ис пользуемая для поверки, воспроизводит "чисто" синусоидальный сиг нал, то с ее помощью можно поверять электронные вольтметры с лю бой градуировкой шкалы путем использования пересчетов по извест ным формулам для синусоидального сигнала Ucp = 0,637 k n , где U(t) - измеряемое напряжение; Ут - амплитуда измеряемого напряжения; У - действущее значение напряжения; Wcp - средне-выпрямленное значение напряжения. Кроме того, снижаются требования к образцовым средствам измерений, применяемым при проведении поверки ММШ, в части влияния формы кривой на их показания. Особенно высоки эти требования если в качестве образцовых средств измерений применяют диодные компенса -ционные вольтметры [7,53j. ПШ должен обеспечивать равенство напряжений на входе ИП и "выходе" ММШ в случае если ММШ не градуируемая. В случае градуируемой ММШ это требование к ПШ может не предъявляться, т.к. коэффициент передачи напряжения от "Выхода" ММШ к входу ИП будет определен на каждой частоте в процессе градуировки ММШ по образцо -вому средству измерений. В этом случае необходимо, чтобы названный коэффициент передачи не зависел от импеданса средства измерений, подключаемого к "Выходу" ММШ. Диапазон измерений ММШ построенный по такой структурной схеме определяется в основном свойствами ИП и ИОУ и составляет 0,1 - 100 В для ММШ описание которой дано в [із]. В названных ММШ используется ИП основанный на электронном методе измерений и погрешность в диапазоне частот 30 -- 1000 МГц составляет порядка 0,5 6 %.
Вопросы генерирования гармонических колебаний в диапазоне частот 30 - 1000 МГц и обеспечения высокой кратковременной ста -бильности амплитуды рассмотрены в работах [24,25,26,50,54,59,90, I28J. В приведенных литературных источниках излагаются методики инженерных расчетов генераторов как на электровакуумных, так и на полупроводниковых приборах. Там же излагаются вопросы их констру-рования. Вопросы фильтрации сигналов в указанном диапазоне частот с целью подавления высших гармонических составляющих подробно рассмотрены в работ ах [56,79,81,86,87]. В этих же работах излагаются рекомендации по расчету и конструированию фильтров. Однако в литературных источниках, на наш взгляд, слабо освещены весьма важные вопросы теоретического анализа влияния параметров ПШ на метрологические характеристики ММПН, а также вопросы расчета и конструирования ПШ, из-за чего в ряде случаев ограничивается точность мер напряжения. Важными также являются вопросы повышения точности ИП, расширения их диапазона измерений и диапазона частот. Нуждаются также в повышении точности и в автоматизации процесса измерений измерительное и отсчетное устройства.
Решение указанных выше вопросов даст возможность повысить метрологические характеристики ММПІЇ, построенных по структурной
Разработка и исследование терморезисторных компараторов переменного напряжения с автоматическим уравновешиванием
В мировой метрологической практике для точных измерений действующего значения переменного напряжения высокой частоты широко применяются терморезисторные компараторы, с помощью которых производится сравнение теплового эффекта, создаваемого в терморезисторе переменным током высокой частоты с тепловым эффектом, создаваемым постоянным током, который можно измерить с высокой точностью [16,17,21,31,39,107,108,109,ПО,ИЗ]. Для обеспечения постоянства Рис. 2.5. Внешний вид пассивного шестиполюсника на разнотипных линиях, разработанного для ММПН при частотах до 1000 МГцРис. 2.6. Внешний вид пассивного шестиполюсника на разнотипных линиях, разработанного для ММПН при частотах до 1000 МГц полного входного сопротивления терморезисторного компаратора переменного напряжения (ТКШ) во всем диапазоне измерений применяется метод одновременного сравнения L66» 2,73,107,108,114]. При этом для определения действующего значения переменного напряжения высокой частоты используется следующее соотношение [J09J :где Vr\ - коэффициент, равный I для схемы Рис.2.4 и 4 для схемы Рис.2.5; Ррч - активная мощность переменного тока высокой частоты, рассеиваемая в терморезисторе; Z - полное сопротивление ТКПН на высоких частотах; вч измеряемое переменное напряжение высокой частоты на входе ТКПН; VTi - постоянное напряжение на терморезисторе при И&ч = 0 и значении сопротивления терморезистора постоянному току Rr ; 1Гтг - тоже при II&ч Ф Q\ RT - сопротивление терморезистора постоянному току;
Откуда действующее значение переменного напряжения высокой частоты на входе ТКПН определится как:
Следовательно, для определения значения УЬч необходимо измерить и поддержать в процессе измерения постоянными значения Z ж RT , а также измерить постоянные напряжения Ут± и 1Гтг на выходе ТКПН. Полное сопротивление ТКПН - Z зависит от типа примененного терморезистора, конструкции терморезисторного элемента, от частоты измеряемого напряжения и других факторов. Вопрос учета пол -ного входного сопротивления ТКШ является серьезной самостоятельной задачей, которая решается исследователями при создании негра-дуируемых (эталонных) ММПН. Так, например, в работах [l07,108,119] при создании эталонных ТКПН за счет выбора специальной конструкции терморезисторного элемента, специальной технологии его изготовления добиваются того, что полное входное сопротивление ТКШ Z не зависит от частоты измеряемого напряжения в широком диапазоне и равно или кратно значению сопротивления постоянному токует- . В работах [17,31,39] предложены пути определения параметров эквивалентной схемы ТКШ, что позволяет рассчитывать значение на различных частотах с тем, чтобы при определении Увч подставлять рассчитанные значения Z в формулу (2.31).
Нашей задачей является разработка ММШ высокой частоты, размер единицы которым передается от Государственного специального эталона единицы переменного напряжения высокой частоты [31,39,95] в процессе их градуировки (при этом учитывается значение Z на каждой частоте) и, следовательно, вопрос учета полного входного сопротивления ТКШ для нас не является актуальным.
Более важным для нас является вопрос определения и поддержания в процессе измерений Ывч значения сопротивления ТКШ с автоматическим уравновешиванием постоянному току - Ят , которому в литературе не уделено должного внимания, несмотря на то, что от этого зависит точность ТКШ с автоматическим уравновешиванием. Отсутствие инженерных формул затрудняет расчеты ТКШ с автоматическим уравновешиванием с заданными характеристиками, так как точно не известно какие требования необходимо предъявлять к параметрам элементов схемы ТКШ с автоматическим уравновешиванием, а также как связана неидентичность этих элементов с погрешностью измерений /вУ»
Как указывалось в главе I, на практике используются ТКШ с одним (Рис.2.7) или двумя (Рис.2.8) терморезисторами.
На рисунках приняты следующие обозначения: U&H - измеряемое переменное напряжение высокой частоты на входе ТКШ; УНТ - усилитель постоянного тока, обеспечивающий автоматическое уравновешивание мостовой схемы, образованной резисторами
Структурные методы расширения диапазона измерения высокоточных многозначных мер переменного напряжения
В главе I указывалось, что погрешность ММПН с масштабным преобразователем в значительной степени зависит от таких метрологических характеристик последних как высокая долговременная стабильность, воспроизводимость при повторных установлениях требуемого коэффициента преобразования, малая частотная зависимость коэффициента преобразования и др. По этим причинам создание ММШ, обеспечивающих точность выше, чем точность образцовых средств измерений 2-го разряда по ГОСТ 8.072-82, представляет собой сложную научно-техническую проблему.
Перспективным направлением в котором целесообразно проводить исследования являются структурные методы расширения диапазона измерений ШЛИ [18,25,26,33]. Нами в [94] предложено структурную схему МШШ строить таким образом, чтобы масштабный преобразова -тель ММПН градуировался непосредственно перед использованием ММПН, что позволяет значительно снизить требования к долговременной стабильности и воспроизводимости масштабного преобразователя и в конечном итоге облегчает решение проблемы создания высокоточной ММШ с широким диапазоном измерений. Рассмотрим этот вопрос более подробно.
Рассмотренный в главе 2 ТКПН обеспечивает возможность измерений с высокой точностью переменного напряжения в диапазоне 0,1-- I В (т.е. 20 дБ), следовательно, с помощью ТКПН можно произво -дить градуировку переключаемого масштабного преобразователя(ПМП) встроенного в ММПН, при условии, что его коэффициент преобразования не превышает - 20 дБ. В случае необходимости расширения диапазона измерения ММПН в сторону больших уровней напряжения, ПМП следует включать так, как показано на рис.3.4.
На рис.3.4. приняты следующие обозначения: Г - генератор , Ф -фильтр, П - коаксиальный переключатель, Н - нагрузка, А - аттенюатор развязывающий, ВС - выходной соединитель, В - вольтметр, ПШ - пассивный шестиполюсник, ПМЇЇ - переключаемый масштабный преобразователь, ТКШ - терморезисторный компаратор переменного напряжения высокой частоты.
Нетрудно заметить, что напряжение на ВС можно рассчитать по показаниям ТКШ и коэффициенту преобразования ИМИ, который будем определять как отношение напряжения на ВС (т.е. на входе вольтметра) - У- 8 к напряжению на входе ТКШ - UT„ Если ПМП установлен в "нулевое" положение (при котором его коэффициент преобразования близок к единице), то отношение QO/HTO будем называть коэффициентом преобразования "нулевого" канала ПМП и будем обозначать К0, а в случае включения ПМП в другие положения будем называть коэффициентом преобразования ПМП и обозначать Kj, и т.д. Таким образом коэффициент преобразования ПШ при включении его первой ступени будет Kj и равен:
Для определения Kj необходимо измерить U и UTI , однако это сложно и нами в [94] предложено измерять значение Kj следующим образом. Вначале на Г устанавливают требуемую частоту /г , П устанавливают в положение I, при котором сигнал с Г пройдя через Ф и П попадает на Н и поглощается в ней. Производят подготовку В и ТКШ к измерениям, ПМП устанавливают в "нулевое" положение, переводят П в положение 2, при котором сигнал Г через Ф, П, А и ПШ проходит на вход В (т.е. на ВС), а с второго выхода ПШ через ПМП на вход ТКШ. Снимаем отсчеты с В и ТКШ, они будут во и то соответственно. Включаем первую ступень ПМП, при этом напряжения на входах В и ТЕСШ изменятся и примут значения Уві и UTI соответственно. Регулируя напряжение на выходе Г, восстанавливают прежние показания В (т.е. #80= Уві) при этом напряжение на входе ТЕШН станет равным Uri, Измеряем значение Ит± и вычисляем отношение Uro / п, которое ДОЛЕНО быть равно Kj. Докажем справедливость этого положения, для чего воспользуемся методом ориентированных графов [75]. Схема, иллюстрирущая процесс измерения и ее ориентированный граф показаны на Рис.3.5, где приняты следующие обозначения: ИС- источник сигнала, включающий Г, Ф, П, А, а Ги - комплексный коэффици -ент отражения выхода аттенюатора А; Гв и Гт _ К0МШЮКсные коэффициенты отражения В и ТКПН соответственно; Ед - комплексная амплитуда напряжения на выходе ИС.
Для нахождения значений напряжений U&0, UT0, U , It ті и ІЇТІ воспользуемся правилом Мэзона [7 , получим:где Л1,Д1и в - коэффициенты, определяемые в соответствии с (3.12), (3.13) и (3.15) при условии, что коэффициенты матрицы рассеяния $щ , St)St 5St/ и S заменены на их новые значения , 5 , 5 и 55 » П0ЛУченные вследствие того, что включена первая ступень БМП. Коэффициент преобразования "нулевого" канала ШШ бу Коэффициент преобразования ШШ при включении его первой ступени определится как:
Найдем значение напряжения V Ti для чего определим сначала напряжение на выходе ИС необходимое для выполнения условия:
Находим из (3.18) значение Ьао приравнивая которое к значению Ув1жз (3.16) получим:откудаСравнивая (3.19) и (3.24) можно заметить, что они равны когда К0= I, следовательно коэффициент преобразования НМЛ при включе -нии его первой ступени можно определить с помощью ТКПН только в том случае, если известно значение KQ. Коэффициент преобразования ШИП.
Методика экспериментальных исследований разработанных многозначных мер переменного напряжения и результаты
В процессе экспериментальных исследований разработанных ММПН необходимо проверить ряд теоретических выводов сделанных в предыдущих главах. Прежде всего необходимо проверить достовер -ность того, что разработанные во 2-й главе ПШ удовлетворяют требованиям, сформулированным при теоретическом анализе. Важнвйшим из этих требований является независимость модуля коэффициента3 ПШ от импеданса поверяемого вольтметра. Для проверки этого положения была собрана структурная схема, показанная на рис.4.3, где привиты следующие обозначения: Г - генератор, В- вольтметр, ПШ - исследуемый пассивный шестиполюсник, конструкция которого показана на рис.4.4, ПШ - переключаемый масштабный преобразователь, ТКПН - терморезиеторный компаратор переменного напряжения, ЦВІ, ЦВ2 - цифровые вольтметры постоянного тока.
В качестве Г использована установка для поверки вольтметров типа BI-I5, в качестве ПМП - аттенюатор типа ДО-5. ШМ - содер жит терморезисторный преобразователь типа М5-88 и терморезиетор-ный мост постоянного тока типа MTP-I, в качестве ЦВІ и ЦВ2 - использованы цифровые вольтметры типа Ф-30. В качестве В использованы вольтметры типов ВЗ-49 и B3-52/I, подключаемые поочередно к ІШІ, которые характеризуются тем, что у вольтметра ВЗ-49 входной преобразователь выполнен на вакуумном диоде типа 6Д24Н, а у B3-52/I на полупроводниковом диоде типа ДІ8, вследствие чего их входные импедансны резко различаются, особенно при высоких частотах [7,I4,I2l].
Методика исследования следующая. Вначале к выходу ЇЇПІ под -ключаем В типа ВЗ-49, ПМП устанавливаем в нулевое положение (т.е. KQ яг I ). На Г устанавливаем уровень напряжения при котором показания В порядка 0,6 В (что близко к верхнему пределу измерения терморезисторного преобразователя М5-88), запоминаем показания В. С помощью ДВІ и ЦВ2 измеряем напряжения ил "соответственно и рассчитываем по формуле (2.82) значение напряжения К і на входе ТКШ. Затем переключаем ИМИ в положение при котором его коэффициент преобразования Kj будет порядка 5 дБ. Восстанавливаем показания В путем регулирования напряжения на выходе Г, после чего с помощью ЦВІ и ЦВ2 измеряем напряжения У ил по которым в соответствии с (2.82) рассчитываем значение напряжения U на входе ТКШ. Измерения повторяем по 10 раз. Находим отношения напряжений Щ / Ua , затем рассчитываем среднее арифметическое и среднее квадратическое отклонение результата измерения- 175 -Измерения проводят при частотах до 1000 МГц, Затем к выходу ПШ подключают вольтметр B3-52/I с отличающимся от ВЗ-49 входным импедансом и вновь повторяют исследования по описанной выше ме -тодике. Результаты исследований приведены в таблице 4.2, Полу -ченные расхождения в значениях Kj, определенных с вольтметрами типов ВЗ-49 и B3-52/I не превышают допускаемые, обусловленные случайными погрешностями. Это позволяет сделать вывод о том, что созданные ПШ обеспечивают независимость модуля коэффициента Kgg от импеданса поверяемого вольтметра и поэтому могут использо -ваться в ШШ в диапазоне частот до 1000 МГц.
Как указывалось в главе 2, в ТКШ с автоматическим уравновешиванием за счет применения ЛІТ должна обеспечиваться неизменность сопротивления терморезистора постоянному току во всем диапазоне измерения ТЕШН. Для проверки созданного ТЕШН были проведены экспериментальные исследования по нижеследующей методике. В ТЕШН показанном на рис.2,7. были включены два цифровых вольтметра типа b 1203.010., причем один из них так, как показано на рис.2.7, а другой между "землей" и точкой А. Таким образом один цифровой вольтметр измеряет напряжение У , а другой lfT (см, выражения (2,30) и (2,32) ). В соответствии с принципом действия ТКШ, описанном в главе 2, отношение напряжений V / 1ГТ должно быть равно: ,у jf 2 (4.40)
Это отношение должно с высокой точностью сохраняться во всем диапазоне измерений ТКШ. Вначале измерим значение К при2/в1/= 0, а затем при US4 = max , т.е. равном верхнему пределу диапазона измерения ТКПН. Результаты исследований приведены в таблице 4.3, где обозначено К - коэффициент определяемый в соответствии с (4.40) при 1СВЧ = 0, а К то же при ИВч = max . Измерения проводились по 10 раз на частотах 600 и 1000 МГц. В таблице 4.3.600 1000 1,99985 1,99982 1,99982 1,99986 1,5-Ю 3 - 2 Л0 приведены средние арифметические значения К и К рядов из 10 измерений. Результаты экспериментальных исследований показывают, что изменение коэффициента К в диапазоне измерений ТКШ не превышает 2#10 %, поэтому можно этой составляющей погрешностью пренеб -речь по сравнению с другими. Отличие полученного значения К от 2, объясняется наличием погрешностей цифровых вольтметров, а также неидеальностью параметров элементов ТКШ входящих в формулу (2.38), Это отличие в худшем случае не превышает 9 10 % и меньше, полученного нами по формуле (2.93) расчетного значения
