Частотомеры

March 7, 2015 by admin Комментировать »

Построить прибор, который бы стрелкой на шкале указывал частоту тока, сложнее, чем вольтметр или амперметр.

Фиг. 3-21. Механический резонансный частотомер. Он может быть построен для частот от единиц до нескольких тысяч колебаний в секунду (звуковой диапазон).

М — электромагнит; А — стальной якогек; К — стальной брусок; Ζ — резонирующие стальные язычки; F—гибкое крепление.

В цепях с частотой 50—60 гц часто применяются резонансные механические частотомеры (фиг. 3-21). Набор упругих стальных язычков размещается вдоль шкалы. Все язычки разной толщины (или разной длины). У основания язычков укреплена катушка со стальным сердечником. Катушку присоединяют к измеряемой сети. Стальные язычки раскачиваются с частотой перемен тока. Но заметный размах колебаний будет лишь у того язычка, у которого собственная резонансная частота колебаний совпадает с частотой переменного тока. Кончик этого язычка представится в виде размытой полосы.

Чтобы построить стрелочный частотомер, приходится применять схемы из емкостей и индуктивностей, в которых сила тока зависит от его частоты. По этой силе тока и градуируют шкалу прибора.

Фиг. 3-22. Измерение длины радиоволны при помощи двухпроводной линии.

Каждой частоте тока соответствует своя длина электромагнитной волны. Но низкочастотников последняя величина обычно мало интересует. Высокочастотники же одинаково пользуются понятием частота тока и длина волны. Частотомеры для частот выше 10 кгц называют волномерами и градуируют их не только в герцах (кило-герцах и мегагерцах), но и в метрах и сантиметрах.

Фиг. 3-23. Волномер в виде полого резонатора для сантиметровых ноли.

Волны длиною в несколько метров можно измерять подобно тому, как измеряют сукно или ситец. Электромагнитную волну направляют в длинную линию — волновод и определяют расстояние между двумя электрическими или магнитными гребнями волны (фиг. 3-22). Этот способ мало удобен. Чаще применяют маленький колебательный контур: катушку, соединенную с переменным конденсатором. С изменением емкости конденсатора меняется резонансная частота контура. Когда соединенный с контуром амперметр или вольтметр даст наибольшее отклонение—это значит, чго контур настроен в резонанс с возбуждающими его колебаниями и по шкале конденсатора можно отсчитать частоту и длину волны этих колебаний.

Колебания с частотой больше миллиарда герц — сантиметровые волны — измеряют полыми контурами. Эти волны направляются в посеребренную (для лучшей электропроводимости) банку, одна из стенок которой сделана подвижной (фиг. 3-23}. Наибольшее электрическое напряжение в банке получается, когда ее размер пропорционален длине волны. Коэффициент пропорциональности можно точно определить, и тогда по положению стенки точно отсчитывать длину волны.

Ламповые приборы

Электронная лампа отзывается на очень маленькую мощность, подведенную к ее сетке. Поэтому с электронными лампами можно строить очень чувствительные приборы — такие, которые берут минимальное количество энергии из измеряемой цепи. Маленькая лампа с короткими выводами точно отзывается на напряжения, меняющиеся с частотой в сотни миллионов герц. Ламповые измерительные приборы дают точные показания вплоть до очень высоких частот.

Но есть недостаток у ламповых приборов — к ним требуются источники питания. Надо накаливать катод электронной лампы. Надо подавать несколько десятков вольт в ее анодную цепь. В самом приборе надо помещать батареи питания или тянуть к прибору вспомогательные провода от общей сети. Благодаря этому ламповый прибор получается более громоздким и дорогим, чем простой рамочный прибор. Но ламповые приборы все совершенствуются и применение их становится все шиое и шире.

Ламповые вольтметры (фиг. 3-24) измеряют напряжения от тысячных долей вольта до тысяч и десятков тысяч вольт. Это незаменимый прибор для лабораторных исследований. Нет теперь электротехнических лабораторий без ламповых вольтметров.

Но с электронными лампами могут быть построены и более хитрые приборы. Они могут измерять такие электрические величины, которые другим способом трудно получать.

Фиг. 3-24. Упрощенная принципиальная схема лампового вольтметра.

Измеряемое напряжение через конденсатор полается на лампу, включенную как однополупериодный выпрямитель. Выпрямленное напряжение попадает на сетку второй лампы и изменяет ее анодный ток. В анодную цепь этой лампы включен миллиамперметр, шкала которого проградуирована в вольтах.

Можно, например, увидать прямо на экране осциллографа кривую резонанса какой-нибудь исследуемой системы. Можно получить на экране характеристику или даже целое семейство характеристик электронной лампы. Можно измерять искажение — «клирфактор». Получить сразу процентное содержание гармоник. Есть приборы— «каналисты»: они позволяют проследить канал передачи энергии и выяснить все его особенности и дефекты.

Только с лампами могли быть осуществлены генераторы стандартных сигналов ГСС, которые позволяют получать колебания с любой частотой от десятков герц до тысяч мегагерц, с высокой точностью, необходимой для измерений.

Наконец, с лампами выполняются точные измерители времени. Для измерения единичных коротких отрезков времени применяется зарядка конденсатора, и по величине получившегося напряжения судят о количестве времени.

Есть также ламповые стандарты частоты — ламповые часы, в которых вместо маятника колеблется кварцевый кристалл. Они дают точность, недостижимую иными способами. Кварцевый кристалл колеблется с очень высокой частотой в сотни тысяч герц. Эту частоту понижают, делят ее в нескольких каскадах и в конце концов получают частоту, соответствующую ударам маятника. Кладут карманные часы на доску, микрофон точно записывает их стук и на ленте получается ход часов, сравненный с эталоном.

Источник: Электричество работает Г.И.Бабат 1950-600M

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты