Меню

Каковы особенности радиотехнических измерений



Об электрических и радиотехнических измерениях

Основные параметры средств измерений

Любой измерительный прибор должен иметь определенные параметры, которые обеспечивали бы получение более точных результатов измерения. К наиболее общим параметрам измерительных приборов относятся:

Чувствительность — отношение изменения сигнала на выходе прибора к вызвавшему его изменению измеряемой величины.

Порог чувствительности — минимальное значение измеряемой величины на входе прибора, при котором еще можно произвести ее отсчет.

Амплитудный диапазон — минимальное и максимальное значения измеряемой величины, измеряемые с заданной точностью.

Входное сопротивление — сопротивление между зажимами прибора, к которым подключается объект измерений. Этот параметр имеет важное значение для вольтметров, осциллографов и других приборов, которые при измерении создают дополнительную нагрузку для исследуемой цепи. Для генераторов этот параметр называется выходным сопротивлением.

Точность измерения — параметр, отражающий близость результата измерения к действительному значению измеряемой величины.

Быстродействие — время установления показаний прибора.

Вид уравнения шкалы — наиболее удобна шкала с линейной зависимостью,

Измерение какой-либо физической величины заключается в определении ее значения с помощью специальных технических средств путем сравнения с некоторым значением этой величины, принятым за единицу.

Все средства, используемые непосредственно при измерении, называют измерительной аппаратурой и делят по характеру участия в процессе измерения на три группы: меры, измерительные приборы и измерительные приспособления. Меры и измерительные приборы подразделяются на образцовые и рабочие.

Образцовые меры и измерительные приборы служат для воспроизведения и градуировки различных мер и измерительных приборов. Те образцовые меры и измерительные приборы, которые предназначены для осуществления и хранения единиц измерения величин с наивысшей достижимой при данном состоянии техники точностью, называют эталонами.

Рабочие меры и измерительные приборы служат для практических целей измерения и делятся на лабораторные и технические. Лабораторные меры и измерительные приборы стоят выше технических, так как при их применении производится учет точности измерения с помощью поправочных таблиц или формул.

В своей практической деятельности радиомеханик использует электрические и радиотехнические измерения для проверки, регулировки, настройки и ремонта бытовой радиотелевизионной аппаратуры. При отыскании простых неисправностей часто ограничиваются измерениями напряжений, токов и сопротивлений. Для нахождения сложных неисправностей, а также настройки и регулировки радиотелевизионной аппаратуры применяют более сложные измерения.

Метрологическая надежность — параметр, зависящий от неявных отказов прибора, связанных с уходом параметров за пределы допуска в течение времени.

Единицы физических величин

В нашей стране с 1 января 1982 г. введен в действие ГОСТ 8.417—81 ГСИ. Единицы физических величин, которым предусмотрен переход на обязательное применение единиц Международной системы (СИ), представляющей собой основу для унификации единиц физических величин во всем мире. Основные единицы этой системы следующие: длина (метр), масса (килограмм), время (секунда), сила электрического тока (ампер), термодинамическая температура (кельвин), количество вещества (моль) и сила света (кандела).

Наряду с основными единицами СИ применяются производные от них, а также десятичные кратные (больше в 10, 100, . раз) и дольные (меньше в 10, 100, . раз) единицы. Приведем наименования некоторых основных и производных единиц: электрический ток — ампер (А), электрическое напряжение — вольт (В), электрическая мощность — ватт (Вт), электрическое сопротивление— ом (Ом), электрическая проводимость — сименс (См), электрическая емкость — фарад (Ф), индуктивность — генри (Гн), частота — герц (Гц), время — секунда (с).

Наименования и обозначения десятичных кратных и дольных единиц образуются путем добавления следующих приставок:

Атто (а) 10 -18 , фемто (ф) 10 -15 , пико (п) 10 -12 , нано (н) 10 -9 , микро (мк) 10 -6 , милли (м) 10 -3 , санти (с) 10 -2 , деци (д) 10 -1 , дека (да) 10, гекто (г) 10 2 , кило (к) 10 3 , мега (М) 10 6 , гига (Г) 10 9 , тера (Т) 10 12 .

Погрешности измерений

Целью измерения являются получение числового значения измеряемой величины и оценка допущенной погрешности. Погрешность; неизбежна даже при самых тщательных измерениях. Поэтому истинное значение измеряемой величины получить невозможно.

Чтобы определить погрешности измерений, вместо истинного применяют действительное АД значение измеряемой величины, которое определяется образцовым прибором или как среднее арифметическое Аср результатов большого числа п измерений:

Абсолютной погрешностью измерения ΔА называется разность между результатом измерения А и действительным значением из меряемой величины АД: АΔ = А — АД.

Абсолютная погрешность с обратным знаком, называемая поправкой, используется при работе с лабораторными приборами.

Читайте также:  Базальное измерение температуры для беременных

Применение абсолютной погрешности для оценки точности измерения неудобно, поскольку она неодинакова на разных пределах измерений. Поэтому абсолютную погрешность сравнивают с одним из полученных значений измеряемой величины, т. е. определяют относительную погрешность.

Различают действительную относительную погрешность YД%, которая определяется как отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины:

YД = (ΔА/АД) 100, и приведенную относительную погрешность YД %, которая определяется как отношение абсолютной погрешности к максимально возможному значению измеряемой величины Апр т. е. к верхнему пределу измерений:

Если используются многопредельные приборы, то необходимо выбирать такой предел измерений, при котором отклонения указателя индикатора располагаются ближе к концу шкалы. При этом действительная погрешность близка к приведенной. При установке указателя в начале шкалы резко возрастает действительная погрешность при неизменной приведенной.

Точность измерительных приборов оценивается по наибольшему значению допустимой погрешности, которая указывается на шкале и в паспорте прибора в виде абсолютной, действительной или приведенной погрешностей. Для электроизмерительных приборов наибольшая приведенная погрешность определяет класс их точности. Установлено девять классов точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Радиоизмерительные приборы не имеют класса точности, поскольку в некоторых из них отсутствует стрелочный индикатор, а там, где он есть, на его показания влияет электронная схема, с которой он используется. Для оценки точности радиоизмерительных приборов применяются абсолютная и относительная погрешности.

Абсолютная погрешность прибора указывается в виде одного значения (например, ±1 Гц — уход частоты генератора при колебаниях сети) или в виде суммы, двух значений, из которых одно зависит, а другое не зависит от измеряемой величины (например, 0,1 F +4 , Гц,— погрешность установки частоты следования импульсов генератора).

Относительная погрешность прибора указывается в процентах одним значением (например, ±6%,— погрешность вольтметра при измерении переменного напряжения) или в виде суммы двух значений, из которых первое определяет погрешность при больших измеряемых величинах, а второе при малых (например, 1 + 6R,%,— погрешность универсального моста при измерении сопротивлений).

В зависимости от условий измерения абсолютная и относительная погрешности могут быть основными и дополнительными. Основная — это погрешность прибора, который работает при нормальных условиях (температуре, влажности, давлении). Основная погрешность зависит от конструктивных особенностей прибора, качества его изготовления, точности градуировки шкалы и пр. Дополнительная — это погрешность прибора, работающего в условиях, отличных от нормальных. Значение дополнительной погрешности указывают в виде слагаемого к основной погрешности или поправочного множителя к результату измерений.

В зависимости от причин возникновения погрешности разделяют на систематические и случайные. Первые обусловлены неточностью градуировки шкал приборов, их неисправностью, влиянием механических, тепловых или иных факторов. Эти погрешности повторяются при последующих измерениях, их можно обнаружить и исключить при обработке результатов измерения. Случайные погрешности возникают по многим причинам, учесть которые невозможно (например, нерегулярные колебания напряжения источников питания, случайные изменения внешних условий и т. д.).

При неоднократных измерениях случайные погрешности получаются различными как по значению, так и по знаку. Для уменьшения влияния случайных погрешностей на результат измерения необходимо повторить измерения п раз, рассчитать среднее арифметическое результатов измерения Аср и принять его как действительное значение. Для оценки влияния случайной погрешности используют среднюю квадратическую погрешность о, которую рассчитывают по формуле

Чем меньше средняя квадрэтическая погрешность, тем точнее измерение и меньше влияние случайной погрешности на результат измерения.

Источник

Кушнир Ф. В. Радиотехнические измерения

Министерством связи СССР в качестве учебника для техникумов связи специальностей 0701, 0706

МОСКВА «СВЯЗЬ» 1980

Кушнир Ф. В. Радиотехнические измерения: Учебник для техникумов связи. Москва: Связь, 1980. — 176 с.

Излагаются основы радиотехнических измерений. Рассматриваются принципы и методы измерений радиотехнических величин, характеризующих параметры сигналов, систем и устройств радиосвязи и радиовещания во всем применяемом диапазоне частот. Приводятся сведения о построении структурных схем измерительных приборов, погрешностях и способах их учета и уменьшения влияния. Особое внимание уделено приборам цифровым и выполненным на микросхемах. Приведены краткие справочные данные о многих измерительных приборах.

Предназначается для учащихся техникумов связи, обучающихся по специальностям «Радиосвязь и радиовещание», «Телевизионная техника и радиорелейная связь».

Оглавление книги Радиотехнические измерения
Предисловие

Введение
В.1. Назначение и особенности радиотехнических измерений
В.2. Содержание и задачи предмета
В.3. Основные метрологические понятия
В.4. Погрешности измерений
В.5. Классификация радиоизмерительных приборов
Контрольные вопросы

Читайте также:  Как измерить внутренние углы стен

Глава 1. Измерение тока и напряжения
1.1. Основные соотношения
1.2. Измерение тока
Общие сведения
Термоамперметры
Выпрямительные амперметры
Измерение больших токов
Косвенные измерения тока
1.3. Измерение напряжения
Общие сведения
Электронные вольтметры переменного напряжения
Импульсные вольтметры
Электронные вольтметры постоянного напряжения
Цифровые вольтметры
Погрешность измерений
Контрольные вопросы

Глава 2. Генераторы измерительных сигналов
2.1. Назначение. Классификация. Основные технические требования
2.2. Генераторы сигналов низкочастотные
2.3. Генераторы сигналов высокочастотные
2.4. Генераторы импульсных сигналов
2.5. Генераторы шумовых сигналов
Контрольные вопросы

Глава 3. Электронные осциллографы
3.1. Назначение. Классификация. Основные технические требования
3.2. Получение осциллограмм. Развертка изображения
3.3. Структурная схема осциллографа
3.4. Импульсные осциллографы
3.5. Измерение амплитудно-частотных характеристик
Контрольные вопросы

Глава 4. Измерение параметров компонентов цепей с сосредоточенными постоянными
4.1. Основные соотношения
4.2. Мостовой метод измерения параметров
4.3. Резонансный метод измерения
4.4. Измерение сопротивления заземления
Контрольные вопросы

Глава 5. Измерение параметров элементов и трактов с распределенными постоянными
5.1. Основные понятия и соотношения
5.2. Измерительная линия
5.3. Измерение коэффициента стоячей волны напряжения
5.4. Измерение сопротивления нагрузки
5 5. Понятие об автоматических измерительных приборах для измерения КСВН

Глава 6. Измерение мощности
6.1. Основные соотношения и методы измерений
6.2. Измерение поглощаемой мощности
6.3. Измерение проходящей мощности
Контрольные вопросы

Глава 7. Измерение частоты и интервалов времени
7.1. Общие сведения. Методы измерения
7.2. Метод сравнения
7.3. Метод дискретного счета
7.4. Резонансный метод
7.5. Понятие о мерах частоты и времени
Контрольные вопросы

Глава 8. Измерение фазового сдвига
8.1. Основные сведения. Методы измерения
8.2. Осциллографический метод
8.3. Компенсационный метод
8.4. Метод преобразования фазового сдвига в импульсы тока
8.5. Метод фазового детектора
8.6. Метод дискретного счета
8.7. Измерение фазового сдвига с преобразованием частоты
8.8. Понятие об измерении группового времени запаздывания
8.9. Фазовращатели
Контрольные вопросы

Глава 9. Измерение нелинейных искажений
9.1. Определения. Методы измерения
9.2. Гармонический метод
9.3. Комбинационный метод
Контрольные вопросы

Глава 10. Измерение параметров модулированных сигналов
10.1. Общие сведения
10.2. Измерение параметров амплитудномодулированного сигнала
10.3. Измерение параметров частотномодулированного сигнала
10.4. Измерение параметров импульсномодулированного сигнала
Контрольные вопросы

Глава 11. Измерение напряженности электромагнитного поля и радиопомех
11.1. Основные соотношения
11.2. Измерительные приемники и измерители напряженности поля
11.3. Измерители радиопомех
Контрольные вопросы
Список литературы

B.I. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Измерением называется физический опыт, в результате которого находят численное значение измеряемой физической величины. Измерения являются важнейшим этапом деятельности работников всех отраслей науки и техники. Измерительная аппаратура является основным оборудованием всех научно-исследовательских институтов, лабораторий, неотъемлемой частью оснастки любого технологического процесса, главным полезным грузом искусственных спутников Земли и космических станций. Уровень развития измерительной техники является одним из важнейших показателей научно-технического прогресса.

Измерения играют определяющую роль и в технике связи. Эксплуатация любых систем радиосвязи, радиовещания и телевидения невозможна без непрерывной информации о режимах работающих устройств, параметрах сигналов и условиях их передачи или приема. Эту информацию получают в результате измерений соответствующих величин.

Профилактический или аварийный ремонт радиоаппаратуры и нахождение неисправностей также невозможны без измерений. Для этих целей измеряют электрические параметры элементов (конденсаторов, резисторов и т. д.), проверяют режимы блоков, узлов и всей установки, снимают различные характеристики. Полученные количественные значения измеренных величин сопоставляют с приведенными в описаниях, спецификациях и на схемах, определяют причину и место неисправности и устраняют ее.

Производство радиоаппаратуры и особенно ее разработка сопровождаются непрерывными измерениями, так как рассчитанная схема всегда нуждается в практической проверке, а ее элементы в соответствующей подгонке. Приемо-сдаточные испытания различных радиотехнических объектов в основном представляют собой тщательно выполняемые измерения.

Измерения выполняются с помощью специальных технических средств, предназначенных для этой цели, которые называются средствами измерений.

В технике радиосвязи, радиовещания и телевидения все виды измерений можно разбить на измерения:
— параметров сигналов — тока, напряжения, мощности, частоты, модуляции, формы, фазового сдвига, отношения сигнал/шум, напряженности электромагнитного поля; параметров радиотехнических устройств — усиления, ослабления, отражения, согласования, искажения сигнала, входного (выходного) сопротивления;
— характеристик узлов и аппаратуры — частотных, амплитудных, модуляционных, временных;
— параметров элементов — сопротивлений резисторов, емкостей конденсаторов, индуктивностей и взаимоиндуктивностей одиночных и связанных катушек индуктивности и трансформаторов, полных сопротивлений двухполюсников и поверку средств измерений.

Измерения некоторых из перечисленных величин встречаются в курсе электрических измерений, но там они выполняются на постоянном токе или токе промышленной частоты (50 или 400 Гц). Радиотехнические измерения выполняются на переменном токе во всем диапазоне частот, используемом в радиотехнике, т. е. от долей терца до десятков гигагерц.

Читайте также:  Измерение расстояния по радиусу

Широкий диапазон частот, большие пределы значений измеряемых величин, многообразие условий, в которых выполняются измерения, являются характерными особенностями радиотехнических измерений. Вследствие этих особенностей применяются различные методы и способы измерений и значительное число различных средств измерений.

Измерения, где бы и кем бы они не выполнялись, всегда должны быть достоверными, а их результаты — сопоставимыми. Единство измерений и единообразие средств измерений в стране обеспечивает Метрологическая служба СССР. В Министерстве связи СССР, как и в других министерствах, имеется ведомственная метрологическая служба. Основные задачи предприятий и организаций по метрологическому обеспечению определяются приказами министра связи СССР.

Метрологическую службу СССР возглавляет Государственный комитет СССР по стандартам. В его подчинении находятся научно-исследовательские институты и сеть республиканских и областных лабораторий государственного надзора. Основоположником отечественной метрологической службы был великий русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев. В 1893 г. он возглавил и до конца жизни руководил организованной по его инициативе Главной палатой мер и весов — ныне научно-производственное объединение «Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева» (ВНИИМ), г. Ленинград.

Промышленность выпускает большое (количество первоклассных радиоизмерительных приборов для обеспечения растущих потребностей хозяйства связи и других областей народного хозяйства в точных измерениях. В этих приборах широко применяются полупроводниковые приборы, микросхемы и интегральные схемы, новые принципы конструирования. На этой базе интенсивно обновляется парк радиоизмерительной аппаратуры общего применения. Однако большое число приборов, снятых с производства, находится и еще длительное время будет находиться в эксплуатации.

Основными направлениями развития радиоизмерительной аппаратуры для Единой автоматизированной сети связи СССР, радиовещания и телевидения в настоящее время являются: автоматизация и убыстрение процессов измерения с одновременным повышением точности; выполнение измерений без перерыва связи или передачи радио- и телевизионных программ; улучшение технических и эксплуатационных характеристик приборов за счет внедрения новой элементной базы и повышение их надежности. Реализация этих направлений обеспечивает повышение эффективности и качества измерений, а вместе с тем, эффективности к качества радиосвязи, радиовещания и телевидения.

Скачать книгу Кушнир Ф. В. Радиотехнические измерения. Издательство «Связь», Москва, 1980

Источник

Особенности радиотехнических измерений

Измерения – это физические опыты, которые позволяют определять некоторые численные значения различных показателей. Во всех отраслях измерениям уделяется очень большое внимание. В технологических процессах активно применяют большое количество самого разнообразного оборудования. В научно-техническом прогрессе все важнейшие показатели определяются в том числе и развитием устройств, с помощью которых можно получать необходимые для анализа данные.

В технике связи измерительные устройства также имеют огромное значение. Режимы работы устройств нужно контролировать постоянно, оценивая условия и параметры сигналов. Современные радиоизмерительные приборы дают возможность получать точные данные, благодаря которым осуществляется множество процессов. С помощью измерительных устройств контролируется работа промышленности и научных институтов. Востребованными они являются также и в торговой отрасли и в быту.

Без проведения измерений невозможно выявить неисправность, а следовательно, устранить ее также будет нельзя. Разнообразные характеристики снимают при диагностике приборов, применяемых в самых разных отраслях. Место поломки, а также ее причину можно найти, если сопоставить со стандартными величины, полученные во время проведения измерений.

Разработка любой производственной техники связана с проведением постоянных измерений. Схемы подгоняются друг к другу и проверяются на практике под контролем специальных устройств. Тщательно проводятся измерения и при сдаче и приемке в эксплуатацию производственных линий и других объектов. Средств измерения существует сегодня очень и очень много. Для каждой величины используются разные устройства контроля.

Токи во время электрических измерений могут иметь промышленные частоты или быть постоянными. От долей терца до нескольких десятков гигагерц могут составлять частоты, которые используются во время проведения радиотехнических измерений. Особенностями радиотехники считаются большие пределы значений величин, которые подвергаются измерениям, а также широкий диапазон частот. Количество средств измерений в итоге получается значительным, ведь способов и методов получения данных существует много. Результаты измерений должны быть не только верными, но и сопоставимыми друг с другом. Для этого существуют единые стандарты, действующие не только в нашей стране, но и по всему миру.

Источник