МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К лабораторной работе №2 по курсу «Метрология»
Техническое описание и инструкция по эксплуатации измерителя добротности Е4-4 (Е9-4) и измерителя индуктивностей и ёмкостей высокочастотного Е12-1 (Е12-1А)
ТОМСК – 2013 г.
Измеритель добротности Е 4-4 (Е 9-4)
НАЗНАЧЕНИЕ
1.1. Измеритель добротности Е 4-4 (Е 9-4) предназначен для измерения с непосредственным отсчётом эффективной добротности и индуктивности катушек.
Путём косвенных измерений на приборе можно определить величину ёмкости и тангенса угла потерь конденсаторов, индуктивности катушек.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
2.1. Диапазон частот генератора прибора разбит на 8 поддиапазонов:
1. 50 – 130 кГц 2. 130 – 350 кГц 3. 350 – 950 кГц 4. 0,95 – 2,6 МГц | 5. 2,6 – 6,0 МГц 6. 6,0 – 14 МГц 7. 14 – 22 МГц 8. 22 – 35 МГц |
2.2. Основная погрешность градуировки генератора по частоте не превышает 1%.
2.3. Диапазон непосредственного отсчёта добротности перекрывается тремя шкалами 60, 200, 600.
2.4. Основная погрешность измерения добротности не превышает:
на шкале 60 на шкале 200 на шкале 600 | ±(0,05Q+0.6) единиц ±(0,04Q+2) единиц ±(0,04Q+6) единиц |
2.5. Пределы измерения ёмкости основного конденсатора от 25 до 450 пФ.
Погрешность градуировки шкалы не превышает:
от 25 до 100 пФ от 100 до 450 пФ | ±1 пФ ±1% |
2.6. Шкала подстроечного конденсатора имеет пределы изменения ёмкости ±3 пФ.
Погрешность градуировки шкалы ±0,3 пФ.
2.7. Пределы измерения индуктивности непосредственным отсчётом от 0,1 мкГн до 100 мГн.
2.8. Дополнительная погрешность при изменении температуры на каждые 10° не превышает:
при измерении добротности ±4%;
градуировки генератора по частоте ±1 %;
градуировки измерительного конденсатора до 100 пФ ±0,5 пФ;
от 100 до 450 пФ ±0,8%.
2.9. Питание прибора от сети 50 Гц±1%, (220±15) В. Потребляемая мощность – 135 ВА.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРИБОРА
3.1. Измеритель добротности Е 4-4 (Е 9-4), структурная схема которого приведена на рис. 3.1. состоит из следующих блоков:
1. Высокочастотного генератора, перестраиваемого по частоте; 2. Измерительного контура; 3. Вольтметра входного уровня; 4. Вольтметра напряжения на измерительном контуре; 5. Генератора калибровки. |
Рис. 3.1.
3.2. Принцип действия прибора.
Принцип действия прибора основан на явлении электромагнитного резонанса в колебательном контуре, роль которого выполняет измерительный контур прибора, который, в свою очередь, представляет собой последовательный колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности L и конденсатора С. В контур вводится напряжение высокочастотного генератора U1 (рис. 3.2.). Напряжение на контуре U2 измеряется Q – вольтметром.
Рис. 3.2.
При резонансе ток в контуре равен, пренебрегая внутренним сопротивлением генератора и потерями в конденсаторе:
Напряжение на конденсаторе:
откуда можно найти добротность колебательного контура:
где – резонансная частота;
– ёмкость переменного и подстроечного конденсаторов.
Измерение добротности прибором заключается в измерении напряжения , вводимого в контур, и напряжения на реактивном элементе контура при резонансе . При показания Q – вольтметра пропорциональны добротности и его шкала градуируется в единицах добротности.
Так как всякая катушка индуктивности обладает собственной ёмкостью , которая влияет на резонансное сопротивление индуктивности, такой способ измерения даёт так называемое эффективное значение добротности. Величина истинной добротности может быть определена из соотношения:
.
Практическое расхождение между истинной и эффективной добротностью не превосходит (5-10)% при измерениях с минимальной ёмкостью измерительного конденсатора прибора Е 9-4.
3.3. Конструкция прибора.
На передней панели размещены все органы управления:
– зажимы «Lx» для включения индуктивности;
– зажимы «Сx» для включения измеряемой ёмкости;
– плавная и грубая перестройка частоты;
– шкала частот и переключатель поддиапазонов;
– ручки «УСТ. УРОВНЯ», «УСТ. НУЛЯ», «УСТ. НУЛЯ Q»;
– переключатель рода работ;
– измерительные приборы «УРОВЕНЬ» и «Q»;
– шкалы измерительного и подстроечного конденсаторов;
– ручки настройки конденсаторов;
– переключатель пределов измерения «ДИАПАЗОНЫQ»;
– тумблер «СЕТЬ ВКЛ.» и сигнальная лампочка.