5.1. Ознакомиться с конструкцией лабораторного макета и особенностями работы с измерительными приборами и обращением с кварцевыми резонаторами.
5.2. Собрать схему для измерения частоты последовательного и параллельного f0 резонансов КР. Для этого ГСС подключить к выходным клеммам 1 и 2. Второй выход ГСС подключить к частотомеру. Осциллограф или высокочастотный вольтметр подключить к выходным клеммам 5 и 6. Испытуемый КР подключается к зажимам 3 и 4. Выходной сигнал ГСС установить в пределах 
В. Изменяя частоту ГСС, проверить характер прохождения сигнала через КР в соответствие с рис.8.
Провести измерения f 
и f 
для выборки КР при N = 10 
30 и занести данные в табл. 1.
Оценить погрешность измерения f и f , задаваясь минимальным контролируемым изменением амплитуды 
U и измеряя частоты f 
и f 
. Методическая погрешность измерения частот f и f будет равна f 
0,5(f -f ). Инструментальная ошибка измерения частоты определяется половиной младшего разряда, устойчиво воспроизводимого частотомером. Практически точность отсчета частоты следует поддерживать не менее 0,1 кГц.
Таблица 1
| Измеряемый параметр | Значение измеряемого параметра | |||||||||
| № | № | № | № | № | № | № | № | № | № | |
| f , кГц
| ||||||||||
| f аг, кГц
| ||||||||||
| f , кГц
|
Для определения точной оценки параметров выборки КР необходимо рассчитать среднее арифметическое значение частот f и f по формуле:
f 
= 
, (8)
где f 
- измерительное значение частоты КР; N - количество КР в выборке.
Среднеквадратическое значение отклонения частоты КР в выборке рассчитывается по формуле
= 
. (9)
Необходимо иметь в виду, что в табл.1 записываются значения частот f и f , полученные вычислением среднего арифметического минимума трех результатов измерений каждого параметра. Записать частоту для исследуемой выборки КР в виде
f =f 
(10)
5.3. Далее следует собрать схему для измерения частоты последовательного резонанса кварцевого резонатора с помощью автогенератора. Для этого подключить к лабораторному стенду, соблюдая полярность, источник питания и установить напряжение питания Е 
=9В.
К выводам АГ 9 и 10 подключается частотомер или осциллограф.
Если закоротить перемычкой клеммы 7 и 8, то АГ генерирует колебания, частота которых fвых определяется параметрами колебательного контура L1, С1, С2, СЗ и параметрами транзистора, зависящими от температуры и напряжения питания.
Для того, чтобы определить зависимость частоты АГ fвых от С1 и Е необходимо снять зависимости
f 
= 
(C1) при E = 9В и f = 
(E ) при С1 = С1 .
(см.рис.9 и рис.10) и результаты измерений занести в табл.2 и 3.
Таблица 2
| Измеряемый параметр | Режим измерения С1 = Vаr; E =9 В
| ||||
C1 
| … | С1
| … | C1 
| |
| f МГЦ
| |||||
f  , МГц
|
Таблица 3
| Измеряемый параметр | Режим измерения E = Vаr[В]; С1=С 
| |||||
| f МГЦ
| ||||||
| f , МГц
|
Далее необходимо установить конденсатором С1 частоту АГ f 
при Е =9В, равную номинальному значению испытуемых КР f 
с точностью не менее ± 30 кГц. После этого вместо перемычки устанавливается КР из испытуемой выборки и по показателям частотомера определяется частота его последовательного резонанса f 
. Данные по всей выборке заносятся в табл.1 и обрабатываются по формулам (8) и (9).
Методическую ошибку измерения частоты f генераторным методом можно оценить, если определить коэффициент стабилизации частоты КР. Для этого снимается зависимость частоты АГ для конкретного (одного) КР от изменения С1 (см.рис.9) или изменения Е (см.рис.10). Данные заносятся соответственно в табл. 2 и 3. Коэффициент стабилизации рассчитывается по формуле
K 
= 
(11)
Приближенно величина методической ошибки f определятся соотношением
f 
(12)
Поскольку истинное значение f неизвестно, его можно заменить номинальным значением, т.е. f f , либо использовать измеренное значение f для конкретного резонатора.
Величина Кст имеет порядок 
, поэтому методическая ошибка f оказывается весьма незначительной. Поэтому автогенераторный метод измерения частоты последовательного резонанса КР достаточно производителен и технологичен в серийном производстве КР.
Содержание отчета
Отчет оформляется в соответствии с требованиями, предъявляемыми к учебным студенческим работам 8.3.
В отчете должны содержаться следующие пункты:
6.1. Цель работы.
6.2. Задание на лабораторную работу.
6.3. Блок-схема и краткое описание лабораторной установки и приборов в нее входящих.
6.4. Результаты лабораторной работы, отраженные в виде табл. 1,2,3 и рисунков 8,9,10.
6.5. Основные выводы по результатам лабораторной работы.
7. Контрольные вопросы
7.1. Что такое прямой и обратный пъезоэффект. Его использование в измерительной технике.
7.2. Эквивалентная схема и основные электрические характеристики КР. Зависимость параметров КР от температуры.
7.3. Пояснить, почему в генераторном методе ошибка измерения частоты fк больше ошибки измерения частоты f0.
7.4. Почему необходимо проводить предварительную настройку частоты автогенератора при закороченном КР для определения частоты последовательного резонанса.
7.5. Пояснить характер ошибок измерений частоты КР генераторным и автогенераторным методами.
7.6. Пояснить принцип работы автогенератора на основе цепей LС и RС - типа.
7.7. Пояснить принцип стабилизации частоты автогенераторов с помощью КР.
7.8. Пояснить особенности систематических и случайных ошибок, возникающих при измерении физических величин.
7.9. Пояснить механизм появления методических и инструментальных ошибок.
7.10. Разработать алгоритм обработки результатов измерений для представления в стандартной форме, принятой в инженерной практике.
Литература
8.1. Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов / Б.Я.Авцеев, Е.М.Антонюк, Е.М.Душин и др.; Под ред. Е.М.Душина. 6-е изд. Л.: Энергоатомиздат. Лен.отд. 1987. 480с.
8.2. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учебное пособие /Н.Н.Евтихиев, А.А.Купершмидт, В.Ф.Папуловский, В.Н.Скугоров; Под ред. Н.Н.Евтихиева. М.: Энергоатомиздат 1990.352с.
8.3. Многоканальные системы передачи: учебник для вузов / Н.Н.Баева [и др.]. – Москва.: Радио и связь 1996.‑559 с.
8.4. Технология измерений в современных телекоммуникациях / И.Г.Бакланов.‑ М.: Эко-Трндз, 1997.-139 с.
 |
|
 |
Рис.1. Электрическая структура и форма пьезокристалла
Рис.2. Эквивалентная электрическая схема КР
Рис.3. Зависимость электрических параметров КР от частоты
Рис.4. Зависимость температурного коэффициента
КР от частоты.
Рис.5. Эквивалентная и электрическая схемы АГ на основе КР
Рис.6. Графики объясняющие баланс фаз и баланс
амплитуд в АГ
Рис.7. Электрическая схема лабораторной установки
|