كيف يتم قياس تردد الموجات الكهرومغناطيسية؟ الإشعاع الكهرومغناطيسي - تعريفه وأنواعه وخصائصه

الحالة الميكانيكية الكمومية لها معنى فيزيائي لطاقة هذه الحالة، ولذلك غالبًا ما يتم اختيار نظام الوحدات بطريقة يتم فيها التعبير عن التردد والطاقة بنفس الوحدات (وبعبارة أخرى، عامل التحويل بين التردد والطاقة هو ثابت بلانك في الصيغة ه = حν - تم اختياره يساوي 1).

العين البشرية حساسة للموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات من 4⋅1014 إلى 8⋅1014 هرتز (الضوء المرئي)؛ يحدد تردد الاهتزاز لون الضوء المرصود. يدرك المحلل السمعي البشري الموجات الصوتية بترددات من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز. لدى الحيوانات المختلفة نطاقات تردد مختلفة من الحساسية للاهتزازات البصرية والصوتية.

يتم التعبير عن نسب ترددات الاهتزازات الصوتية باستخدام الفواصل الموسيقية، مثل الأوكتاف والخامس والثالث وما إلى ذلك. الفاصل الزمني بمقدار أوكتاف واحد بين ترددات الأصوات يعني أن هذه الترددات تختلف بمقدار مرتين، الفاصل الزمني للخامس المثالي يعني نسبة الترددات 3 ⁄ 2 . بالإضافة إلى ذلك، لوصف فترات التردد، يتم استخدام العقد - الفاصل الزمني بين الترددات التي تختلف بعامل 10. وبالتالي، فإن نطاق حساسية الصوت البشري هو 3 عقود (20 هرتز - 20000 هرتز). لقياس نسبة الترددات الصوتية القريبة جدًا، يتم استخدام وحدات مثل السنت (نسبة التردد 2 1/1200) والملي أوكتاف (نسبة التردد 2 1/1000).

يوتيوب الموسوعي

1 / 5

✪ ما هو الفرق بين الجهد والتيار

✪ أسطورة 20 هرتز و 20 كيلو هرتز. لماذا هذا النطاق؟

✪ إصلاح الحمض النووي بتردد 432 هرتز، وتطهير الشاكرا والهالة. إيقاعات متزامنة.

✪ تردد الطاقة والاهتزاز - ساحة لعب جديدة للعقل.

✪ كيفية زيادة تردد اهتزازات جسمك في 10 دقائق الشفاء بالاهتزازات شفاء ثيتا بالعسل

ترجمات

التردد اللحظي وترددات المكونات الطيفية

تتميز الإشارة الدورية بتردد لحظي، وهو (حتى معامل) معدل تغير الطور، ولكن يمكن تمثيل نفس الإشارة كمجموع المكونات الطيفية التوافقية التي لها تردداتها (الثابتة) الخاصة بها. تختلف خصائص التردد اللحظي وتردد المكون الطيفي.

التردد الدوري

إذا تم استخدام وحدة التردد الزاوي كدرجات في الثانية، فإن العلاقة مع التردد العادي ستكون كما يلي: ω = 360°ν.

عدديًا، التردد الدوري يساوي عدد الدورات (التذبذبات، الدورات) في 2π ثانية. إن إدخال التردد الدوري (في بعده الرئيسي - راديان في الثانية) يجعل من الممكن تبسيط العديد من الصيغ في الفيزياء النظرية والإلكترونيات. وبالتالي، فإن تردد الرنين الدوري لدائرة LC التذبذبية يساوي ω L C = 1 / L C , (\displaystyle \omega _(LC)=1/(\sqrt (LC)),)في حين أن تردد الرنين المعتاد ν L C = 1 / (2 π L C) .(\displaystyle \nu _(LC)=1/(2\pi (\sqrt (LC))).)

وفي الوقت نفسه، يصبح عدد من الصيغ الأخرى أكثر تعقيدا. كان الاعتبار الحاسم لصالح التردد الدوري هو أن العوامل 2π و1/(2π)، التي تظهر في العديد من الصيغ عند استخدام الراديان لقياس الزوايا والأطوار، تختفي عند تقديم التردد الدوري.

في الميكانيكا، عند النظر في الحركة الدورانية، فإن نظير التردد الدوري هو السرعة الزاوية.

معدل الحدث المنفصل تكرار الأحداث المنفصلة (تردد النبضة) هو كمية فيزيائية تساوي عدد الأحداث المنفصلة التي تحدث في وحدة زمنية. وحدة تكرار الأحداث المنفصلة هي الثانية إلى القوة الأولى ناقصًا (التسمية الروسية:ق -1 ; دولي:ق−1

). التردد 1 s −1 يساوي تكرار الأحداث المنفصلة التي يقع فيها حدث واحد خلال 1 s.

سرعة الدوران تكرار الأحداث المنفصلة (تردد النبضة) هو كمية فيزيائية تساوي عدد الأحداث المنفصلة التي تحدث في وحدة زمنية. وحدة تكرار الأحداث المنفصلة هي الثانية إلى القوة الأولى ناقصًا (التسمية الروسية:, ; دولي:تردد الدوران هو كمية فيزيائية تساوي عدد الثورات الكاملة لكل وحدة زمنية. وحدة سرعة الدوران هي الثانية ناقص القوة الأولى (

)، عدد الدورات في الثانية. الوحدات المستخدمة غالبًا هي عدد الدورات في الدقيقة، وعدد الدورات في الساعة، وما إلى ذلك.

كميات أخرى تتعلق بالتردد

وحدات القياس وحدة القياس في النظام الدولي للوحدات هي الهرتز. تم تقديم الوحدة في الأصل في عام 1930 من قبل اللجنة الكهروتقنية الدولية، وفي عام 1960 تم اعتمادها للاستخدام العام من قبل المؤتمر العام الحادي عشر للأوزان والمقاييس كوحدة النظام الدولي للوحدات. في السابق، تم استخدام وحدة التردددورة في الثانية

(دورة واحدة في الثانية = 1 هرتز) ومشتقاتها (كيلو دورة في الثانية، ميجا دورة في الثانية، كيلو ميجا دورة في الثانية، تساوي كيلو هرتز، ميجا هرتز، جيجا هرتز، على التوالي).

لقياس التردد، يتم استخدام أنواع مختلفة من أجهزة قياس التردد، بما في ذلك: لقياس تردد النبضات - العد الإلكتروني والمكثف، لتحديد ترددات المكونات الطيفية - أجهزة قياس التردد الرنانة والمتغايرة، وكذلك محللات الطيف. لإعادة إنتاج التردد بدقة معينة، يتم استخدام مقاييس مختلفة - معايير التردد (دقة عالية)، ومُركبات التردد، ومولدات الإشارة، وما إلى ذلك. وتتم مقارنة الترددات بمقارن التردد أو باستخدام راسم الذبذبات باستخدام أرقام ليساجوس.

المعايير

تُستخدم معايير التردد الوطنية للتحقق من أدوات قياس التردد. في روسيا، تشمل معايير التردد الوطنية ما يلي:

يقع المعيار الأساسي للولاية لوحدات الوقت والتردد والمقياس الزمني الوطني GET 1-98 في VNIIFTRI.
المعيار الثانوي لوحدة الزمن والتردد VET 1-10-82- يقع في سنيم (نوفوسيبيرسك).

الحسابات

يتم حساب تكرار الحدث المتكرر من خلال الأخذ في الاعتبار عدد تكرارات هذا الحدث خلال فترة زمنية معينة. يتم تقسيم المبلغ الناتج على مدة الفترة الزمنية المقابلة. على سبيل المثال، إذا حدث 71 حدثًا متجانسًا خلال 15 ثانية، فسيكون التكرار

ν = 71 15 ثانية ≈ 4.7 هرتز (\displaystyle \nu =(\frac (71)(15\,(\mbox(s))))\حوالي 4.7\,(\mbox(هرتز)))

إذا كان عدد العينات التي تم الحصول عليها صغيرا، فإن الأسلوب الأكثر دقة هو قياس الفاصل الزمني لعدد معين من تكرارات الحدث المعني، بدلا من العثور على عدد الأحداث خلال فترة زمنية معينة. يؤدي استخدام الطريقة الأخيرة إلى حدوث خطأ عشوائي بين القراءتين الصفرية والأولى، بمتوسط نصف قراءة؛ يمكن أن يؤدي هذا إلى خطأ متوسط في التردد المحسوب Δν = 1/(2 تم) أو خطأ نسبي Δ ν /ν = 1/(2ضدتم ) ، أينتم هو الفاصل الزمني، وv هو التردد المقاس. ويقل الخطأ مع زيادة التردد، لذا تكون هذه المشكلة أكثر أهمية عند الترددات المنخفضة، حيث يكون عدد العيناتن عدد قليل.

طرق القياس

طريقة اصطرابية

يعد استخدام جهاز خاص - الومض - إحدى الطرق المبكرة تاريخيًا لقياس سرعة الدوران أو اهتزاز الأجسام المختلفة. تستخدم عملية القياس مصدر ضوء اصطرابي (عادةً ما يكون مصباحًا ساطعًا ينتج ومضات قصيرة من الضوء بشكل دوري)، ويتم ضبط تردده باستخدام دائرة توقيت تمت معايرتها مسبقًا. يتم توجيه مصدر الضوء نحو جسم دوار، ثم يتغير تردد الومضات تدريجيًا. عندما يتم مساواة تردد الومضات مع تردد دوران الجسم أو اهتزازه، يكون لدى الأخير الوقت الكافي لإكمال دورة تذبذبية كاملة والعودة إلى موضعه الأصلي في الفترة الفاصلة بين ومضتين، بحيث يتم إضاءته بواسطة مصباح قوي ، سيظهر هذا الكائن بلا حراك. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لها عيب: إذا كانت سرعة دوران الكائن ( س) لا يساوي تردد القوية ( ذ) ، ولكنه يتناسب معها بمعامل عدد صحيح (2 س , 3سوما إلى ذلك)، فإن الكائن سيظل يبدو بلا حراك عند إضاءته.

تُستخدم الطريقة الاصطرابية أيضًا لضبط سرعة الدوران (التذبذبات). وفي هذه الحالة يكون تردد الومضات ثابتا، ويتغير تردد الحركة الدورية للجسم حتى يبدأ في الظهور بلا حراك.

طريقة الضرب

كل هذه الموجات، من أدنى ترددات موجات الراديو إلى أعلى ترددات أشعة جاما، هي نفسها في الأساس، وتسمى جميعها بالإشعاع الكهرومغناطيسي. وكلها تنتشر في الفراغ بسرعة الضوء.

خاصية أخرى للموجات الكهرومغناطيسية هي الطول الموجي. يتناسب الطول الموجي عكسيا مع التردد، وبالتالي فإن الموجات الكهرومغناطيسية ذات التردد الأعلى لها طول موجي أقصر، والعكس صحيح. في الفراغ الطول الموجي

λ = ج / ν , (\displaystyle \lambda =c/\nu ,)

أين مع- سرعة الضوء في الفراغ . في بيئة تكون فيها سرعة المرحلة لانتشار الموجة الكهرومغناطيسية ج′ تختلف عن سرعة الضوء في الفراغ ( ج′ = ج / ن، أين ن- معامل الانكسار)، وستكون العلاقة بين الطول الموجي والتردد كما يلي:

α = ج ن ν .

(\displaystyle \lambda =(\frac (c)(n\nu )).) من الخصائص الأخرى المستخدمة بشكل متكرر للموجة هو رقم الموجة (التردد المكاني)، الذي يساوي عدد الموجات التي تناسب كل وحدة طول:ك من الخصائص الأخرى المستخدمة بشكل متكرر للموجة هو رقم الموجة (التردد المكاني)، الذي يساوي عدد الموجات التي تناسب كل وحدة طول:= 1/ . في بعض الأحيان يتم استخدام هذه الكمية بمعامل 2π، قياسا على التردد العادي والدائري

الصورة = 2π/π. في حالة وجود موجة كهرومغناطيسية في وسط ما ك ث = 2 π / lect = 2 π n ν c = n ω c .

(\displaystyle k_(s)=2\pi /\lambda =(\frac (2\pi n\nu )(c))=(\frac (n\omega )(c)).)

صوت تعتمد خصائص الصوت (الاهتزازات الميكانيكية المرنة للوسط) على التردد. يمكن للإنسان أن يسمع اهتزازات بترددات تتراوح من 20 هرتز يقع ضمن نطاق النوتة 50 هرتز . في أمريكا الشمالية (الولايات المتحدة الأمريكية، كندا، المكسيك)، والوسطى وبعض دول الجزء الشمالي من أمريكا الجنوبية (البرازيل، فنزويلا، كولومبيا، البيرو)، وكذلك في بعض الدول الآسيوية (جنوب غرب اليابان، كوريا الجنوبية، المملكة العربية السعودية، الفلبين وتايوان) يستخدم تردد 60 هرتز. راجع معايير الموصلات والفولتية والترددات في مختلف البلدان. تعمل جميع الأجهزة الكهربائية المنزلية تقريبًا بشكل جيد على قدم المساواة في الشبكات ذات التردد 50 و60 هرتز، بشرط أن يكون جهد الشبكة هو نفسه. في نهاية القرن التاسع عشر - النصف الأول من القرن العشرين، قبل التوحيد القياسي، تم استخدام الترددات من 16 في مختلف الشبكات المعزولة

، على الرغم من أنه يزيد من الخسائر عند الإرسال عبر مسافات طويلة - بسبب خسائر السعة، وزيادة التفاعل الاستقرائي للخط والخسائر على إحدى خصائص العملية الدورية، تساوي عدد الدورات الكاملة للعملية المنجزة في وحدة زمنية. الرموز القياسية في الصيغ هي أو أو. وحدة التردد في النظام الدولي للوحدات (SI) هي بشكل عام الهرتز (, هرتزهرتز

). ويسمى مقلوب التردد الفترة. يعد التردد، مثل الوقت، واحدًا من أكثر الكميات الفيزيائية التي يتم قياسها بدقة: تصل إلى دقة نسبية تبلغ 10 −17.

التردد الدوري

في الميكانيكا، عند النظر في الحركة الدورانية، فإن نظير التردد الدوري هو السرعة الزاوية.

تُعرف العمليات الدورية في الطبيعة بترددات تتراوح من ~10 −16 هرتز (تردد ثورة الشمس حول مركز المجرة) إلى ~10 35 هرتز (تردد تذبذبات المجال المميزة للأشعة الكونية عالية الطاقة). تكرار الأحداث المنفصلة (تردد النبضة) هو كمية فيزيائية تساوي عدد الأحداث المنفصلة التي تحدث في وحدة زمنية. وحدة تكرار الأحداث المنفصلة هي الثانية إلى القوة الأولى ناقصًا (التسمية الروسية:, ; دولي:تكرار الأحداث المنفصلة (تردد النبضة) هو كمية فيزيائية تساوي عدد الأحداث المنفصلة التي تحدث في وحدة زمنية. وحدة تكرار الأحداث المنفصلة هي الثانية أس ناقص الأول (

). التردد 1 s −1 يساوي تكرار الأحداث المنفصلة التي يقع فيها حدث واحد خلال 1 s.

)، عدد الدورات في الثانية. الوحدات المستخدمة غالبًا هي عدد الدورات في الدقيقة، وعدد الدورات في الساعة، وما إلى ذلك.

(دورة واحدة في الثانية = 1 هرتز) ومشتقاتها (كيلو دورة في الثانية، ميجا دورة في الثانية، كيلو ميجا دورة في الثانية، تساوي كيلو هرتز، ميجا هرتز، جيجا هرتز، على التوالي).

)، ولكن في الممارسة العملية عادة ما يستخدم الهرتز للتعبير عن تردد النبض.

القياسات
لقياس التردد، يتم استخدام أنواع مختلفة من أجهزة قياس التردد، بما في ذلك: لقياس تردد النبضات - العد الإلكتروني والمكثف، لتحديد ترددات المكونات الطيفية - أجهزة قياس التردد الرنانة والمتغايرة، وكذلك محللات الطيف.
تتم مقارنة الترددات باستخدام مقارن الترددات أو باستخدام راسم الذبذبات باستخدام أنماط ليساجوس.

المعايير

المعيار الأساسي للدولة لوحدات الوقت والتردد والمقياس الزمني الوطني GET 1-98 - الموجود في VNIIFTRI
المعيار الثانوي لوحدة الزمن والتردد VET 1-10-82- يقع في سنيم (نوفوسيبيرسك)

انظر أيضا

ملحوظات

الأدب

فينك ل.م. الإشارات والتداخل والأخطاء... - م: الراديو والاتصالات، 1984
وحدات الكميات الفيزيائية. Burdun G. D., Bazakutsa V. A. - خاركوف: مدرسة فيشا،
دليل الفيزياء. Yavorsky B. M.، Detlaf A. A. - M.: العلوم،

روابط

مؤسسة ويكيميديا.

2010.:

المرادفات
إذن

الفيزياء الكيميائية

انظر ما هو "التردد" في القواميس الأخرى:تكرار - (1) عدد تكرارات الظاهرة الدورية لكل وحدة زمنية؛ (2) التردد الجانبي للقناة، أكبر أو أقل من التردد الحامل لمولد التردد العالي، ويحدث عندما (انظر)؛ (3) عدد الدورات قيمة تساوي نسبة عدد الدورات... ...

موسوعة البوليتكنيك الكبيرةتكرار - تردد البلازما الأيونية - تردد التذبذبات الكهروستاتيكية التي يمكن ملاحظتها في البلازما التي تتجاوز درجة حرارة إلكترونها درجة حرارة الأيونات بشكل ملحوظ؛ ويعتمد هذا التردد على تركيز وشحنة وكتلة أيونات البلازما .... ...

انظر ما هو "التردد" في القواميس الأخرى:مصطلحات الطاقة النووية - التردد، الترددات، الجمع. (خاص) ترددات، ترددات، نساء. (كتاب). 1. وحدات فقط مشتت اسم بشكل متكرر. تواتر الحالات. تردد الإيقاع. زيادة معدل ضربات القلب. التردد الحالي. 2. كمية تعبر عن درجة أو أخرى من الحركة المتكررة...

قاموس أوشاكوف التوضيحيتكرار - س؛ الترددات. و. 1. إلى متكرر (رقم واحد). مراقبة وتيرة تكرار الحركات. الجزء المطلوب من زراعة البطاطس. انتبه لمعدل نبضك. 2. عدد تكرارات الحركات المتطابقة والتذبذبات في أي اتجاه. وحدة الزمن. ساعات من دوران العجلة. ح...

انظر ما هو "التردد" في القواميس الأخرى:القاموس الموسوعي

قاموس أوشاكوف التوضيحي- (التكرار) عدد الفترات في الثانية. التردد هو مقلوب فترة التذبذب. على سبيل المثال إذا كان تردد التيار المتردد f = 50 ذبذبة في الثانية. (50 ن)، ثم الفترة T = 1/50 ثانية. يتم قياس التردد بالهرتز. عند توصيف الإشعاع... ... القاموس البحري - قاموس الاهتزاز التوافقي للمرادفات الروسية. اسم التردد كثافة الكثافة (حول الغطاء النباتي)) قاموس المرادفات الروسية. السياق 5.0 المعلوماتية. 2012…

قاموس أوشاكوف التوضيحيقاموس المرادفات - حدوث حدث عشوائي هو النسبة m/n لعدد مرات حدوث هذا الحدث في تسلسل معين من الاختبارات (حدوثه) إلى العدد الإجمالي n للاختبارات. يستخدم مصطلح التردد أيضًا ليعني الحدوث. في كتاب قديم......

موسوعة البوليتكنيك الكبيرة- التذبذبات، عدد الفترات (الدورات) الكاملة للعملية التذبذبية التي تحدث لكل وحدة زمنية. وحدة التردد هي الهرتز (هرتز)، وهو ما يعادل دورة كاملة واحدة في ثانية واحدة. التردد f=1/T حيث T هي فترة التذبذب ولكن في كثير من الأحيان... ... القاموس الموسوعي المصور

الإشعاع الكهرومغناطيسي موجود تمامًا طوال حياة كوننا. ولعبت دورا رئيسيا في تطور الحياة على الأرض. في الواقع، هذا الاضطراب هو حالة المجال الكهرومغناطيسي الموزع في الفضاء.

خصائص الإشعاع الكهرومغناطيسي

يتم وصف أي موجة كهرومغناطيسية باستخدام ثلاث خصائص.

1. التردد.

2. الاستقطاب.

الاستقطاب- إحدى سمات الموجة الرئيسية. يصف التباين العرضي للموجات الكهرومغناطيسية. يعتبر الإشعاع مستقطبًا عندما تحدث جميع تذبذبات الموجات في نفس المستوى.

يتم استخدام هذه الظاهرة بنشاط في الممارسة العملية. على سبيل المثال، في دور السينما عند عرض أفلام ثلاثية الأبعاد.

باستخدام الاستقطاب، تقوم نظارات IMAX بفصل الصورة المخصصة للعيون المختلفة.

موسوعة البوليتكنيك الكبيرة- عدد قمم الموجات التي تمر أمام الراصد (في هذه الحالة الكاشف) في ثانية واحدة. يتم قياسه بالهرتز.

الطول الموجي- مسافة محددة بين أقرب نقاط الإشعاع الكهرومغناطيسي التي تحدث تذبذباتها في نفس المرحلة.

يمكن أن ينتشر الإشعاع الكهرومغناطيسي في أي وسيلة تقريبًا: من المادة الكثيفة إلى الفراغ.

وتبلغ سرعة انتشاره في الفراغ 300 ألف كيلومتر في الثانية.

لمشاهدة فيديو مثير للاهتمام حول طبيعة وخصائص الموجات الكهرومغناطيسية، شاهد الفيديو أدناه:

أنواع الموجات الكهرومغناطيسية

يتم تقسيم كل الإشعاع الكهرومغناطيسي على التردد.

1. موجات الراديو.هناك قصيرة، قصيرة جدا، طويلة جدا، طويلة، متوسطة.

ويتراوح طول موجات الراديو من 10 كم إلى 1 ملم، ومن 30 كيلو هرتز إلى 300 جيجا هرتز.

يمكن أن تكون مصادرها نشاطًا بشريًا وظواهر جوية طبيعية مختلفة.

2. . يتراوح الطول الموجي من 1 ملم إلى 780 نانومتر، ويمكن أن يصل إلى 429 هرتز. يُطلق على الأشعة تحت الحمراء أيضًا اسم الإشعاع الحراري. أساس كل الحياة على كوكبنا.

3. الضوء المرئي.الطول 400 - 760/780 نانومتر. وبناء على ذلك، فإنه يتقلب بين 790-385 تيراهيرتز. وهذا يشمل كامل نطاق الإشعاع الذي يمكن رؤيته بالعين البشرية.

4. . الطول الموجي أقصر من الأشعة تحت الحمراء.

يمكن أن يصل إلى 10 نانومتر. هذه الموجات كبيرة جدًا - حوالي 3x10^16 هرتز.

5. الأشعة السينية. موجات 6x10^19 هرتز، وطولها حوالي 10 نانومتر - 5 مساءً.

6. موجات جاما.ويشمل ذلك أي إشعاع أكبر من الأشعة السينية، ويكون طوله أقصر. مصدر هذه الموجات الكهرومغناطيسية هو العمليات النووية الكونية.

نطاق التطبيق

في مكان ما منذ نهاية القرن التاسع عشر، ارتبط كل التقدم البشري بالاستخدام العملي للموجات الكهرومغناطيسية.

أول شيء يستحق الذكر هو الاتصالات اللاسلكية. لقد أتاح للناس الفرصة للتواصل، حتى لو كانوا بعيدين عن بعضهم البعض.

يعد البث عبر الأقمار الصناعية والاتصالات السلكية واللاسلكية بمثابة تطور إضافي للاتصالات الراديوية البدائية.

هذه التقنيات هي التي شكلت الصورة المعلوماتية للمجتمع الحديث.

يجب اعتبار مصادر الإشعاع الكهرومغناطيسي منشآت صناعية كبيرة وخطوط كهرباء مختلفة.

تستخدم الموجات الكهرومغناطيسية بنشاط في الشؤون العسكرية (الرادارات والأجهزة الكهربائية المعقدة). كما أن الطب لا يستطيع الاستغناء عن استخدامها. يمكن استخدام الأشعة تحت الحمراء لعلاج العديد من الأمراض.

تساعد الأشعة السينية في تحديد الأضرار التي لحقت بالأنسجة الداخلية للشخص.

يتم استخدام الليزر لإجراء عدد من العمليات التي تتطلب دقة بالغة.

من الصعب المبالغة في تقدير أهمية الإشعاع الكهرومغناطيسي في الحياة العملية للإنسان.

فيديو سوفيتي عن المجال الكهرومغناطيسي:

التأثير السلبي المحتمل على البشر

على الرغم من كونها مفيدة، إلا أن المصادر القوية للإشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن تسبب أعراضًا مثل:

تعب؛

صداع؛

غثيان.

يؤدي التعرض المفرط لأنواع معينة من الموجات إلى تلف الأعضاء الداخلية والجهاز العصبي المركزي والدماغ. التغييرات في النفس البشرية ممكنة.

فيديو مثير للاهتمام حول تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على البشر:

لتجنب مثل هذه العواقب، لدى جميع دول العالم تقريبًا معايير تحكم السلامة الكهرومغناطيسية. كل نوع من الإشعاع له وثائقه التنظيمية الخاصة (المعايير الصحية ومعايير السلامة من الإشعاع). ولم تتم دراسة تأثير الموجات الكهرومغناطيسية على البشر بشكل كامل، لذا توصي منظمة الصحة العالمية بتقليل التعرض لها.

يتم توفير راحة الحياة من خلال الأجهزة والمنشآت المختلفة التي تبث موجات تؤثر على الصحة بتركيزات عالية. ولذلك يجب على كل شخص أن يعرف كيفية قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي حتى يحمي نفسه من التأثيرات السلبية.

تعريف المفهوم

يتم تعريف الإشعاع الكهرومغناطيسي على أنه حالة متغيرة للمجال الكهرومغناطيسي. وهي تتولد من حركة الشحنات الكهربائية وهي قادرة على التأثير على شخص بعيد عن المصدر، فيقل تأثيرها مع زيادة المسافة.

يتكون الإشعاع من موجات تنقسم إلى الأنواع التالية:

انبعاث الراديو
الأشعة تحت الحمراء.
تيراهيرتز.
الأشعة فوق البنفسجية.
الضوء المرئي
الأشعة السينية.

أي مساحة تتعرض لترددات وأطوال موجية واستقطاب مختلفة. في هذه الحالة، يمكن أن يكون للإشعاع تأثير سلبي على تشغيل الأجهزة الكهربائية والكائنات الحية.

العلامة الأولى لزيادة مستوى الإشعاع الكهرومغناطيسي في شقة أو مبنى صناعي هي التشغيل غير الصحيح للأجهزة المنزلية (أعطالها وأعطالها)، والتداخل عند إعادة إنتاج الصور والأصوات على التلفزيون، والتشغيل غير السليم لأجهزة الكمبيوتر الشخصية، والتداخل في الاتصالات الراديوية.

ما مدى ضرر الإشعاع الكهرومغناطيسي؟

يعتمد جسم الإنسان والحيوانات الأليفة على الظروف البيئية. يواجه الشخص كل يوم تشغيل العديد من الأجهزة التي يمكن أن تؤثر على الخلفية الكهرومغناطيسية. عند مستويات مرتفعة من هذه الخلفية، يجب اتخاذ تدابير وقائية.

يمكن لأي شخص في الغرفة أن يتأثر سلبًا بالأسلاك الكهربائية والأجهزة الكهربائية وخطوط الكهرباء القريبة ومحطات المحولات الفرعية ومحطات البث التلفزيوني والإذاعي. يمكن أن يحدث تأثير أكبر بسبب السجلات الطبية الإلكترونية التي لها معدلات عالية عندما تكون على مسافة قريبة.

التعرض للمصادر التي تولد الإشعاع له تأثير ضار على:

القلب والأوعية الدموية.
الجهاز المناعي؛
والصحة الجنسية للإناث والذكور؛
الجهاز العصبي والغدد الصماء.

زيادة الخلفية الكهرومغناطيسية تسبب التعب في الجسم، وتسبب أمراض الدم والأورام الخبيثة.ولذلك، يجب على كل شخص أن يعرف كيفية قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي.

مثال على الخلفية الكهرومغناطيسية

يمكنك أن تتخيل بوضوح مستوى الإشعاع الكهرومغناطيسي باستخدام المثال التالي. لهذا الغرض، المساحة الداخلية للمكتب مناسبة، حيث توجد الأجهزة التالية: جهاز كمبيوتر شخصي مزود بـ WI-FI، هاتف خلوي، جهاز توجيه WI-FI، جهاز Yota WiMax، فرن ميكروويف، منزل معجب.

يولد كل جهاز إشعاعًا كهرومغناطيسيًا. عندما تتغير حالة الجهاز، فإنه يتغير أيضًا. سيُظهر جهاز قياس ATT-2592 الحد الأقصى للأرقام عندما يعمل الجهاز ويقع بجوار جهاز القياس. وبناء على ذلك، سيكون الحد الأدنى لجهاز مغلق يقع على مسافة بعيدة وينبعث منه إشعاع بعيدا عن العداد.

على سبيل المثال، سيكون أعلى جهد للإشعاع الكهربائي الموجود بالقرب من عداد الهاتف الخليوي مع جهاز استشعار موجه نحو الهوائي 24.52 فولت/م، مع مستشعر متعدد الاتجاهات - 11.44 فولت/م. إذا كان جهاز الإرسال على بعد 0.3 متر من المستشعر وتم تحويل الهوائي إلى الجانب، فإن أعلى قيمة للجهد ستكون 10.65 فولت/متر. يوضح المثال بوضوح كيف يمكن تقليل الخلفية الكهرومغناطيسية.

تعليمات قياس الإشعاع اليدوي

من أجل قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي في الشقة، تحتاج أولا إلى إعداد الأدوات والأدوات اللازمة. للعمل، ستحتاج إلى مفك براغي مزود بمؤشر، وجهاز استقبال راديو بسيط، ومحلل محمول لقياس الإشعاع.

تتضمن عملية قياس الإشعاع باستخدام جهاز الاستقبال الخطوات التالية:

اسحب الهوائي من جهاز الاستقبال وقم بربط حلقة سلكية بقطر 40 سم به.
قم بضبط الراديو على تردد فارغ.
تجول ببطء في جميع أنحاء الغرفة، واستمع إلى أصوات جهاز الاستقبال.
استنتج أن المكان الذي تُسمع فيه الأصوات المميزة هو مصدر للإشعاع.

يمكن إجراء قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي بصريًا باستخدام مفك براغي مزود بمصباح LED. يمكنك شرائه في المتجر. إذا قمت بتقريب الجهاز من الجهاز قيد التشغيل، فسيضيء المؤشر باللون الأحمر، وستشير شدته إلى قوة الإشعاع. لن تسمح لك هذه الطرق بتحديد الإشعاع بالأرقام.

التشخيص بجهاز خاص

سيساعدك جهاز خاص – محلل محمول – على قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي بالأرقام. يعمل بترددات مختلفة ويسمح لك بالتقاط مستوى قوة المجال الكهرومغناطيسي. الجهاز متاح لموظفي خدمات الإشراف الصحي والوبائي الحكومية ومنظمات حماية العمال وإصدار الشهادات.

يتم ضبط مقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي هذا على وضع التردد المطلوب. ثم يتم اختيار وحدات القياس. يمكن أن تكون فولت/متر أو ميكروواط/سم². يقوم الجهاز بمراقبة التردد المحدد، ويتم عرض النتائج على الكمبيوتر.

وصف الجهاز

هناك العديد من الأدوات التي يتم من خلالها قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي. الحل الأمثل هو مقياس مستوى الإشعاع الكهرومغناطيسي ATT-2592. الجهاز محمول، يحتوي على حساس 3 قنوات، شاشة LCD بإضاءة خلفية، سعة الذاكرة 99 قياس، مدعوم ببطارية كرونا (9 فولت)، أبعاد 60/60/237، وزنه 200 جرام.

يتم إجراء القياسات بشكل متساوي في نطاق التردد من 50 ميجا هرتز إلى 3.5 جيجا هرتز، ويكون تردد أخذ العينات مرتين في الثانية، ويتم إيقافه تلقائيًا بعد 15 دقيقة. يتيح لك الجهاز قياس الجهد في الوحدات التالية: mV/m، V/m، μA/m، mA/m، μW/m²، mW/m²، μW/cm².

إجراء قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي

يوجد في أي غرفة خطر وجود خلفية كهرومغناطيسية زائدة. إذا كانت هذه منشأة إنتاج، فهناك مراقبة صارمة للمؤشرات. في المباني السكنية، يجب على المالك نفسه الاهتمام بكيفية قياس الإشعاع الكهرومغناطيسي وتقليل آثاره الضارة.

يمكن للمتخصصين فقط تقديم صورة دقيقة عن السجلات الطبية الإلكترونية في منزل خاص.وهم يعملون ضمن القانون وفقا للمخطط التالي. عندما تتلقى خدمة SES طلبًا مناسبًا، يذهب العمال إلى الموقع بمعدات خاصة لتقييم حالة الخلفية الكهرومغناطيسية في الغرفة.

تتيح لك الأجهزة الحصول على بيانات دقيقة، والتي تتم معالجتها بعد ذلك. في حالة الخلفية العادية، لا يتم اتخاذ أي تدابير. إذا تم المبالغة في تقدير المؤشرات، فسيتم تطوير مجموعة من التدابير التي يمكن أن تؤدي إلى انخفاض في الخلفية. بادئ ذي بدء، تم توضيح سبب هذه الحالة. قد تكون هذه أخطاء في التصميم والبناء، وانتهاك قواعد تشغيل المنشأة.

فحص الإشعاع الكهرومغناطيسي

يتكون المجال الكهرومغناطيسي من تفاعل الشحنات المتضادة للأجسام المادية مع بعضها البعض، ويتكون بجوار مصدر التوليد وينقسم إلى ثلاثة أنواع (بعيد، متوسط، قريب).

يتم حساب كمية الإشعاع الكهرومغناطيسي باستخدام مكونين: الكهربائي (فولت/متر) والمغناطيسي (تسلا). وينقسم كلاهما إلى موجات منخفضة وعالية التردد، والتي لها أصول وظروف حدوث مختلفة. المكون الثاني له تأثير ضار على الكائنات الحية.

يعد المجال الكهربائي فوق المعدل الطبيعي أمرًا نموذجيًا في الأماكن التي يتم فيها تركيب أجهزة الفاكس وأجهزة التلفزيون والطابعات والمواقد وآلات النسخ، والتي تنبعث منها موجات كهرومغناطيسية تتحرك في الفضاء.يزداد مستوى المجال المغناطيسي بالقرب من الأسلاك الكهربائية والمحولات والهوائيات، حيث ينشأ بسبب حركة التيار عبر الأسلاك.

كجزء من عمل الخدمة الصحية والوبائية في الاتحاد الروسي، تم اعتماد قانون اتحادي، على أساسه يقوم ممثلو الخدمة بفحص المباني باستخدام معدات خاصة. أهداف التفتيش هي الأجهزة الكهربائية المنزلية وأنظمة الاتصالات الراديوية ومحطات المحولات الفرعية ومنشآت الرادار وخطوط الكهرباء.

المعايير الصحية

ويضع القانون معايير للإشعاع الكهرومغناطيسي. الحد الأقصى المسموح به للمكون المغناطيسي المنبعث هو من 0.2 إلى 10 μT. يتم تسجيل مستوى متزايد من المجال المغناطيسي عندما يصل تردد الإشعاع إلى 50 هرتز. سيساعد نظام إمداد الطاقة المثبت بشكل صحيح على منع الإشعاع المغناطيسي من تجاوز القاعدة.

تحتوي معايير المجال الكهربائي على المؤشرات التالية المنصوص عليها في القانون:

المباني السكنية (حتى 0.5 كيلو فولت/م)؛
المنطقة السكنية (حتى 1 كيلو واط/م)؛
خارج المنطقة السكنية (حتى 5 كيلو فولت/م)؛
عند تقاطع خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي مع الطرق السريعة من الدرجة الأولى إلى الرابعة (حتى 10 كيلو فولت/م)؛
في المناطق غير المأهولة (حتى 20 كيلو فولت/م).

إذا انتهك المسؤولون هذه القواعد، يتم توفير المسؤولية الإدارية. هذه المؤشرات مهمة بالنسبة لسكان الصيف، حيث أن قطع الأراضي غالبا ما تقع في منطقة خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي.

من المهم جدًا أن تتذكر أن الشخص غالبًا ما يتعرض دون وعي لـ EMR، لأنه ببساطة ليس لديه القدرة على قياس مستوى الموجات المنبعثة بشكل مستقل. بالإضافة إلى ذلك، فإن القواعد مشروطة بطبيعتها، لأنه لا يزال من الضروري مراعاة الخصائص الفردية للجسم.

طرق الحماية من التعرض

في حال ثبت أن تعرض الشخص للتيار الكهربائي يتجاوز القاعدة، فمن الضروري تقليل البقاء في منطقة الخطر إلى الحد الأدنى.إن زيادة المسافة المحتملة من مصدر ضار في كثير من الحالات يجعل من الممكن تقليل التأثيرات غير المرغوب فيها على الجسم.

طريقة أخرى للحماية هي تركيب هياكل خاصة تمنع انتشار الموجات الخطيرة. لا تهمل معدات الحماية الشخصية (الأحذية، الملابس، النظارات، الأقنعة، إلخ). يتم استخدام هذه العناصر من قبل المتخصصين أثناء العمل ويمكن أن تقلل من المؤشرات الضارة.

هناك ما يسمى بالوسائل التنظيمية للحماية. يتم استخدامها من وقت لآخر فيما يتعلق بالفريق بأكمله (العمل والعيش في مناطق ذات خلفية متزايدة محتملة). وتشمل هذه الوسائل الفحوصات الطبية الروتينية والإجازات التي تساعد على حماية صحة الإنسان.

الكهرباء هي اختراع مهم للبشرية. من المستحيل أن نتخيل حياتنا بدونها اليوم. ولكن في الوقت نفسه، فإن الأشعة السينية المتولدة عند استخدام الكهرباء لتلبية احتياجات الإنسان يمكن أن يكون لها تأثير سلبي على الحياة والصحة.

طبيب أمراض الرئة، معالج، طبيب القلب، طبيب التشخيص الوظيفي. طبيب من أعلى فئة. الخبرة العملية : 9 سنوات . تخرج من معهد خاباروفسك الطبي الحكومي، الإقامة السريرية في العلاج. أقوم بتشخيص وعلاج والوقاية من أمراض الأعضاء الداخلية، وكذلك إجراء الفحوصات الطبية. أعالج أمراض الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي والجهاز القلبي الوعائي.

وزارة العامة والمهنية

التعليم في الاتحاد الروسي.

معهد أورسك الإنساني التكنولوجي

قسم الفيزياء العامة.

عمل الدورة

قياسات معلمات الموجات الكهرومغناطيسية عند الترددات الفائقة.

أكملها: طالب كلية الفيزياء والرياضيات المجموعة 4ب

بيسونوف بافيل الكسندروفيتش .

المشرف العلمي : دكتوراه . ن. أستاذ مشارك أبراموف سيرجي ميخائيلوفيتش .

أورسك. 1998

1. المفاهيم الأساسية 3

2. §1. قياس الطاقة 3

3. 1. معلومات عامة 3

4. 2. أجهزة قياس الطاقة الحرارية 3

5. §2. قياس التردد 8

6. 1. الخصائص الرئيسية لأجهزة قياس التردد 8

7. 2. أجهزة قياس تردد الرنين 8

8. 3. متر التردد الهجين 13

9. §3. قياس المعاوقة 15

10. 1. معلومات عامة 15

11. 2. متر مقاومة الاستقطاب 51

12. 3. SWR البانورامية وعدادات المقاومة 17

المفاهيم الأساسية

في نطاق الميكروويف، كقاعدة عامة، يتم قياس الطاقة والتردد والمقاومة للأجهزة. ومن المهم أيضًا قياسات انزياح الطور، وشدة المجال، وعامل الجودة، وتوهين قدرة الموجة، وطيف التردد والسعة، وما إلى ذلك. ولتحديد هذه الكميات على نطاقات واسعة من تباينها، من الضروري استخدام طرق وأدوات قياس راديوية مختلفة.

هناك قياسات مباشرة وغير مباشرة. تُستخدم القياسات المباشرة في الحالات التي يمكن فيها مقارنة الكمية المقاسة مباشرةً بمقياس أو يمكن قياسها بأدوات تمت معايرتها بوحدات مختارة. يتم إجراء القياسات المباشرة إما بطريقة التقييم المباشر، عندما يتم تحديد القيمة المقاسة من خلال قراءات أداة معايرة، أو بطريقة المقارنة، عندما يتم تحديد القيمة المقاسة من خلال مقارنتها بمقياس قيمة معينة. تتكون القياسات غير المباشرة من استبدال قياسات كمية معينة بأخرى تتعلق بالعلاقة المعروفة المطلوبة.

الخصائص الرئيسية لأجهزة القياس الراديوي هي: مدى القيم المقاسة؛ نطاق التردد الذي يمكن استخدام الجهاز فيه؛ الحساسية للمعلمة المقاسة، وهي نسبة الزيادة في قراءات الجهاز إلى الزيادة في القيمة المقاسة التي تسببت في ذلك؛ الدقة، والتي يتم تعريفها على أنها الحد الأدنى للفرق بين قيمتين تم قياسهما يمكن للجهاز التمييز بينهما؛ خطأ؛ استهلاك الطاقة.

§1. قياس القوة.

1. معلومات عامة

تختلف مستويات الطاقة المراد قياسها بأكثر من عشرين مرة من حيث الحجم. وبطبيعة الحال، فإن الأساليب والأدوات المستخدمة لمثل هذه القياسات متنوعة للغاية. يعتمد مبدأ التشغيل للغالبية العظمى من عدادات طاقة الموجات الدقيقة، والتي تسمى مقاييس الواط، على قياس التغيرات في درجة الحرارة أو مقاومة العناصر التي تتبدد فيها طاقة التذبذبات الكهرومغناطيسية قيد الدراسة. تشمل الأدوات المعتمدة على هذه الظاهرة أجهزة قياس الطاقة الحرارية والثرمستور. أصبحت مقاييس الواط التي تستخدم الظواهر الدافعة (القوى الكهروميكانيكية) ومقاييس الواط التي تعمل على تأثير هول منتشرة على نطاق واسع. خصوصية الأول منهم هو إمكانية قياسات الطاقة المطلقة، والثانية - قياس الطاقة بغض النظر عن تنسيق مسار الترددات اللاسلكية.

بناءً على طريقة التضمين في مسار الإرسال، يتم تقسيم مقاييس الواط إلى نوع الإرسال ونوع الامتصاص. مقياس الواط من النوع المرسل عبارة عن جهاز ذو أربعة أطراف يتم فيه امتصاص جزء صغير فقط من الطاقة الإجمالية. يتم توصيل مقياس الواط من نوع الامتصاص، وهو عبارة عن شبكة ذات طرفين، في نهاية خط النقل، ومن الناحية المثالية، يتم امتصاص كل قوة الموجة الساقطة فيه. غالبًا ما يعتمد مقياس الواط من النوع المنقول على مقياس من نوع الامتصاص متصل بالمسار من خلال قارنة التوصيل الاتجاهية.

2. أجهزة قياس الطاقة الحرارية

تعتمد طرق قياس السعرات الحرارية لقياس الطاقة على تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية إلى طاقة حرارية في مقاومة الحمل، والتي تعد جزءًا لا يتجزأ من المقياس. يتم تحديد كمية الحرارة المتولدة من خلال التغيرات في درجات الحرارة في الحمل أو في البيئة التي يتم نقل الحرارة إليها. هناك مسعرات حرارية ثابتة (ثابتة الحرارة) ومسعرات تدفق (غير ثابتة الحرارة). في الأول، يتم تبديد طاقة الميكروويف في حمل معزول حراريًا، وفي الثاني، يتم توفير تدفق مستمر للسائل المسعري. تسمح لك أجهزة قياس السعرات الحرارية بقياس الطاقة من بضعة ملي واط إلى مئات الكيلو واط. تقيس المسعرات الثابتة مستويات الطاقة المنخفضة والمتوسطة، بينما تقيس مسعرات التدفق مستويات الطاقة المتوسطة والعالية.

حالة التوازن الحراري في الحمل المسعري لها الشكل

حيث P هي قدرة الميكروويف المتبددة في الحمل؛ تو تي 0- الحمل ودرجة الحرارة المحيطة، على التوالي؛ مع , م- السعة الحرارية النوعية وكتلة الجسم المسعر؛ من الخصائص الأخرى المستخدمة بشكل متكرر للموجة هو رقم الموجة (التردد المكاني)، الذي يساوي عدد الموجات التي تناسب كل وحدة طول:-معامل التبديد الحراري. يتم تمثيل حل المعادلة في النموذج

(2)

أين τ =ج م / من الخصائص الأخرى المستخدمة بشكل متكرر للموجة هو رقم الموجة (التردد المكاني)، الذي يساوي عدد الموجات التي تناسب كل وحدة طول:- ثابت الزمن الحراري .

في حالة المسعر الثابت، يكون وقت القياس أقل بكثير من الثابت τ وطاقة الميكروويف وفقًا للصيغة 1 سوف:

(3،أ)

هنا يتم قياس معدل التغير في درجة الحرارة في الحمل بالدرجات s -1، م-عمل، ج- في J (درجة ز) -1، ر- في دبليو.

لو معلديه البعد كال (ز درجة) -1، ثم

(3، ب)

العناصر الرئيسية للمسعرات الثابتة هي الحمل المعزول حرارياً وجهاز قياس درجة الحرارة. من السهل حساب طاقة الموجات الميكروية الممتصة من المعدل المقاس لارتفاع درجة الحرارة والسعة الحرارية المعروفة للحمل.

تستخدم الأجهزة مجموعة متنوعة من النهايات عالية التردد المصنوعة من مادة عازلة صلبة أو سائلة، أو على شكل لوحة أو فيلم عالي المقاومة. يتم استخدام المزدوجات الحرارية ومقاييس الحرارة المختلفة لتحديد التغيرات في درجات الحرارة.

لنفكر في المسعر الثابت، حيث يتم تقليل متطلبات العزل الحراري وليس هناك حاجة لتحديد السعة الحرارية ت جملحق السعرات الحرارية (الشكل 1). 1 ). تستخدم هذه الدائرة طريقة الاستبدال. فيه لمعايرة الجهاز 4 ، قياس الزيادة في درجة الحرارة مع تبديد الطاقة المقاسة الموردة للذراع 1 ، يتم استخدام تيار مباشر معروف أو تيار منخفض التردد يتم توفيره للذراع 2. ومن المفترض أن درجة حرارة الفوهة 3 يتغير بالتساوي عند تبديد القيم المتساوية لقدرة الميكروويف والتيار المباشر. يمكن لمقاييس السعرات الحرارية الثابتة قياس قدرة عدة ملي واط مع خطأ أقل من ± 1٪.

أرز. 1

العناصر الرئيسية لمسعر التدفق هي: الحمل، حيث يتم تحويل طاقة الاهتزازات الكهرومغناطيسية إلى حرارة، ونظام تداول السوائل، ووسيلة لقياس الفرق في درجة الحرارة بين السوائل الواردة والصادرة التي تتدفق عبر الحمل. من خلال قياس هذا الفرق في درجة الحرارة عند الحالة المستقرة، يمكن حساب متوسط الطاقة باستخدام الصيغة

(4)

أين υ - معدل تدفق السائل المسعر، سم 3 ث -1؛ د- كثافة السائل، ز سم -3؛ Δ ت - فرق درجة الحرارة، ك؛ مع،كال (ز درجة) -1 .

تتميز مسعرات التدفق بنوع نظام الدوران (مفتوح ومغلق)، ونوع التسخين (المباشر وغير المباشر)، وطريقة القياس (المسعر الحقيقي والاستبدال).

في المسعرات المفتوحة، يتم استخدام الماء عادةً، والذي يدخل أولاً من شبكة إمداد المياه إلى الخزان لتثبيت الضغط، ثم إلى المسعر. في المسعرات الحرارية المغلقة، يدور السائل المسعري في نظام مغلق. يتم نفخه باستمرار بواسطة مضخة ويتم تبريده إلى درجة الحرارة المحيطة قبل إدخاله إلى المسعر مرة أخرى. في هذا النظام، بالإضافة إلى الماء المقطر، يتم استخدام محلول كلوريد الصوديوم، وخليط من الماء مع جلايكول الإيثيلين أو الجلسرين كمبردات.

مع التسخين المباشر، يتم امتصاص طاقة التردد اللاسلكي مباشرة بواسطة السائل المنتشر. مع التسخين غير المباشر، يتم استخدام السائل المتداول فقط لإزالة الحرارة من الحمل. يسمح التسخين غير المباشر بالتشغيل على نطاق أوسع من الترددات والقوى، حيث يتم فصل وظائف نقل الحرارة عن وظائف امتصاص طاقة التردد اللاسلكي ومطابقة الحمل.

أرز. 2 .

يظهر الرسم التخطيطي لطريقة قياس السعرات الحرارية الحقيقية في (الشكل 1). 2 .). تتبدد قدرة التردد اللاسلكي المقاسة في الحمل 1 وتنقل الطاقة بشكل مباشر أو غير مباشر إلى السائل المتدفق. يتم قياس الفرق في درجة الحرارة بين السائل الداخل والخارج من الحمل باستخدام الكتل الحرارية 2. يتم قياس كمية السائل المتدفق في النظام لكل وحدة زمنية بمقياس التدفق 3. وبطبيعة الحال، يجب أن يكون تدفق السائل أثناء هذه القياسات ثابتًا.

ترتبط أخطاء قياس قدرة التردد اللاسلكي في الدائرة المدروسة بعدد من العوامل. أولا وقبل كل شيء الصيغة 4 لا يأخذ في الاعتبار انتقال الحرارة الموجود بين أجزاء مختلفة من المسعر وفقدان الحرارة في حمل التردد اللاسلكي والأنابيب. يمكن لتقنيات التصميم المختلفة أن تقلل من تأثير هذه العوامل. يؤدي عدم انتظام معدل تدفق السائل المسعري وظهور فقاعات الهواء إلى حدوث خطأ في تحديد معدل تدفق السائل وتغير في قدرته الحرارية الفعالة. لتقليل هذا الخطأ، يتم استخدام مصائد فقاعات الهواء ويتم تحقيق تدفق موحد للسائل باستخدام منظم التدفق ووسائل أخرى.

تختلف دائرة القياس التي تنفذ طريقة الاستبدال عن تلك التي تم النظر فيها حيث يتم إدخال عنصر تسخين إضافي على التوالي مع حمل الميكروويف، مما يؤدي إلى تبديد طاقة مصدر التيار منخفض التردد. لاحظ أنه مع التسخين غير المباشر، يتم إدخال قوة إشارة الميكروويف وقوة التيار المنخفض التردد في نفس الحمل وتختفي الحاجة إلى عنصر تسخين إضافي.

هناك طريقتان محتملتان للقياس باستخدام طريقة الاستبدال - المعايرة والتوازن. أولها هو قياس طاقة التردد المنخفض المقدمة لعنصر التسخين حيث يكون الفرق في درجة حرارة السائل عند المدخل والمخرج هو نفسه عند تطبيق طاقة الميكروويف. باستخدام الطريقة المتوازنة، يتم أولاً تحديد اختلاف معين في درجة حرارة السائل عند توفير طاقة التردد المنخفض P 1، ثم يتم توفير طاقة التردد اللاسلكي المقاسة P، ويتم تقليل طاقة التردد المنخفض إلى هذه القيمة P 2 بحيث الفرق في درجات الحرارة يبقى كما هو. في هذه الحالة، P=P 1 -P 2.

أرز. 3 .

يمكن تجنب أخطاء القياس المرتبطة بتغير معدل تدفق السائل أثناء دورة القياس إذا كان هناك حمل 1 عند الإدخال والإخراج (الشكل 1). 3 ) وعنصر التسخين 2، يوفران مقاومات حساسة لدرجة الحرارة R 1، R 2، R 3، R 4 متصلة عبر دائرة جسر. بشرط أن تكون العناصر الحساسة لدرجة الحرارة متطابقة، سيتم ملاحظة توازن الجسر لأي معدل تدفق للسوائل. يتم إجراء القياسات بطريقة متوازنة.

يتم استخدام مسعرات التدفق المدروسة للقياسات المطلقة، في المقام الأول عند مستويات الطاقة العالية. بالاشتراك مع قارنات الاتجاه المعايرة، فإنها تعمل على معايرة عدادات الطاقة المتوسطة والمنخفضة. توجد تصميمات لمسعرات التدفق للقياسات المباشرة للقوى المتوسطة والمنخفضة. زمن القياس لا يتجاوز عدة دقائق ويمكن زيادة خطأ القياس إلى 1-2%

من بين مقاييس الواط المسعرية لقياس قوة التذبذبات المستمرة، وكذلك متوسط قوة التذبذبات المضمنة بالنبض، نلاحظ الأجهزة MZ-11A وMZ-13 وMZ-13/1، والتي تغطي نطاق القوى المقاسة من 2 كيلو واط إلى 3 ميجا واط بترددات تصل إلى 37.5 جيجا هرتز.

§2. قياس التردد

1. الخصائص الرئيسية لأجهزة قياس التردد

من أهم مهام تكنولوجيا القياس قياس تردد الاهتزازات أو طولها الموجي. يرتبط التردد بطول الموجة كما يلي: (5)

تختلف قياسات التردد والطول الموجي بطبيعتها: الأول يعتمد على قياس الزمن، والثاني يعتمد على القياس: الطول. عادة، يتم اختيار التردد باعتباره الكمية الرئيسية، لأن قيمته لا تعتمد على ظروف الانتشار، ولا يقل أهمية عن ذلك، أن هناك معايير تردد عالية الدقة يمكن مقارنة الترددات المقاسة بها.

الخصائص الرئيسية للأجهزة المستخدمة لقياس التردد والطول الموجي هي: الخطأ النسبي، والحساسية، ومدى الترددات المقاسة والموثوقية التشغيلية.

يُفهم الخطأ النسبي للجهاز على أنه نسبة الفرق بين الترددات المقاسة والمرجعية إلى قيمة التردد المرجعي. حسب الدقة تنقسم جميع الأجهزة إلى ثلاث مجموعات: دقة منخفضة بنسبة خطأ نسبي أكثر من 0.1%، دقة متوسطة بنسبة خطأ (0.01-0.1)% ودقة عالية بنسبة خطأ أقل من 0.01%. تتميز حساسية الجهاز بالحد الأدنى من طاقة الإشارة التي يتم توفيرها لمقياس التردد والتي يمكن عندها قراءة التردد.

2. أجهزة قياس تردد الرنين

أرز. 4 .

أرز. 5 .

تحتوي أجهزة قياس تردد الرنين عادةً على العناصر التالية (الشكل 1). 4 ): مرنان حجمي 2، عناصر الاتصال 1، عنصر الضبط 3، المؤشر 5 مع أو بدون مكبر للصوت 4. يتم تحديد الاتصال بين خط الإدخال وجهاز المؤشر مع الرنان بناءً على التسوية بين قيمة عامل Q المحمل للرنان وحساسية الجهاز. يتم ضبط مقياس التردد على تردد محدد للتذبذبات المقاسة عن طريق قياس الأبعاد الهندسية للرنان. في هذه الحالة، يتم تحديد أبعاد الطول الموجي أو التردد الرنيني من خلال موضع عناصر الضبط في لحظة الرنين، والذي يتم تحديده بواسطة جهاز المؤشر. كمؤشرات، يتم استخدام ميكروبارامتر التيار المباشر في أغلب الأحيان، وعندما يتغير تردد التذبذبات المعدلة، يتم استخدام راسم الذبذبات أو مكبر الصوت القياس. هناك طريقتان لتشغيل مقياس التردد - مع الإشارة إلى الإعداد وفقًا لأقصى تيار للجهاز (دائرة المرور) والحد الأدنى للتيار (دائرة الامتصاص أو الامتصاص). ويظهر المخطط الأول، وهو الأكثر انتشاراً، في (الشكل 1). 5) . يظهر مرنان مع عناصر اقتران وجهاز ضبط التردد في (الشكل 1). 5.أ), تظهر دائرتها المكافئة في (الشكل 1). 5، ب). عند فصل رنين مقياس التردد تكون قراءة جهاز المؤشر صفراً. في لحظة الرنين، يتدفق التيار الأقصى عبر الجهاز (انظر الشكل 1). 5.ج).

في بعض الحالات، تكون الدائرة الثانية لتشغيل مقياس تردد الرنين مفيدة - مع الإشارة إلى الحد الأدنى للتيار عند. صدى. يظهر هيكل هذا الرنان في (الشكل 1). 6 أ) ، تظهر الدائرة المكافئة في (الشكل 1). 6 ب). عند الترددات الأخرى غير الرنين، تكون مقاومة الدخل لدائرة متصلة بالتوازي صغيرة، ويتم تحويلها إلى دائرة. الكاشف من خلال مقطع طوله 4/4، لا يُدخل تغييرات ملحوظة في الدائرة الرئيسية. نتيجة لذلك، من خلال جهاز مؤشر مقياس التردد، يتم تنفيذ التردد المقابل للتذبذبات المقاسة عن طريق تغيير الأبعاد الهندسية للرنان. في هذه الحالة، يتم تحديد قيمة الطول الموجي أو التردد الرنيني من خلال موضع عناصر الضبط في لحظة الرنين، والذي يلاحظه جهاز المؤشر. غالبًا ما يستخدم مقياس ميكرومتر التيار المستمر كمؤشرات، وعند قياس تردد التذبذبات المعدلة، يتم استخدام راسم الذبذبات أو مضخم القياس. هناك طريقتان لتشغيل مقياس التردد - مع الإشارة إلى الإعداد وفقًا للحد الأقصى لتيار الجهاز (دائرة المرور) والحد الأدنى للتيار (دائرة الامتصاص أو الامتصاص). ويظهر المخطط الأول، وهو الأكثر انتشاراً، في (الشكل 1). 2 ). يظهر في الشكل (الشكل 1) مرنان مزود بعناصر اقتران وجهاز إعادة ضبط التردد. 2 أ) ، وتظهر دائرتها المكافئة في (الشكل 1). 26 ). عندما يتم فصل مرنان مقياس التردد، تكون قراءة جهاز المؤشر صفرًا. في لحظة الرنين، يتدفق التيار الأقصى عبر الجهاز (انظر الشكل 1). 2 فولت).

أرز. 6 .

دعونا نفكر في ميزات تصميم أجهزة قياس تردد الرنين، فهي تختلف بشكل أساسي في نوع الأنظمة التذبذبية.

على (الشكل. 7 ) يعرض أجهزة الرنان مع عناصر الاتصال والضبط، والتي تستخدم غالبًا في أجهزة قياس تردد الرنين. على (الشكل. 7 أ) يُظهر تصميم الرنان على شكل قسم ربع موجة من الخط المحوري. يتم توصيل الرنان بمولد التردد اللاسلكي وجهاز القياس من خلال الحلقات الموجودة في الجدار الجانبي. يتم ضبط الرنان عن طريق تغيير طول الموصل المركزي. يتم تدرج مقياس الميكرومتر المتصل بالموصل المركزي بالأطوال الموجية أو تزويده بمنحنى المعايرة. يتم تشكيل اتصال التردد اللاسلكي بين الموصل الداخلي والجدار النهائي للرنان باستخدام السعة. يتم إغلاق الطرف الآخر من الرنان بغطاء معدني. بسبب تأثير الحافة السعوية، يكون طول الرنين عند الطرف الحر للموصل المركزي أقل قليلاً من 4/4.

يتم استخدام عدادات التردد من النوع المحوري بشكل أساسي في نطاق الطول الموجي 3-300 سم. نطاق ضبط عدادات التردد مع موصل مركزي متحرك هو 2:1. الخطأ في أجهزة قياس التردد للتصميم المحوري هو (0.05-0.1)% ويعتمد على ميزات تصميم الجهاز ودقة المعايرة.

أرز. 7 .

عند الترددات الأعلى في نطاق الميكروويف، يتم استخدام عدادات تردد الرنين على شكل مرنانات حجمية أسطوانية. تتمتع الرنانات المثارة بالاهتزازات من النوع H O 011 و H O 111 بنطاق عريض أكبر وعامل جودة عالي.

في حالة الرنانات المعتمدة على اهتزازات من النوع H O 011، يمكن استخدام لوحة نهاية غير متصلة لتغيير طول الأسطوانة (انظر الشكل 1). 7، ب)، لأن خطوط الاهتزازات الحالية من هذا النوع لها شكل دوائر في المقطع العرضي للأسطوانة. إن وجود الفجوة ضروري للقضاء على أنواع الاهتزازات الأخرى التي تمر خطوطها الحالية عبر الفجوة. يتم امتصاص مجال هذه الاهتزازات، المثار في الفضاء الموجود خلف اللوحة، في طبقة ماصة خاصة. والأكثر خطورة هي الاهتزازات من النوع E O 111، والتي لها نفس تردد الرنين مثل H O 011. لقمعها، بالإضافة إلى التدابير المذكورة أعلاه، فإن اختيار وترتيب عناصر الاقتران لهما أهمية كبيرة، مع مراعاة الاختلاف في تكوين مجالات التذبذب في النموذج H O 011 و E O 111. في الحالة قيد النظر، يكون عنصر الاقتران عبارة عن فتحة ضيقة مقطوعة على طول المولد الكهربائي للأسطوانة وعلى طول الجدار الضيق لدليل موجة الإمداد. يتم وضع متطلبات متزايدة على التصنيع الدقيق للرنان، لأنه حتى عدم التناسق الطفيف يمكن أن يؤدي إلى إثارة اهتزازات من النوع EO 111 وإلى انخفاض في عامل جودة الرنان، حيث يصل إلى 50000 في نطاق الطول الموجي 10 سم .

يعتمد الخطأ في قياس التردد بمقياس تردد الرنين على دقة ضبطه على الرنين، وعلى كمال النظام الميكانيكي والمعايرة، وكذلك على تأثير الرطوبة ودرجة الحرارة المحيطة.

تعتمد دقة ضبط الرنين على عامل الجودة المحمل للرنان Q وخطأ جهاز المؤشر:

(6)

أين Δ و-detuning التردد الذي السعة الحالية في أمرات أقل من السعة الحالية عند الرنين. لتقليل Δ و / و 0 ، عليك أن تختار أأقرب ما يمكن إلى الوحدة، أي أنه من الضروري أن يكون لديك جهاز مؤشر دقيق يحدد التغيرات الصغيرة في التيار. لذلك، إذا أ= 1.02 إذن Δ و / و 0 = 1/ 10 س نوفي س ن= 5000 اتضح Δ و / و 0 =2·10 -5.

في أجهزة قياس تردد الرنين ذات عامل الجودة العالي، يحدث خطأ معين بسبب عدم الدقة الميكانيكية في التعديل بسبب رد الفعل العكسي في محرك الأقراص، والاتصالات غير الموثوقة بين الأجزاء المتحركة من الرنان، وما إلى ذلك.

كلما زاد نطاق التردد الذي تم تصميم أجهزة قياس التردد من أجله، زاد خطأ القياس المرتبط بعدم دقة القراءات. يمكن حساب هذا الخطأ باستخدام الصيغة

أين Δl- خطأ في تحديد موضع عنصر الضبط، والذي يتوافق عادة مع سعر قسم واحد ويساوي 0.5-10 ميكرون. لكي يكون هذا الخطأ هو نفسه في جميع أنحاء نطاق تردد التشغيل بأكمله، فمن الضروري أن يكون لديك df / دلمتناسب و 0 .

عادةً ما تتم معايرة أجهزة قياس تردد الرنين من خلال مقارنة قراءاتها مع قراءات جهاز مرجعي عند ترددات مختلفة. يتم الحصول على دقة مقبولة إذا كان خطأ مقياس التردد القياسي، مع خطأ الطريقة، أقل بخمس مرات من خطأ جهاز المعايرة.

يؤدي التغير في ثابت العزل الكهربائي للهواء، الناتج عن تقلب درجة الحرارة والرطوبة، إلى تغير في تردد الرنين لمقياس التردد، وبالتالي إلى خطأ في القياس. في ظل الظروف العادية، يصل هذا الخطأ إلى 5 10 -5.

عندما تتغير درجة الحرارة المحيطة، تتغير الأبعاد الهندسية للرنان، وهذا بدوره يؤدي إلى خطأ في قياس التردد. يتم حساب الخطأ الناتج عن هذا السبب باستخدام الصيغة

Δ و / و 0 =- αkΔT (8)

حيث α هو معامل درجة الحرارة الخطية لتمدد مادة الرنان؛ من الخصائص الأخرى المستخدمة بشكل متكرر للموجة هو رقم الموجة (التردد المكاني)، الذي يساوي عدد الموجات التي تناسب كل وحدة طول:-معامل اعتمادا على تصميم الرنان. للرنانات الأسطوانية ( من الخصائص الأخرى المستخدمة بشكل متكرر للموجة هو رقم الموجة (التردد المكاني)، الذي يساوي عدد الموجات التي تناسب كل وحدة طول:=1)، مصنوع من النحاس، التغير في درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية يعطي خطأ في التردد قدره 2 10 -5.

يوضح الجدول المعلمات الرئيسية لبعض أجهزة قياس تردد الرنين في أوضاع التوليد المستمر (CW) وتعديل النبض (PM). خطأ القياس لجميع الأجهزة المحددة هو 0.05%. يعطي العمود الأخير مقاومة عنصر الإدخال المحوري أو المقطع العرضي للدليل الموجي المستطيل.

تتكون الأجهزة التي تمت مناقشتها في الجدول من مرنان ومخفف متغير بقدرة 10 ديسيبل ومكبر صوت ومؤشر. في عدادات التردد Ch2-31-Ch2-33، يتم استخدام مرنانات أسطوانية كنظام رنين، متحمس بواسطة اهتزازات من النوع H O 112، وفي عدادات التردد الأخرى، يتم استخدام مرنانات من النوع المحوري. يتم توصيل الرنانات في دائرة تمرير.

معلمات متر تردد الرنين

3. أجهزة قياس التردد المتغاير.

أدق أجهزة قياس التردد هي الأجهزة التي تعتمد على مقارنة تردد الإشارة قيد الدراسة مع تردد مصدر عالي الثبات. هناك طرق مختلفة لمقارنة الترددات: صفر نبضة، ومولد الاستيفاء، وتقليل التردد المتسلسل.

أرز. 8 . أرز. 9 .

على عنصر الخلط الخطي (الشكل 1). 8 ) يتم توفير إشارة التردد اللاسلكي بتردد غير معروف و سوإشارة مع التردد و مرجع سابقمن المصدر المرجعي. ينتج مخرج الخلاط إشارات بنفس الترددات، بالإضافة إلى توافقياتها وإشارات ذات ترددات إيقاعية. نظرًا لأن اتساع المكونات التوافقية صغير، وبالتالي فإن إشارات اختلاف ترددها صغيرة أيضًا، فمن الملائم استخدام إشارة ذات تردد نبضي للإشارة و ب = و X – و مرجع سابق =0 . ومن هنا جاء اسم الطريقة - طريقة الضربة الصفرية. عند إخراج العنصر غير الخطي، يتم تشغيل مؤشر، على سبيل المثال، هاتف، ينقل إشارات التردد الصوتي فقط. إذا قمت بتغيير تردد المذبذب المرجعي بسلاسة، فمتى و X - و مرجع سابق <15000 Гц в телефоне появляется тон разностной частоты, который понижается три сближении و Xو و مرجع سابق .

على (الشكل. 9 ) يوضح طبيعة التغيير و بعلى تردد ثابت غير معروف و Xوالتردد القابل للضبط و مرجع سابق. في و ب <16 هرتز تتوقف الأذن البشرية عن إدراك الترددات المنخفضة، ونتيجة لذلك يمكن أن يصل الخطأ إلى 32 هرتز. لتقليل الخطأ، يجب عليك استخدام العد "الشوكة": تذكر عن طريق الأذن نغمة إيقاع معينة، على سبيل المثال، تتوافق مع التردد و المرجع 1. ثم لاحظ التردد و المرجع 2، حيث يتم سماع نفس نغمة الضرب على الهاتف. تردد البحث و Xهو الوسط الحسابي للترددات المحددة.

في الظروف الحقيقية، يتم إنشاء المكونات التوافقية للإشارات الرئيسية في وقت واحد في جهاز المزج، وبالتالي يتم ملاحظة صفر نبضة عندما تكون الترددات التوافقية متساوية nf X=م و مرجع سابق، أين ن ، ر=1،2،3... لإزالة الخطأ في اختيار التوافقي في هذه الحالة، يجب عليك أولاً قياس التردد غير المعروف تقريبًا باستخدام طريقة ما، على سبيل المثال، الرنين.

إذا كان التردد المقاس يقع خارج نطاق تردد المذبذب المرجعي، فسيتم قياسه بطريقة النبض بين المكونات التوافقية وإشارة التردد الأساسية. لذلك، إذا و X << و مرجع سابق، ثم قم بضبط المذبذب المرجعي بالتناوب على صفر نبضة مع أي مكونين توافقيين متجاورين للتردد المقاس: و المرجع 1 =p و Xو و المرجع 2 =(ن±1) و X .

. (9)

إذا كان f x 1 >>f oа، فقم بضبط المذبذب المرجعي على هذين الترددين f op1 وf op2 بحيث يكون f x =m f op1 وf x =(m±1)f op2. ثم

( 10 )

نظرًا لأنه من الصعب إنشاء مذبذب مرجعي مع ضبط سلس واستقرار عالي التردد، فإنهم يلجأون إلى طريقة الاستيفاء. في هذه الحالة، في الرسم البياني 1 جنبا إلى جنب مع مولد الإقحام، الذي يمكن تغيير تردده بسلاسة، يتم تقديم مولد قياسي بشبكة تردد ثابتة. إجراء القياس على النحو التالي. يتم ضبط مولد الاستيفاء بشكل تسلسلي على صفر نبضة مع إشارة التردد المقاسة و سومع المكونات التوافقية المجاورة للتردد المرجعي للمذبذب المرجعي ت و سو (m+1)f op على جانبي التردد f x . ستكون القراءات على مقياس مولد الاستيفاء α X،α 1، α 2. في هذه الحالة

(11)

تكون دقة القياسات أعلى، وكلما كان فرق التردد أصغر بين التوافقيات المجاورة للمولد المرجعي، كلما كان مقياس ضبط مولد الاستيفاء الخطي وأعلى دقة.

عند اختلاف التردد و X - و مرجع سابقأكبر من التردد المحدد لمقياس التردد الصوتي، يمكن تطبيق التغاير المزدوج باستخدام الدائرة 2 . تعتبر القياسات باستخدام هذا المخطط أكثر دقة، لأنه من الأسهل إنشاء مقياس تردد ذو ثبات عالي ودقة قياس متزايدة باستخدام مولد الاستيفاء مع نطاق ضبط تردد صغير.

يتم تحديد أخطاء أجهزة قياس التردد المتغاير في المقام الأول من خلال أخطاء مذبذبات الكوارتز والاستيفاء. وبالتالي، فإن مذبذبات الكوارتز لديها خطأ تردد نسبي قدره ±10 -8 -10 -9. يقدم مولد الاستيفاء خطأ إضافيا بسبب التغير في تردد المولد أثناء القياسات وعدم دقة معايرة المقياس وخطأ القراءة. ونتيجة لذلك، فإن الخطأ في أجهزة قياس التردد هذه هو ±5 10 -6. تجدر الإشارة إلى أنه يتم الحصول على قيمة الخطأ المشار إليها فقط بعد تسخين الجهاز لفترة طويلة (حتى 1-1.5 ساعة).

§3. قياس المعاوقة

1. معلومات عامة

تنشأ مشكلات قياس مقاومة العقد أو عناصر مسار التردد اللاسلكي عندما يتعين حلها. مشاكل المطابقة، وإيجاد معلمات الدوائر المكافئة أو حساب خصائص التردد لأجهزة الميكروويف.

أرز. 10 .

أساس تحديد مقاومة الحمل هو ارتباطها بمعامل الموجة الدائمة وموضع الجهد الأدنى في الخط. يعتمد التحديد الأكثر انتشارًا للممانعة على قياسات SWR وموضع الحد الأدنى للموجة الدائمة باستخدام خط القياس. ويرد المخطط الوظيفي المقابل في (الشكل 1). 10 ). يتم توصيل الجهاز الذي يجب قياس معاوقته بمولد الموجات الدقيقة من خلال خط القياس. تنتج الصناعة خطوط قياس تغطي نطاق التردد من 0.5 إلى 37.5 جيجا هرتز.

الأدوات المحمولة لتحديد الممانعات بناءً على قياسات SWR والطور هي أجهزة قياس من نوع الاستقطاب. وتتميز هذه الأجهزة بالنطاق العريض والدقة العالية. يمتد نطاق التردد الذي تغطيه من 0.02 إلى 16.67 جيجا هرتز.

هناك أجهزة توفر قياسًا بانوراميًا شبه تلقائي لـ SWR كدالة للتردد. تسمح لك هذه الأجهزة بتقليل الوقت اللازم للأجهزة المطابقة بشكل كبير، بالإضافة إلى مراقبة وقياس خصائص السعة والتردد للرباعيات. وهي تغطي نطاق التردد من 0.02 إلى 16.67 جيجا هرتز.

يناقش هذا الفصل مبدأ تشغيل الجهاز والذي يسمح بتحديد قيم الممانعة للأجهزة قيد الدراسة كدالة للتردد مباشرة من مخطط دائري للممانعات المرسومة على شاشة أنبوب الأشعة الكاثودية. تغطي الأجهزة من هذا النوع نطاق التردد من 0.11 إلى 7 هرتز.

2. أجهزة قياس مقاومة الاستقطاب

يتكون مقياس مقاومة الاستقطاب من 7 قطع مستطيلة واسطوانية 6 أدلة الموجات، ويقع الدليل الموجي الأسطواني بزوايا قائمة على الجدار العريض لدليل الموجات المستطيل (الشكل 1). 11 ). ويتم الاتصال بين موجهات الموجات من خلال ثلاث فتحات 8 من نفس الحجم، وتقع على مسافة متساوية من مركز الدليل الموجي الأسطواني.

مبدأ تشغيل مقياس الاستقطاب هو كما يلي. الكهرومغناطيسي ن □ 10 - تثير الموجة التي تنتشر من المولد باتجاه الحمل موجة HO 11 مستقطبة دائريًا في الدليل الموجي الأسطواني. يتم تحقيق ذلك عن طريق اختيار موقع وحجم الشقوق: يقع شقان عبر الجدار العريض للدليل الموجي عند الحد الأقصى لمكون المجال H x , والفجوة الثالثة عند الحد الأقصى لمكون المجال H z . تثير هذه الشقوق موجتين من H O 11 في دليل موجي أسطواني، متعامدين بشكل متبادل في الفضاء ومنزاحين في الطور بزاوية π/2. وهذا الأخير هو نتيجة للتحول الزمني بمقدار π/2 لمكونات المجال X x وH z في دليل موجي مستطيل. نظرًا لأنه من خلال اختيار حجم الشقوق، من الممكن تحقيق المساواة في اتساع الموجات المثارة، فإن الموجة في الدليل الموجي الأسطواني سيكون لها استقطاب دائري.

أرز. 11 .

إذا قمت بتغيير اتجاه انتشار الموجة في دليل موجي مستطيل، فسيتم إثارة موجة ذات الاتجاه المعاكس لدوران المجال في دليل موجي أسطواني. من الواضح، إذا كانت هناك موجة منعكسة في دليل موجي مستطيل، في دليل موجي أسطواني سيكون هناك موجتين H O 11 مع اتجاهين متعاكسين من الاستقطاب الدائري. ونتيجة لتراكب هذه الموجات، يتم تشكيل موجة ذات استقطاب إهليلجي، والتي تحمل المعلومات اللازمة حول حجم SWR وموقع الحد الأدنى للموجة الدائمة في دليل موجي مستطيل. SWR تساوي نسبة المحاور الرئيسية للقطع الناقص، والتي تتوافق قيمها مع المجموع والفرق في اتساع الموجات الحادثة والموجات المنعكسة.

الجدول 1

قياس معلمات الخط

3تبدأ غرفة الصمام الثنائي التي تدور حول الدليل الموجي 2 مع التحقيق 1 يستنسخ توزيع شدة المجال في دليل موجي مستطيل، وتتوافق الدورة الكاملة للكاميرا مع حركة المسبار في الدليل الموجي المستطيل عند الطول الموجي v. يرتبط موضع المحاور الأصغر للقطع الناقص بشكل فريد بموضع الحد الأدنى للمجال في الدليل الموجي المستطيل، أي بمرحلة معامل الانعكاس.

يتكون قياس مرحلة معامل الانعكاس من القراءة على طول القرص 5 موضع غرفة الصمام الثنائي الذي يُظهر فيه جهاز المؤشر الحد الأدنى للقيمة. يتم تدوير غرفة الصمام الثنائي باستخدام مفصل دوار 3. مقياس القراءة "الطوري" عبارة عن نصف دائرة مقسمة بالعلامات إلى 180 جزءًا متساويًا، بحيث تتوافق قيمة كل قسم من المقياس مع 2 درجة من زاوية الطور المقاسة. دقة قراءة مرحلة معامل الانعكاس باستخدام الورنية هي ±20.

للمعايرة الأولية للجهاز في الطور بالنسبة إلى شفة القياس، ليست هناك حاجة لاستخدام دائرة قصر، بل استخدم مقياس "التردد" 4، المتصل بشكل صارم بغرفة الصمام الثنائي وقادر على الدوران بالنسبة إلى "الطور" حجم. يتم حساب مقياس "التكرار" على النحو التالي. أنه عند ضبط تردد التشغيل، يتم تدوير غرفة الصمام الثنائي بزاوية تساوي التغيير المقابل في طور الموجة بين شفة القياس ومستوى تماثل الجهاز.

الجدول 2

معلمات متر الاستقطاب

نوع الجهاز	نطاق التردد، جيجا هرتز	حدود القياس		خطأ في القياس		أبعاد قسم قسم الترددات اللاسلكية، مم
نوع الجهاز	نطاق التردد، جيجا هرتز		المراحل والدرجات	SWR. % (SWR=1.05÷2)	الطور، راد (SWR=2)
	0,15-1 8,24-2,05				4.1 (عند SWR = 1.2) 4.1
أقطار الموصلات الخارجية والداخلية للمحوري * 2 جدران موجي واسعة وضيقة،

يتيح لك مقياس الاستقطاب تحديد المعاوقة حتى عند مستويات طاقة الميكروويف العالية. للقيام بذلك، يوفر الجهاز استبدال الصمام الثنائي بقابس الصمام الثنائي، الذي له نفس الأبعاد. يتم وضع مخفف متغير بين مقياس الاستقطاب وغرفة الصمام الثنائي الخارجي، من خلال ضبط مستوى الطاقة على الصمام الثنائي ضمن الحدود المقابلة للجزء التربيعي من الخاصية.

يفضل استخدام مضخمات القياس كجهاز مؤشر عند العمل بمقاييس الاستقطاب. وترد في الجدول معلمات أجهزة قياس الاستقطاب. 2 .

3. SWR البانورامية وعدادات المعاوقة

يتكون جهاز قياس SWR البانورامي من مولد كنس، ومقياس نسبة الجهد مع قارنة اتجاهية، وأداة راسم الذبذبات (الشكل 1). 12 ). مبدأ تشغيل الجهاز هو عزل إشارة تتناسب مع قوة الموجة المنعكسة ومن ثم قياس نسبة قوى الموجات المنعكسة والموجات الساقطة، والتي تساوي مربع معامل معامل الانعكاس.

بعد التضخيم، يدخل هذا الجهد إلى قناة الانحراف الرأسي للذبذبات. يتم تزويد الألواح الأفقية لمرسمة الذبذبات بالجهد من مولد يعمل كمعدل تردد لمولد الموجات الدقيقة. ونتيجة لذلك، لوحظ على شاشة الأنبوب منحنى مربع معامل الانعكاس مقابل التردد (منحنى 1 في الشكل. 13 ).

لمعايرة SWR عند بعض الترددات، يتم استخدام عاكس إلكتروني، والذي يزود بالتناوب إما جهد الخرج المضخم لمقياس النسبة أو الجهد المرجعي لقناة الانحراف العمودي. ونتيجة لذلك، على الشاشة على خلفية المنحنى 1 خط الشعر المضيء مرئي 2. من خلال تغيير الجهد المرجعي، نحقق محاذاة خط الرؤية مع نقطة الاهتمام على المنحنى 1. يتم حساب قيمة SWR عند هذه النقطة على مقياس الجهاز، ويتم معايرتها بقيم SWR، ويتم تحديد التردد باستخدام مقياس التردد المدمج.

ترتبط الصعوبات في التنفيذ العملي للدائرة بالحاجة إلى استخدام مولد كنس مع تغيير تردد خطي في نطاق الكنس، بالإضافة إلى نفس الخصائص العابرة أو ما شابهها لكل من قارنات الاتجاه ونفس خصائص الصمام الثنائي أو ما شابه ذلك غرف على نطاق تردد التشغيل بأكمله. عادة، يتم استخدام المركبات العضوية المتطايرة كمولد اكتساح. يتم تحقيق تغيير خطي في التردد في نطاق الكنس من خلال تطبيق نبضات أسية دورية على نظام الموجة البطيئة للمصباح.

في نسخة أخرى من مقياس SWR البانورامي، يتم تغذية الإشارة من غرفة الصمام الثنائي للمقرنة، بما يتناسب مع سعة الموجة المنعكسة في المسار، مباشرة إلى اللوحات الرأسية لمرسمة الذبذبات. تعتمد دقة القياس الآن على ثبات قوة مولد المسح خلال نطاق المسح بأكمله. لتحقيق الاستقرار في التغييرات في قوة الإشارة التي تحدث حتما أثناء تعديل التردد، تم تجهيز المولد بمنظم طاقة تلقائي. يتم توفير جزء من الطاقة العرضية المتفرعة لمدخل دائرة التحكم الآلي، حيث يتم مقارنتها بالجهد المرجعي. يتم تطبيق إشارة الخطأ الناتجة عن الدائرة على الأنود الأول من BWO (التثبيت المتحكم فيه داخليًا) أو على المخفف الذي يتم التحكم فيه كهربائيًا (التثبيت الخارجي)، وبالتالي ضمان مستوى طاقة ثابت عبر نطاق التردد.

الجدول 3.

معلمات SWR البانورامية الأوتوماتيكية ومقاييس التوهين.

يمكن أن تعمل أجهزة القياس البانورامية في وضع تعديل السعة بجهد نبضي مستطيل بتردد 100 كيلو هرتز. إلى جانب ضبط التردد الدوري بفترات مختلفة وإيقاف المسح عند التردد المحدد مع العد التلقائي، يمكن أيضًا ضبط التردد يدويًا باستخدام مقياس التردد مع ضبط تتبع القيمة المقاسة.

تسمح لك عدادات SWR البانورامية بقياس التوهين الناتج عن رباعيات الأقطاب. يأتي قياس التوهين لتحديد نسبة قوى إشارات الخرج والإدخال لشبكة رباعية الأقطاب.

تغطي أجهزة قياس SWR البانورامية الأوتوماتيكية ومقاييس التوهين التي تنتجها الصناعة نطاق التردد من 0.02 إلى 16.66 جيجا هرتز. وترد المعالم الرئيسية لبعض منهم في الجدول. 3. في الجدول، A هو التوهين المحدد على مقياس المخفف. يكون مدخل طاقة التردد اللاسلكي للأجهزة الثلاثة الأولى محوريًا، في حين أن الباقي عبارة عن دليل موجي.

نوع آخر من العدادات الأوتوماتيكية هو عدادات المعاوقة البانورامية وعدادات الكسب المعقدة. يتم عرض نتائج القياس بإحداثيات قطبية أو مستطيلة على شاشة راسم الذبذبات 1B في شكل اعتماد المقاومة الكلية للكائن قيد الدراسة كدالة للتردد.

يتكون الجهاز من ثلاث كتل: مولد الاجتياح ومستشعر المعاوقة والمؤشر (الشكل 1). 14 ). مستشعر المعاوقة عبارة عن وحدة HF بأربعة رؤوس قياس، يتم إزالة جهد LF منها. تقع الرؤوس على مسافة π في /8 عن بعضها البعض.

أرز. 14 .

دعونا ننشئ اتصالاً بين الإشارة عند خرج الكاشف التربيعي لرأس القياس ومعامل الانعكاس في الخط. دعونا نكتب الجهد على المسبار الأول في النموذج

(13)

حيث ψ=2k ض ض-ψ ن؛ ض - المسافة بين المجسات والحمل. ψ ن و |Г| - الطور ومعامل معامل الانعكاس من الحمل. دعونا نتخيل الجهد على المسبار الأول مثل هذا:

ثم يمر التيار عبر الكاشف بخاصية تربيعية:

(15)

أين ب - ثابت. التيار المار عبر الكاشف المتصل بالمسبار الثالث والمفصول عن الأول بمسافة α في /2 يساوي

(16)

وبناء على ذلك، يتم تمرير التيارات من خلال الكاشفين الثاني والرابع

(17)

(18)

يجب ضبط رؤوس القياس بحيث . ثم عند مخرج الطرح المرتبط برأسي القياس الأول والثالث، ستكون هناك إشارة يحددها التعبير

(19)

وعند إخراج مطرح آخر متصل بالثاني والرابع؛ قياس الرؤوس، سيتم عرض الإشارة في النموذج

(20)

أين من الخصائص الأخرى المستخدمة بشكل متكرر للموجة هو رقم الموجة (التردد المكاني)، الذي يساوي عدد الموجات التي تناسب كل وحدة طول:و من الخصائص الأخرى المستخدمة بشكل متكرر للموجة هو رقم الموجة (التردد المكاني)، الذي يساوي عدد الموجات التي تناسب كل وحدة طول: ’- دائم.

بعد التضخيم في مضخمات التيار المستمر المناسبة، يتم تغذية هذه الإشارات، التي يتم إزاحة طورها بمقدار 90 درجة، إلى الصفائح الأفقية والرأسية لمرسمة الذبذبات. يتم ضبط سعاتها لضمان انحراف الحزمة المتساوية في كلا الاتجاهين. وهذا يعني أنه عندما يتغير طور معامل الانعكاس بمقدار 360 درجة، فإن الشعاع سيرسم دائرة نصف قطرها على الشاشة. المقابلة لوحدة معامل الانعكاس.

إذا تغير تردد المولد خطيًا بمرور الوقت، فإن معامل الانعكاس المعقد من الجسم المقاس يتغير أيضًا، أي. تغيير |G|=F(f) و ψ n =F(f) . ترسم الحزمة منحنى، يتناسب انحرافه الشعاعي مع |Г|، ويتوافق موضع السمت مع ψ n.

تعتمد دقة قياس المعاوقة عبر نطاق التردد على هوية أجهزة المؤشر الأربعة واستقرار طاقة الخرج للمولد المشكل بالتردد مع تغير التردد.

تم تصميم مقياس المعاوقة الأوتوماتيكي RK.4-10 لنطاق التردد 0.11-7 جيجا هرتز مع حدود القياس لإزاحة الطور 0-360 درجة، ومعامل الكسب 60 ديسيبل وSWR 1.02-2. خطأ القياس: تحول الطور 3°، معامل انعكاس الطور 10°، SWR 10% (عند SWR ≥2)

الأدب:

1. ليبيديف الرابع. معدات وأجهزة الميكروويف. م، المدرسة العليا، المجلد الأول، 1970، المجلد الثاني، 1972.

2. سوفيتوف ن.م. تكنولوجيا الترددات الفائقة. م.، الثانوية العامة، 1976.

3. كوفالينكو ف. مقدمة لتكنولوجيا الميكروويف. م، سوف. الراديو، 1955.

4. فيلدشتاين أ.ل.، يافيتش ل.ر. كتيب عن عناصر تكنولوجيا الدليل الموجي. M.-L.، جوسينرغويزدات، 1963.

5. كراسيوك إن.بي.، ديموفيتش إن.دي. الديناميكا الكهربائية وانتشار الموجات الراديوية. م.، المدرسة العليا، 1947.

6. وينشتاين لوس أنجلوس الموجات الكهرومغناطيسية. م، سوف. الراديو، 19557

7. ماتي دي إل، يونغ إل إي، جونز إم تي. مرشحات الميكروويف ودوائر المطابقة ودوائر الاتصال: لكل. من اللغة الإنجليزية م. الاتصالات، 1971.