Како се мери фреквенцијата на електромагнетните бранови? Електромагнетно зрачење - дефиниција, видови, карактеристики

Квантна механичка состојба има физичко значење на енергијата на оваа состојба, и затоа системот на единици често се избира на таков начин што фреквенцијата и енергијата се изразуваат во исти единици (со други зборови, факторот на конверзија помеѓу фреквенцијата и енергијата е Планкова константа во формулата Е = чν - се избира еднакво на 1).

Човечкото око е чувствително на електромагнетни бранови со фреквенции од 4⋅10 14 до 8⋅10 14 Hz (видлива светлина); Фреквенцијата на вибрации ја одредува бојата на набљудуваната светлина. Човечкиот аудитивен анализатор перцепира акустични бранови со фреквенции од 20 Hz до 20 kHz. Различни животни имаат различен опсег на фреквенција на чувствителност на оптички и акустични вибрации.

Односите на фреквенциите на звучните вибрации се изразуваат со користење на музички интервали, како што се октава, петта, трета итн. Интервал од една октава помеѓу фреквенциите на звуците значи дека овие фреквенции се разликуваат за 2 пати, интервал од совршена петта вредност односот на фреквенциите 3 ⁄ 2 . Покрај тоа, за да се опишат фреквентните интервали, се користи една деценија - интервалот помеѓу фреквенциите што се разликуваат за фактор 10. Така, опсегот на чувствителност на човечкиот звук е 3 децении (20 Hz - 20.000 Hz). За мерење на односот на многу блиски аудио фреквенции, се користат единици како што се центот (однос на фреквенција од 2 1/1200) и милиоктава (однос на фреквенција од 2 1/1000).

Енциклопедиски YouTube

1 / 5

✪ Која е разликата помеѓу НАПОН и ТЕКОЈА

✪ Легендата за 20 Hz и 20 kHz. Зошто таков опсег?

✪ Поправка на ДНК од 432 Hz, чистење на чакра и аура. Изохронични ритми.

✪ ЕНЕРГИЈА И ФРЕКВЕНЦИЈА НА ВИБРАЦИИ - НОВО ИГРАТИШТЕ ЗА УМОТ.

✪ Како да ја зголемите фреквенцијата на вибрации на вашето тело за 10 минути Лекување со вибрации Тета исцелување, мед

Преводи

Моментална фреквенција и фреквенции на спектрални компоненти

Периодичен сигнал се карактеризира со моментална фреквенција, која е (до коефициент) брзината на промена на фазата, но истиот сигнал може да се претстави како збир на хармонични спектрални компоненти кои имаат свои (константни) фреквенции. Својствата на моменталната фреквенција и фреквенцијата на спектралната компонента се различни.

Циклична фреквенција

Ако единицата за аголна фреквенција се користи како степени во секунда, односот со обичната фреквенција ќе биде како што следува: ω = 360°ν.

Нумерички, цикличната фреквенција е еднаква на бројот на циклуси (осцилации, вртежи) во 2π секунди. Воведувањето на циклична фреквенција (во нејзината главна димензија - радијани во секунда) ни овозможува да поедноставиме многу формули во теоретската физика и електрониката. Така, резонантната циклична фреквенција на осцилаторното LC коло е еднаква на ω L C = 1 / L C , (\displaystyle \omega _(LC)=1/(\sqrt (LC)),)при што вообичаената резонантна фреквенција ν L C = 1 / (2 π L C) . (\displaystyle \nu _(LC)=1/(2\pi (\sqrt (LC))).)Во исто време, голем број други формули стануваат покомплицирани. Одлучното размислување во корист на цикличната фреквенција беше дека факторите 2π и 1/(2π), кои се појавуваат во многу формули кога се користат радијани за мерење агли и фази, исчезнуваат кога се воведува цикличната фреквенција.

Во механиката, кога се разгледува ротационото движење, аналог на цикличната фреквенција е аголната брзина.

Дискретна стапка на настани

Фреквенцијата на дискретни настани (фреквенција на пулсот) е физичка големина еднаква на бројот на дискретни настани што се случуваат по единица време. Единицата за фреквенција на дискретни настани е секунда од минус првата моќност (руска ознака: s −1; меѓународни: s−1). Фреквенцијата 1 s −1 е еднаква на фреквенцијата на дискретни настани при кои еден настан се случува за 1 s.

Фреквенција на ротација

Фреквенцијата на ротација е физичка големина еднаква на бројот на целосни вртежи по единица време. Единицата за брзина на ротација е втората минус првата моќност ( s −1, s−1), вртежи во секунда. Единиците што често се користат се вртежи во минута, вртежи на час итн.

Други количини поврзани со фреквенцијата

Единици

Мерната единица SI е херци. Единицата првично беше воведена во 1930 година од страна на Меѓународната електротехничка комисија, а во 1960 година беше усвоена за општа употреба од 11-та Генерална конференција за тежини и мерки како единица SI. Претходно се користеше единицата за фреквенција циклус во секунда(1 циклус во секунда = 1 Hz) и деривати (килоцикл во секунда, мегацикл во секунда, киломегацикл во секунда, еднаква на килохерци, мегахерци и гигахерци, соодветно).

Метролошки аспекти

За мерење на фреквенцијата, се користат различни типови фреквентни броила, вклучувајќи: за мерење на фреквенцијата на импулси - електронско броење и кондензаторски, за одредување на фреквенциите на спектралните компоненти - резонантни и хетеродини фреквентни метри, како и анализатори на спектарот. За да се репродуцира фреквенцијата со дадена точност, се користат различни мерки - фреквентни стандарди (висока точност), синтисајзери на фреквенции, генератори на сигнали итн.

Стандарди

Националните стандарди за фреквенција се користат за проверка на инструментите за мерење на фреквенцијата. Во Русија, националните стандарди за фреквенција вклучуваат:

Државниот примарен стандард на единици за време, фреквенција и национална временска скала GET 1-98 се наоѓа во VNIIFTRI.
Секундарен стандард на единицата за време и фреквенција VET 1-10-82- лоциран во СНИИМ (Новосибирск).

Пресметки

Пресметувањето на зачестеноста на повторливиот настан се врши со земање предвид на бројот на појавувања на тој настан во даден временски период. Добиената сума се дели со времетраењето на соодветниот временски период. На пример, ако 71 хомоген настан се случиле во рок од 15 секунди, тогаш фреквенцијата ќе биде

ν = 71 15 s ≈ 4,7 Hz (\displaystyle \nu =(\frac (71)(15\,(\mbox(s))))\приближно 4,7\,(\mbox(Hz)))

Ако бројот на добиени примероци е мал, тогаш попрецизна техника е да се измери временскиот интервал за даден број на појави на предметниот настан, наместо да се најде бројот на настани во даден временски период. Користењето на вториот метод воведува случајна грешка помеѓу нула и првото читање, во просек половина од читањето; ова може да доведе до просечна грешка во пресметаната фреквенција Δν = 1/(2 Т м), или релативна грешка Δ ν /ν = 1/(2vТ м ) , КадеТ м е временскиот интервал, а ν е измерената фреквенција. Грешката се намалува како што се зголемува фреквенцијата, така што овој проблем е најзначаен кај ниските фреквенции, каде што бројот на примероциН неколку.

Методи на мерење

Стробоскопска метода

Употребата на специјален уред - строб - е еден од историски раните методи за мерење на брзината на ротација или вибрациите на различни предмети. Процесот на мерење користи стробоскопски извор на светлина (обично светла светилка која периодично произведува кратки блесоци на светлина), чија фреквенција се прилагодува со претходно калибрирано коло за тајминг. Изворот на светлина е насочен кон ротирачки објект, а потоа фреквенцијата на трепкањата постепено се менува. Кога фреквенцијата на трепкањата е изедначена со фреквенцијата на ротација или вибрации на објектот, овој има време да заврши целосен осцилаторен циклус и да се врати во првобитната положба во интервалот помеѓу два трепкања, така што кога ќе се осветли со строб светилка , овој објект ќе изгледа неподвижен. Овој метод, сепак, има недостаток: ако брзината на ротација на објектот ( x) не е еднаква на фреквенцијата на строб ( y), но е пропорционален на него со цел број коефициент (2 x , 3xитн.), тогаш предметот сè уште ќе изгледа неподвижен кога е осветлен.

Стробоскопскиот метод се користи и за дотерување на брзината на ротација (осцилации). Во овој случај, фреквенцијата на трепкањата е фиксирана, а фреквенцијата на периодичното движење на објектот се менува додека не почне да се појавува неподвижен.

Победи метод

Сите овие бранови, од најниските фреквенции на радио бранови до високите фреквенции на гама зраците, се во основа исти и сите тие се нарекуваат електромагнетно зрачење. Сите тие се шират во вакуум со брзина на светлината.

Друга карактеристика на електромагнетните бранови е брановата должина. Брановата должина е обратно пропорционална на фреквенцијата, така што електромагнетните бранови со поголема фреквенција имаат пократка бранова должина и обратно. Во вакуум брановата должина

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

Каде Со- брзина на светлината во вакуум. Во средина во која фазната брзина на ширење на електромагнетниот бран все разликува од брзината на светлината во вакуум ( в′ = c/n, Каде n- индекс на рефракција), односот помеѓу брановата должина и фреквенцијата ќе биде како што следува:

λ = c n ν . (\displaystyle \lambda =(\frac (c)(n\nu)).)

Друга често користена карактеристика на бранот е брановиот број (просторна фреквенција), еднаков на бројот на бранови по единица должина: к= 1/λ. Понекогаш оваа количина се користи со коефициент 2π, по аналогија со обичната и кружната фреквенција к s = 2π/λ. Во случај на електромагнетен бран во медиум

k = 1 / λ = n ν c. (\displaystyle k=1/\lambda =(\frac (n\nu)(c)).) k s = 2 π / λ = 2 π n ν c = n ω c. (\displaystyle k_(s)=2\pi /\lambda =(\frac (2\pi n\nu )(c))=(\frac (n\omega )(c)).)

Звук

Карактеристиките на звукот (механички еластични вибрации на медиумот) зависат од фреквенцијата. Едно лице може да слушне вибрации со фреквенции кои се движат од 20 Hz спаѓа во опсегот на нотата 50 Hz. Во Северна Америка (САД, Канада, Мексико), Централна и некои земји во северниот дел на Јужна Америка (Бразил, Венецуела, Колумбија, Перу), како и во некои азиски земји (југозападна Јапонија, Јужна Кореја, Саудиска Арабија, Филипини и Тајван) користи фреквенција од 60 Hz. Видете Стандарди за конектори, напони и фреквенции во различни земји. Речиси сите електрични апарати за домаќинство работат подеднакво добро во мрежи со фреквенција од 50 и 60 Hz, под услов напонот на мрежата да биде ист. На крајот на 19 - првата половина на 20 век, пред стандардизацијата, фреквенциите од 16 се користеле во различни изолирани мрежи , иако ги зголемува загубите при пренос на долги растојанија - поради капацитивни загуби, зголемување на индуктивната реактанса на водот и загуби на

Карактеристика на периодичен процес, еднаква на бројот на целосни циклуси на процесот завршени по единица време. Стандардните ознаки во формулите се , , или . Единицата за фреквенција во Меѓународниот систем на единици (SI) е генерално херци ( Hz, Hz). Реципроцитетот на фреквенцијата се нарекува период. Фреквенцијата, како и времето, е една од најпрецизно измерените физички величини: до релативна точност од 10 -17.

Во природата се познати периодични процеси со фреквенции од ~ 10 −16 Hz (фреквенцијата на Сончевата револуција околу центарот на Галаксијата) до ~ 10 35 Hz (фреквенцијата на осцилации на полето карактеристична за највисоко-енергетските космички зраци).

Циклична фреквенција

Дискретна стапка на настани

Фреквенцијата на дискретни настани (фреквенција на пулсот) е физичка големина еднаква на бројот на дискретни настани што се случуваат по единица време. Единицата за фреквенција на дискретни настани е втората на минус првата моќност ( s −1, s−1), но во пракса херцот обично се користи за изразување на фреквенцијата на пулсот.

Фреквенција на ротација

Други количини поврзани со фреквенцијата

Метролошки аспекти

Мерења

За мерење на фреквенцијата, се користат различни типови фреквентни броила, вклучувајќи: за мерење на фреквенцијата на импулси - електронско броење и кондензаторски, за одредување на фреквенциите на спектралните компоненти - резонантни и хетеродини фреквентни метри, како и анализатори на спектарот.
За да се репродуцира фреквенцијата со дадена точност, се користат различни мерки - стандарди за фреквенција (висока точност), синтисајзери на фреквенции, генератори на сигнали итн.
Споредете ги фреквенциите користејќи компаратор на фреквенција или користејќи осцилоскоп користејќи Lissajous обрасци.

Стандарди

Државен примарен стандард на единици за време, фреквенција и национална временска скала GET 1-98 - лоциран на VNIIFTRI
Секундарен стандард на единицата за време и фреквенција VET 1-10-82- лоциран во СНИИМ (Новосибирск)

исто така види

Белешки

Литература

Fink L. M. Сигнали, пречки, грешки... - М.: Радио и комуникации, 1984 г.
Единици на физички величини. Бурдун Г. Д., Базакуца В. А. - Харков: училиште Вишча,
Прирачник за физика. Јаворски Б. М., Детлаф А. А. - М.: Наука,

Врски

Фондацијата Викимедија. 2010 година.

Синоними:

Овластување
Хемиска физика

Погледнете што е „Фреквенција“ во другите речници:

ФРЕКВЕНЦИЈА- (1) бројот на повторувања на периодична појава по единица време; (2) Страна фреквенција, поголема или помала од носечката фреквенција на високофреквентниот генератор, која се јавува кога (види); (3) Бројот на ротации е вредност еднаква на односот на бројот на вртежи... ... Голема политехничка енциклопедија

Фреквенција- јонска плазма фреквенција - фреквенција на електростатските осцилации што може да се забележат во плазма чија температура на електроните значително ја надминува температурата на јоните; оваа фреквенција зависи од концентрацијата, полнењето и масата на јоните на плазмата. Термини за нуклеарна енергија

ФРЕКВЕНЦИЈА- ФРЕКВЕНЦИЈА, фреквенции, множина. (посебни) фреквенции, фреквенции, жени. (книга). 1. само единици расеан именка да често. Фреквенција на случаи. Фреквенција на ритам. Зголемен пулс. Тековна фреквенција. 2. Количина што изразува еден или друг степен на некое често движење... Објаснувачкиот речник на Ушаков

фреквенција- s; фреквенции; и. 1. до Чести (1 цифра). Следете ја фреквенцијата на повторување на потезите. Задолжителен дел од садење компири. Обрнете внимание на пулсот. 2. Бројот на повторувања на идентични движења, осцилации во која насока. единица време. Часови на ротација на тркалата. Х... енциклопедиски речник

ФРЕКВЕНЦИЈА- (Фреквенција) број на периоди во секунда. Фреквенцијата е реципроцитет на периодот на осцилација; на пр ако фреквенцијата на наизменична струја f = 50 осцилации во секунда. (50 N), потоа периодот T = 1/50 сек. Фреквенцијата се мери во херци. Кога се карактеризира зрачењето... ... Морски речник

фреквенција- хармоничен, вибрационен речник на руски синоними. фреквенција именка густина густина (за вегетацијата)) Речник на руски синоними. Контекст 5.0 Информатика. 2012… Речник на синоними

фреквенција- појава на случаен настан е односот m/n на бројот m појавувања на овој настан во дадена низа тестови (неговото појавување) до вкупниот број n тестови. Терминот фреквенција се користи и за да значи појава. Во стара книга... ... Речник на социолошка статистика

Фреквенција- осцилации, број на целосни периоди (циклуси) на осцилаторниот процес што се случуваат по единица време. Единицата за фреквенција е херци (Hz), што одговара на еден целосен циклус за 1 s. Фреквенција f=1/T, каде што Т е период на осцилација, но често... ... Илустриран енциклопедиски речник

Електромагнетното зрачење постои точно додека живее нашиот Универзум. Тој одигра клучна улога во еволуцијата на животот на Земјата. Всушност, ова нарушување е состојба на електромагнетно поле распоредено во вселената.

Карактеристики на електромагнетното зрачење

Секој електромагнетен бран е опишан со користење на три карактеристики.

1. Фреквенција.

2. Поларизација.

Поларизација– еден од главните бранови атрибути. Ја опишува попречната анизотропија на електромагнетните бранови. Зрачењето се смета за поларизирано кога сите бранови осцилации се случуваат во иста рамнина.

Овој феномен активно се користи во пракса. На пример, во кината кога се прикажуваат 3D филмови.

Со поларизација, очилата IMAX ја одвојуваат сликата што е наменета за различни очи.

Фреквенција– бројот на бранови врвови што минуваат покрај набљудувачот (во овој случај детекторот) во една секунда. Се мери во Херци.

Бранова должина– специфично растојание помеѓу најблиските точки на електромагнетното зрачење, чии осцилации се случуваат во истата фаза.

Електромагнетното зрачење може да се шири во речиси секој медиум: од густа материја до вакуум.

Брзината на ширење во вакуум е 300 илјади км во секунда.

За интересно видео за природата и својствата на ЕМ брановите, погледнете го видеото подолу:

Видови електромагнетни бранови

Целото електромагнетно зрачење е поделено по фреквенција.

1. Радио бранови.Постојат кратки, ултра-кратки, екстра-долги, долги, средни.

Должината на радио брановите се движи од 10 km до 1 mm и од 30 kHz до 300 GHz.

Нивните извори можат да бидат и човечка активност и разни природни атмосферски феномени.

2. . Брановата должина се движи од 1mm до 780nm и може да достигне до 429 THz. Инфрацрвеното зрачење се нарекува и топлинско зрачење. Основата на целиот живот на нашата планета.

3. Видлива светлина.Должина 400 - 760/780 nm. Според тоа, тој флуктуира помеѓу 790-385 THz. Ова го вклучува целиот спектар на зрачење што може да се види со човечкото око.

4. . Брановата должина е пократка од онаа на инфрацрвеното зрачење.

Може да достигне до 10 nm. таквите бранови се многу големи - околу 3x10^16 Hz.

5. Х-зраци. брановите се 6x10^19 Hz, а должината е околу 10 nm - 17 часот.

6. Гама бранови.Ова го вклучува секое зрачење кое е поголемо од Х-зраците, а должината е пократка. Изворот на таквите електромагнетни бранови се космичките, нуклеарни процеси.

Опсег на примена

Некаде од крајот на 19 век, целиот човечки напредок е поврзан со практичната употреба на електромагнетните бранови.

Првото нешто што вреди да се спомене е радио комуникацијата. Тоа им даде можност на луѓето да комуницираат, дури и ако се далеку еден од друг.

Сателитското емитување и телекомуникациите се понатамошен развој на примитивните радио комуникации.

Токму овие технологии ја обликуваа информациската слика на современото општество.

Изворите на електромагнетно зрачење треба да се сметаат и за големи индустриски капацитети и за различни далноводи.

Електромагнетните бранови активно се користат во воените работи (радари, сложени електрични уреди). Исто така, медицината не можеше без нивна употреба. Инфрацрвеното зрачење може да се користи за лекување на многу болести.

Х-зраците помагаат да се утврди оштетувањето на внатрешните ткива на една личност.

Ласерите се користат за извршување на голем број операции кои бараат прецизна прецизност.

Важноста на електромагнетното зрачење во практичниот живот на човекот е тешко да се прецени.

Советско видео за електромагнетното поле:

Можно негативно влијание врз луѓето

Иако се корисни, силните извори на електромагнетно зрачење може да предизвикаат симптоми како што се:

Замор;

Главоболка;

Гадење.

Прекумерното изложување на одредени видови бранови предизвикува оштетување на внатрешните органи, централниот нервен систем и мозокот. Можни се промени во човечката психа.

Интересно видео за ефектот на ЕМ брановите врз луѓето:

За да се избегнат ваквите последици, речиси сите земји во светот имаат стандарди кои ја регулираат електромагнетната безбедност. Секој тип на зрачење има свои регулаторни документи (хигиенски стандарди, стандарди за радијациона безбедност). Ефектот на електромагнетните бранови врз луѓето не е целосно проучен, па СЗО препорачува да се минимизира нивната изложеност.

Удобноста на животот ја обезбедуваат различни уреди и инсталации кои испуштаат бранови кои влијаат на здравјето во високи концентрации. Затоа, секој човек треба да знае како да го мери електромагнетното зрачење за да се заштити од негативните ефекти.

Дефиниција на концептот

Електромагнетното зрачење се дефинира како изменета состојба на електромагнетното поле. Се создава со движење на електрични полнежи и е способен да влијае на лице далеку од изворот, намалувајќи го неговото влијание со зголемување на растојанието.

Зрачењето се состои од бранови, кои се поделени на следниве типови:

радио емисија;
инфрацрвена;
терахерци;
ултравиолетови;
видлива светлина;
Х-зраци.

Секој простор е изложен на различни фреквенции, бранови должини и поларизации. Во овој случај, зрачењето може да има негативно влијание врз работата на електричните апарати и живите организми.

Првиот знак за зголемување на нивото на електромагнетно зрачење во стан или индустриски простории е неправилно работење на апаратите за домаќинство (нивни дефекти и неисправности), пречки при репродукција на слики и звуци на ТВ, неправилно работење на персоналните компјутери и пречки. во радио комуникациите.

Колку е штетно електромагнетното зрачење?

Човечкото тело и домашните животни зависат од условите на околината. Секој ден едно лице се соочува со работа на бројни уреди кои можат да влијаат на електромагнетната позадина. На покачени нивоа на оваа позадина, мора да се преземат заштитни мерки.

Електричните жици и електричните апарати, блиските далноводи, трансформаторските трафостаници, преносните телевизиски и радио станици, може негативно да влијаат врз едно лице во просторија. Поголемо влијание може да предизвика EMR што има високи стапки кога се наоѓа на блиско растојание.

Изложеноста на извори кои генерираат зрачење има штетен ефект врз:

срцето и крвните садови;
имунолошки систем;
женско и машко сексуално здравје;
нервниот и ендокриниот систем.

Зголемената електромагнетна позадина предизвикува замор во организмот, предизвикува крвни заболувања и малигни тумори.Затоа, секој човек треба да знае како да го мери електромагнетното зрачење.

Пример за електромагнетна позадина

Можете јасно да го замислите нивото на електромагнетното зрачење користејќи го следниов пример. За таа цел е погоден внатрешниот простор на канцеларија во која се наоѓаат следните уреди: персонален компјутер со WI-FI, мобилен телефон, WI-FI рутер, уред Yota WiMax, микробранова печка, домаќинство. вентилатор.

Секој од уредите генерира електромагнетно зрачење. Кога состојбата на уредот се менува, таа исто така се менува. Мерачот ATT-2592 ќе ги прикаже максималните бројки кога уредот работи и се наоѓа веднаш до мерачот. Соодветно на тоа, минимумот ќе биде за исклучен уред кој се наоѓа на далечно растојание и испушта зрачење подалеку од мерачот.

На пример, највисокиот напон на електричното зрачење лоциран до мерач на мобилен телефон со сензор насочен кон антената ќе биде 24,52 V/m, со седирекционален - 11,44 V/m. Ако предавателниот уред е оддалечен 0,3 m од сензорот и антената е свртена настрана, највисоката вредност на напонот ќе биде 10,65 V/m. Примерот јасно покажува како електромагнетната позадина може да се намали.

Рачни упатства за мерење на зрачење

За да го измерите електромагнетното зрачење во стан, прво треба да ги подготвите потребните алатки и инструменти. За да работите, ќе ви треба шрафцигер со индикатор, едноставен радио приемник и рачен анализатор за мерење на зрачењето.

Процесот на мерење на зрачењето со помош на ресивер ги вклучува следните чекори:

Извлечете ја антената од ресиверот и зашрафете ја жичаната јамка со дијаметар од 40 cm до неа.
Подесете го радиото на празна фреквенција.
Полека шетајте низ собата, слушајќи ги звуците на ресиверот.
Извлечете заклучок: местото каде што се слушаат различни звуци е извор на зрачење.

Мерењето на електромагнетното зрачење може визуелно да се изврши со помош на индикаторски шрафцигер со LED. Можете да го купите во продавницата. Ако го приближите уредот до вклучениот уред, индикаторот ќе светне црвено, чиј интензитет ќе ја покаже јачината на зрачењето. Овие методи нема да ви овозможат да го одредите зрачењето во бројки.

Дијагностика со посебен уред

Посебен уред - рачен анализатор - ќе ви помогне да го измерите електромагнетното зрачење во бројки. Работи на различни фреквенции и ви овозможува да го фатите нивото на јачина на електромагнетното поле. Уредот е достапен за вработените во службите на Државниот санитарен и епидемиолошки надзор, организациите за заштита на трудот и сертификација.

Овој мерач на електромагнетно зрачење е прилагоден на саканиот режим на фреквенција. Потоа се избираат мерните единици. Овие можат да бидат волти/метар или микровати/cm². Уредот ја следи избраната фреквенција, резултатите се прикажуваат на компјутерот.

Опис на уредот

Постојат многу инструменти со кои се мери електромагнетното зрачење. Оптимално решение е мерачот на нивото на електромагнетно зрачење ATT-2592. Уредот е пренослив, има 3-канален сензор, LCD дисплеј со позадинско осветлување, капацитет на меморија од 99 мерења, напојуван од Krona батерија (9 V), димензии 60/60/237, тежи 200 g.

Мерењата се изведуваат изотропно во фреквентен опсег од 50 MHz до 3,5 GHz, фреквенцијата на земање примероци е 2 пати во секунда, автоматски се исклучува по 15 минути. Уредот ви овозможува да го мерите напонот во следните единици: mV/m, V/m, µA/m, mA/m, µW/m², mW/m², µW/cm².

Постапка за мерење на ЕМР

Во секоја просторија постои опасност од вишок електромагнетна позадина. Ако се работи за производствен капацитет, тогаш има строго следење на индикаторите. Во станбените простории, самиот сопственик мора да се грижи како да го измери електромагнетното зрачење и да ги минимизира неговите штетни ефекти.

Само специјалисти можат да дадат точна слика за EMR во приватен дом.Тие работат во рамките на законот според следната шема. Кога услугата SES ќе добие соодветна апликација, работниците одат на локацијата со специјална опрема за да ја проценат состојбата на електромагнетната позадина во просторијата.

Уредите ви овозможуваат да добиете точни податоци, кои потоа се обработуваат. Во случај на нормална позадина, не се преземаат никакви мерки. Ако индикаторите се преценети, тогаш се развива збир на мерки што може да доведат до намалување на позадината. Најпрво се разјаснува причината за ваквата состојба. Тоа може да бидат грешки во дизајнот и конструкцијата, прекршување на правилата за работа на објектот.

Испитување со електромагнетно зрачење

Електромагнетното поле се формира со интеракција на спротивни полнежи на физичките тела едни со други, се формира веднаш до изворот на генерирање и е поделено на три вида (далеку, средно, блиску).

Количината на електромагнетното зрачење се пресметува со помош на две компоненти: електрична (волт/метар) и магнетна (тесла). И двата се поделени на бранови со ниска и висока фреквенција, кои имаат различно потекло и услови на настанување. Втората компонента има штетно влијание врз живите суштества.

Електричното поле над нормалното е типично за места каде што се инсталирани факс машини, телевизори, печатачи, шпорети и копири, кои емитуваат електромагнетни бранови кои се движат во вселената.Нивото на магнетното поле се зголемува во близина на електричните жици, трансформаторите и антените, бидејќи се јавува поради движењето на струјата низ жиците.

Како дел од работата на Санитарната и епидемиолошката служба на Руската Федерација, беше усвоен Федерален закон, врз основа на кој претставниците на службата вршат испитување на просториите користејќи специјална опрема. Предмет на проверка се електрични апарати за домаќинство, системи за радио комуникација, трансформаторски трафостаници, радарски инсталации и далноводи.

Санитарни стандарди

Законот утврдува стандарди за електромагнетно зрачење. Максималната дозволена брзина на емитираната магнетна компонента е од 0,2 до 10 µT. Зголемено ниво на магнетното поле се забележува кога фреквенцијата на зрачењето достигнува 50 Hz. Правилно инсталираниот систем за напојување ќе помогне да се спречи магнетното зрачење да ја надмине нормата.

Стандардите за електричното поле ги содржат следните индикатори предвидени во законот:

станбени простории (до 0,5 kV/m);
станбена зона (до 1 kW/m);
надвор од станбената област (до 5 kV/m);
на раскрсницата на високонапонски далноводи со автопати од класа I-IV (до 10 kV/m);
во ненаселени места (до 20 kV/m).

Доколку службениците ги прекршуваат овие норми, се обезбедува административна одговорност. Овие индикатори се важни за летните жители, бидејќи парцелите често се наоѓаат во областа на високонапонски далноводи.

Многу е важно да се запамети дека едно лице често е несвесно изложено на EMR, бидејќи тој едноставно нема способност самостојно да го мери нивото на емитирани бранови. Покрај тоа, нормите се условени по природа, бидејќи сè уште е неопходно да се земат предвид индивидуалните карактеристики на телото.

Методи за заштита од изложеност

Во случај да се утврди дека изложеноста на електрична струја на лице ја надминува нормата, неопходно е да се намали престојот во опасната зона на минимум.Зголемувањето на можното растојание од штетен извор во многу случаи овозможува да се намалат несаканите ефекти врз телото.

Друг начин на заштита е поставувањето на специјални структури кои ќе го спречат ширењето на опасните бранови. Не занемарувајте лична заштитна опрема (чевли, облека, очила, маски итн.). Овие предмети ги користат специјалисти за време на работата и можат да ги намалат штетните индикатори.

Постојат таканаречени организациски средства за заштита. Тие се користат од време на време во однос на целиот тим (работа, живеење во области со можно зголемено потекло). Таквите средства вклучуваат рутински лекарски прегледи и одмори, кои помагаат да се заштити здравјето на луѓето.

Електричната енергија е значаен изум на човештвото. Невозможно е да се замисли нашиот живот без него денес. Но, во исто време, EMR генериран кога електричната енергија се користи за човечки потреби може да има негативно влијание врз животот и здравјето.

Пулмолог, терапевт, кардиолог, доктор по функционална дијагностика. Доктор од највисока категорија. Работно искуство: 9 години. Дипломирал на Државниот медицински институт Хабаровск, клинички престој по терапија. Јас сум ангажиран во дијагноза, третман и превенција на болести на внатрешните органи, а исто така спроведувам медицински прегледи. Лекувам болести на респираторниот систем, гастроинтестиналниот тракт и кардиоваскуларниот систем.

Министерство за општи и стручни

образование на Руската Федерација.

Хуманитарно-технолошки институт Орск

Катедра за општа физика.

КУРСНА РАБОТА

Мерења на параметрите на електромагнетните бранови на ултра високи фреквенции.

Заврши: студент на Физичко-математички факултет група 4Б

Бесонов Павел Александрович .

Научен раководител: д-р. n. доцент Абрамов Сергеј Михајлович .

Орск. 1998 година

1. Основни поими 3

2. §1. Мерење на моќност 3

3. 1. Општи информации 3

4. 2. Калориметриска моќност 3

5. §2. Мерење на фреквенција 8

6. 1. Главни карактеристики на фреквенциските броила 8

7. 2. Мерачи на резонантна фреквенција 8

8. 3. Хетероидни фреквентни метри 13

9. §3. Мерење на импеданса 15

10. 1. Општи информации 15

11. 2. Мерачи на импеданса на поларизација 51

12. 3. Панорамски SWR и мерачи на импеданса 17

ОСНОВНИ КОНЦЕПТИ

Во опсегот на микробранова печка, по правило, се мери моќноста, фреквенцијата и импедансата на уредите. Исто така важни се мерењата на фазното поместување, јачината на полето, факторот на квалитет, слабеењето на брановата моќност, амплитудно-фреквентниот спектар итн. За да се одредат овие количини во широк опсег на нивната варијација, неопходно е да се користат различни методи и радио мерни инструменти.

Постојат директни и индиректни мерења. Директните мерења се користат во случаи кога измерената количина може директно да се спореди со мерка или може да се измери со инструменти калибрирани во избрани единици. Директните мерења се вршат или со методот на директно оценување, кога измерената вредност се определува со отчитувањата на калибриран инструмент, или со методот на споредба, кога измерената вредност се определува со споредување со мерката на дадена вредност. Индиректните мерења се состојат од замена на мерењата на дадена количина со други поврзани со саканата позната врска.

Главни карактеристики на радио мерните инструменти се: опсег на измерени вредности; фреквентен опсег во кој може да се користи уредот; чувствителност за измерениот параметар, што е односот на зголемувањето на отчитувањата на инструментот до зголемувањето на измерената вредност што го предизвикало; резолуција, дефинирана како минимална разлика помеѓу две измерени вредности што уредот може да ги разликува; грешка; потрошувачка на енергија.

§1. МЕРЕЊЕ НА МОЌНОСТ.

1. Општи информации

Нивоата на моќност што треба да се измерат варираат за повеќе од дваесет степени на големина. Секако, методите и инструментите што се користат за такви мерења се многу разновидни. Принципот на работа на огромното мнозинство на мерачи на моќност од микробранова, наречени ватиметри, се заснова на мерење на промените во температурата или отпорноста на елементите во кои се троши енергијата на електромагнетните осцилации што се проучуваат. Инструментите базирани на овој феномен вклучуваат калориметриски и термисторски мерачи на моќност. Ватметри кои користат пондеромотивни феномени (електромеханички сили) и ватиметри кои работат на ефектот Хол станаа широко распространети. Особеноста на првата од нив е можноста за мерења на апсолутна моќност, а втората - мерење на моќност без оглед на координацијата на патеката RF.

Врз основа на начинот на вклучување во преносната патека, ватиметрите се поделени на тип на предавател и тип на апсорпција. Ватметарот од пренесениот тип е уред со четири приклучоци во кој се апсорбира само мал дел од вкупната моќност. Ватметар од типот на апсорпција, кој е мрежа со два терминали, е поврзан на крајот на далноводот и идеално, целата моќ на ударниот бран се апсорбира во него. Ватметар од пренесен тип често се заснова на мерач од тип на апсорпција поврзан со патеката преку насочен спојувач.

2. Калориметриска моќност

Калориметриските методи за мерење на моќноста се засноваат на конверзија на електромагнетната енергија во топлинска енергија во отпорот на оптоварувањето, што е составен дел на мерачот. Количината на генерирана топлина се одредува според температурните промени во оптоварувањето или во околината во која се пренесува топлината. Постојат статични (адијабатски) и проточни (неадијабатски) калориметри. Во првата, микробрановата моќност се троши во термички изолирано оптоварување, а во втората, се обезбедува континуиран проток на калориметриска течност. Калориметриските метри ви овозможуваат да ја измерите моќноста од неколку миливати до стотици киловати. Статичните калориметри ги мерат нивоата на ниска и средна моќност, додека калориметрите за проток мерат средно и високо ниво на моќност.

Состојбата на топлинска рамнотежа во калориметриското оптоварување има форма

каде што P е моќноста на микробрановата потрошена во товарот; ТИ Т 0- оптоварување и температура на околината, соодветно; Со , м- специфичен топлински капацитет и маса на калориметриското тело; к-коефициент на термичка дисипација. Решението на равенката е претставено во форма

(2)

Каде τ =в м / к- термичка временска константа.

Во случај на статичен калориметар, времето на мерење е многу помало од константата τ и микробранова моќност во согласност со формулата 1 ќе:

(3,а)

Овде брзината на промена на температурата во оптоварувањето се мери во степени s -1, м- во g, в- во J (g степени) -1, Р- во В.

Ако Соима димензија cal (g deg) -1, тогаш

(3, б)

Главните елементи на статичките калориметри се термички изолирано оптоварување и уред за мерење на температурата. Лесно е да се пресмета апсорбираната микробранова моќност од измерената стапка на пораст на температурата и познатиот топлински капацитет на товарот.

Инструментите користат различни високофреквентни завршетоци направени од цврст или течен диелектричен материјал со загуби или во форма на плоча или филм со висока отпорност. За одредување на температурните промени се користат термопарови и разни термометри.

Да разгледаме статичен калориметар, во кој барањата за топлинска изолација се намалени и нема потреба да се одредува топлинскиот капацитет Т вкалориметриски додаток (Сл. 1 ). Ова коло го користи методот на замена. Во него за калибрирање на уредот 4 , мерејќи го зголемувањето на температурата како што се троши измерената моќност што се испорачува на раката 1 , се користи позната моќност на директна струја или струја со ниска фреквенција, која се доставува до раката 2. Се претпоставува дека температурата на млазницата 3 се менува подеднакво кога се трошат еднакви вредности на микробранова моќност и директна струја. Статичните калориметри можат да измерат моќност од неколку миливати со грешка помала од ±1%.

Ориз. 1

Главните елементи на калориметарот на проток се: оптоварување, каде што енергијата на електромагнетните вибрации се претвора во топлина, систем за циркулација на течноста и средство за мерење на температурната разлика помеѓу влезната и излезната течност што тече низ товарот. Со мерење на оваа температурна разлика во стабилна состојба, просечната моќност може да се пресмета со помош на формулата

(4)

Каде υ - брзина на проток на калориметриска течност, cm 3 s -1; г- густина на течност, g cm -3; Δ Т - температурна разлика, К; Со,кал (g степени) -1.

Калориметрите за проток се разликуваат по типот на циркулациониот систем (отворен и затворен), според типот на греење (директно и индиректно) и по методот на мерење (вистинска калориметрија и замена).

Кај калориметрите од отворен тип најчесто се користи вода која од водоводната мрежа прво влегува во резервоарот за да го стабилизира притисокот, а потоа во калориметарот. Кај калориметрите од затворен тип, калориметриската течност циркулира во затворен систем. Постојано се надува со пумпа и се лади на амбиентална температура пред повторно да влезе во калориметарот.Во овој систем, покрај дестилирана вода, како течности за ладење се користи раствор од натриум хлорид, мешавина од вода со етилен гликол или глицерин.

Со директно загревање, RF моќноста се апсорбира директно од циркулирачката течност. Со индиректно загревање, циркулирачката течност се користи само за отстранување на топлината од товарот. Индиректното греење овозможува работа преку поширок опсег на фреквенции и моќи, бидејќи функциите на пренос на топлина се одвоени од функциите на апсорпција на RF енергија и усогласување на оптоварувањето.

Ориз. 2 .

Дијаграмот на вистинскиот калориметриски метод е прикажан на (Сл. 2 .). Измерената моќност на RF се троши во оптоварување 1 и директно или индиректно ја пренесува енергијата на течноста што тече. Температурната разлика помеѓу течноста што влегува и излегува од товарот се мери со помош на термоблок 2. Количеството на течност што тече во системот по единица време се мери со мерач на проток 3. Природно, протокот на течност за време на таквите мерења мора да биде константен.

Грешките во мерењето на моќноста на RF во разгледуваното коло се поврзани со голем број фактори. Прво на сите формула 4 не го зема предвид преносот на топлина што постои помеѓу различните делови на калориметарот и загубата на топлина во оптоварувањето со RF и цевките. Различни техники на дизајнирање можат да го намалат влијанието на овие фактори. Нерамномерноста на брзината на проток на калориметриската течност и појавата на воздушни меури доведуваат до грешка во одредувањето на брзината на проток на течноста и промена на нејзиниот ефективен топлински капацитет. За да се намали оваа грешка, се користат стапици за воздушни меури и се постигнува рамномерен проток на течност со помош на регулатор на проток и други средства.

Мерното коло што го спроведува методот на замена се разликува од оној што се разгледува по тоа што дополнителен греен елемент се воведува во серија со оптоварувањето на микробрановата печка, со што се троши моќноста на изворот на струја со ниска фреквенција. Забележете дека со индиректно загревање, моќта на микробрановиот сигнал и моќноста на струјата со ниска фреквенција се внесуваат во истото оптоварување и исчезнува потребата од дополнителен греен елемент.

Постојат два можни методи на мерење со помош на методот на замена - калибрација и рамнотежа. Првиот од нив е да се измери ниската фреквентна моќност што се испорачува на грејниот елемент при што разликата во температурата на течноста на влезот и излезот е иста како при примена на микробранова моќност. Со балансирана метода, прво се воспоставува одредена температурна разлика во течноста кога се напојува нискофреквентна моќност P 1, потоа се напојува измерената RF моќност P, а моќноста на ниска фреквенција се намалува на таква вредност P 2 што температурната разлика останува иста. Во овој случај, P=P 1 -P 2.

Ориз. 3 .

Грешките во мерењето поврзани со варијабилноста на брзината на проток на течноста за време на мерниот циклус може да се избегнат ако има оптоварување 1 на влезот и излезот (Сл. 3 ) и грејниот елемент 2, обезбедуваат отпорници чувствителни на температура R 1, R 2, R 3, R 4 поврзани преку мостното коло. Под услов температурно осетливите елементи да се идентични, рамнотежата на мостот ќе се набљудува за која било брзина на проток на течност. Мерењата се вршат на избалансиран начин.

Разгледаните калориметри на проток се користат за апсолутни мерења, првенствено при високи нивоа на моќност. Во комбинација со калибрирани насочени спојки служат за калибрација на броила со средна и мала моќност. Постојат дизајни на калориметри за проток за директни мерења на средна и мала моќност. Времето на мерење не надминува неколку минути, а грешката во мерењето може да се намали на 1-2%

Помеѓу калориметриските ватиметри за мерење на моќноста на континуираните осцилации, како и просечната моќност на пулсно модулираните осцилации, ги забележуваме уредите MZ-11A, MZ-13 и MZ-13/1, кои го покриваат опсегот на измерени моќи од 2 kW до 3 MW на фреквенции до 37. 5 GHz.

§2. МЕРЕЊЕ НА ФРЕКВЕНЦИЈА

1. Главни карактеристики на фреквентните броила

Една од најважните задачи на мерната технологија е да се измери фреквенцијата или брановата должина на вибрациите. Фреквенцијата е поврзана со брановата должина на следниов начин: (5)

Мерењата на фреквенцијата и брановата должина се различни по природа: првото се заснова на мерење на времето, а второто се заснова на мерењето на должината. Вообичаено, фреквенцијата се избира како главна количина, бидејќи нејзината вредност не зависи од условите на ширење и, исто толку важно, постојат стандарди за фреквенција со висока прецизност со кои може да се споредат измерените фреквенции.

Главните карактеристики на инструментите што се користат за мерење на фреквенцијата и брановата должина се: релативна грешка, чувствителност, опсег на измерени фреквенции и оперативна сигурност.

Релативната грешка на уредот се подразбира како однос на разликата помеѓу измерените и референтните фреквенции до вредноста на референтната фреквенција. Според точноста, сите уреди се поделени во три групи: мала точност со релативна грешка поголема од 0,1%, средна точност со грешка од (0,01-0,1)% и висока точност со грешка помала од 0,01%. Чувствителноста на уредот се карактеризира со минималната моќност на сигналот што се доставува до мерачот на фреквенција при што е можно читање на фреквенцијата.

2. Мерачи на резонантна фреквенција

Ориз. 4 .

Ориз. 5 .

Мерачите на резонантна фреквенција обично ги содржат следните елементи (Сл. 4 ): волуметриски резонатор 2, комуникациски елементи 1, подесување елемент 3, индикатор 5 со или без засилувач 4. Врската помеѓу влезната линија и индикаторскиот уред со резонаторот е избрана врз основа на компромис помеѓу вредноста на вчитаниот фактор на квалитет на резонаторот и чувствителноста на уредот. Мерачот на фреквенција се прилагодува на одредена фреквенција на измерени осцилации со мерење на геометриските димензии на резонаторот. Во овој случај, димензиите на резонантната бранова должина или фреквенција се одредуваат со положбата на елементите за подесување во моментот на резонанца, што се одредува со индикаторскиот уред. Како индикатори, најчесто се користи микропараметар на директна струја, а кога се менува фреквенцијата на модулирани осцилации, се користи осцилоскоп или мерен засилувач. Постојат два начини за вклучување на фреквенцискиот метар - со означување на поставката според максималната струја на уредот (проодно коло) и минималната струја (коло за апсорпција или апсорпција). Првата шема, која стана најраспространета, е прикажана на (Сл. 5) . Резонатор со елементи за спојување и уред за подесување на фреквенцијата е прикажан на (Сл. 5.а), неговото еквивалентно коло е прикажано на (Сл. 5 Б). Кога резонанцата на мерачот на фреквенција е детонирана, отчитувањето на уредот за индикатор е нула. Во моментот на резонанца, максималната струја тече низ уредот (види Сл. 5.в).

Во некои случаи, корисно е второ коло за вклучување на мерач на резонантна фреквенција - со ознака на минималната струја на. резонанца. Структурата на таков резонатор е прикажана на (Сл. 6а), еквивалентното коло е прикажано на (Сл. 6б). На фреквенции различни од резонантната, влезната импеданса на паралелно поврзаното коло е мала и се трансформира во коло. детектор преку сегмент со должина λ/4, не внесува забележителни промени во главното коло. Како резултат на тоа, преку индикаторскиот уред на мерачот на фреквенција, соодветната фреквенција на измерените осцилации се врши со менување на геометриските димензии на резонаторот. Во овој случај, вредноста на резонантната бранова должина или фреквенција се определува со положбата на елементите за подесување во моментот на резонанца, што е забележано од индикаторскиот уред. Како индикатори најчесто се користи DC микроамперметар, а при мерење на фреквенцијата на модулирани осцилации се користи осцилоскоп или мерен засилувач. Постојат два начини за вклучување на фреквенцискиот метар - со означување на поставката според максималната струја на уредот (проодно коло) и минималната струја (апсорпција, или апсорпција, коло). Првата шема, која стана најраспространета, е прикажана на (Сл. 2 ). Резонатор со елементи за спојување и уред за враќање на фреквенцијата е прикажан на (Сл. 2а), неговото еквивалентно коло е прикажано на (Сл. 26 ). Кога резонаторот на фреквентниот метар е детониран, отчитувањето на уредот за индикатор е нула. Во моментот на резонанца, максималната струја тече низ уредот (види Сл. 2v).

Ориз. 6 .

Да ги разгледаме дизајнерските карактеристики на мерачите на резонантна фреквенција Тие главно се разликуваат во видот на осцилаторните системи.

Вклучено (Сл. 7 ) покажува резонаторски уреди со елементи за комуникација и подесување, кои најчесто се користат во резонантните фреквенци. Вклучено (Сл. 7а) е прикажан дизајнот на резонатор во форма на дел од четвртина бран од коаксијална линија. Резонаторот е поврзан со RF генераторот и мерниот уред преку јамки лоцирани во страничниот ѕид. Резонаторот се прилагодува со промена на должината на централниот проводник. Скалата на микрометарот поврзан со централниот проводник е градуирана во бранови должини или е обезбедена со крива на калибрација. RF контактот помеѓу внатрешниот проводник и крајниот ѕид на резонаторот се формира со помош на кондензатор. Спротивниот крај на резонаторот е затворен со метален капак. Поради ефектот на капацитивниот раб, резонантната должина на слободниот крај на централниот проводник е нешто помала од λ/4.

Мерачите на фреквенција од коаксијален тип се користат првенствено во опсегот на бранова должина 3-300 cm Опсегот на прилагодување на фреквентните броила со подвижен централен проводник е 2:1. Грешката на мерачите на фреквенција на коаксијален дизајн е (0,05-0,1)% и зависи од дизајнерските карактеристики на уредот и точноста на калибрацијата.

Ориз. 7 .

На повисоки фреквенции во опсегот на микробрановите, се користат резонантни фреквентни мерачи во форма на цилиндрични волуметриски резонатори. Резонаторите возбудени од вибрации од типот H O 011 и H O 111 имаат поголем широкопојасен интернет и висококвалитетен фактор.

Во случај на резонатори базирани на вибрации од типот H O 011, може да се користи бесконтактна крајна плоча за промена на должината на цилиндерот (види Сл. 7, б), бидејќи сегашните линии на вибрации од овој тип имаат форма на кругови во пресекот на цилиндерот. Присуството на јаз е неопходно за да се елиминираат другите видови вибрации чии тековни линии минуваат низ јазот. Полето на овие вибрации, возбудено во просторот зад плочата, се апсорбира во посебен апсорбирачки слој. Најопасни се вибрациите од типот E O 111, кои имаат иста резонантна фреквенција како H O 011. За да се потисне, покрај мерките наведени погоре, од големо значење е изборот и распоредот на елементите за спојување, земајќи ја предвид разликата во конфигурацијата на осцилационите полиња од формата H O 011 и E O 111. Во случајот што се разгледува, елементот за спојување е тесен отвор што се сече долж генератриксот на цилиндерот и долж тесниот ѕид на брановодот за снабдување. Се поставуваат зголемени барања за внимателно изработка на резонаторот, бидејќи дури и мала асиметрија може да доведе до возбудување на вибрациите од типот E O 111 и до намалување на факторот на квалитет на резонаторот, достигнувајќи 50.000 во опсегот на бранова должина од 10 cm. .

Грешката во мерењето на фреквенцијата со мерач на резонантна фреквенција зависи од точноста на нејзиното прилагодување на резонанца, од совршенството на механичкиот систем и калибрацијата, како и од влијанието на влажноста и температурата на околината.

Точноста на подесување на резонанца зависи од вчитаниот фактор на квалитет на резонаторот Q и грешката на уредот за индикатор:

(6)

Каде Δ ѓ-детунирање на фреквенцијата на која тековната амплитуда во Апати помала од моменталната амплитуда при резонанца. Да се намали Δ ѓ / ѓ 0 , треба да изберете Ашто е можно поблиску до единството, односно неопходно е да се има точен индикаторски уред кој означува мали промени во струјата. Па ако A= 1.02, тогаш Δ ѓ / ѓ 0 = 1/ 10 П nи во П n=5000 излегува Δ ѓ / ѓ 0 =2·10 -5.

Кај мерачите на резонантна фреквенција со висококвалитетен фактор, одредена грешка се внесува со механичка непрецизност на прилагодувањето поради повратен удар во погонот, несигурни контакти помеѓу подвижните делови на резонаторот итн.

Колку е поголем опсегот на фреквенции за кои се дизајнирани фреквентните броила, толку е поголема грешката во мерењето поврзана со неточноста на читањето. Оваа грешка може да се пресмета со помош на формулата

Каде Δl- грешка во одредувањето на положбата на елементот за подесување, обично одговара на цената на една поделба и еднаква на 0,5-10 микрони. За оваа грешка да биде иста низ целиот опсег на работна фреквенција, неопходно е да се има дф / длпропорционален ѓ 0 .

Мерачите со резонантна фреквенција обично се калибрираат со споредување на нивните отчитувања со читањата на референтниот уред на различни фреквенции. Прифатлива точност се добива ако грешката на стандардниот фреквентен мерач, заедно со грешката на методот, е пет пати помала од грешката на калибрираниот уред.

Промената на диелектричната константа на воздухот, предизвикана од варијабилноста на неговата температура и влажност, доведува до промена на резонантната фреквенција на мерачот на фреквенција, а со тоа и до грешка во мерењето. Во нормални услови, оваа грешка достигнува 5 10 -5.

Кога температурата на околината се менува, геометриските димензии на резонаторот се менуваат, а тоа, пак, доведува до грешка во мерењето на фреквенцијата. Грешката од оваа причина се пресметува со помош на формулата

Δ ѓ / ѓ 0 =- αkΔT (8)

каде α е линеарен коефициент на температурна експанзија на материјалот на резонаторот; к-коефициент во зависност од дизајнот на резонаторот. За цилиндрични резонатори ( к=1), изработен од бакар, промена на температурата од 1°C дава грешка во фреквенцијата од 2 10 -5.

Табелата ги прикажува главните параметри на некои мерачи на резонантна фреквенција во режимите на континуирано генерирање (CW) и пулсна модулација (PM). Грешката во мерењето за сите дадени уреди е 0,05%. Последната колона го дава отпорот на коаксијалниот влезен елемент или напречниот пресек на правоаголниот брановод.

Уредите дискутирани во табелата се состојат од резонатор, променлив придушувач од 10 dB, засилувач и индикатор. Кај бројачите на фреквенции Ch2-31-Ch2-33, како резонантен систем се користат цилиндрични резонатори, возбудени од вибрации од типот H O 112, а кај другите бројачи на фреквенции се користат резонатори од коаксијален тип. Резонаторите се поврзани во проодно коло.

Параметри на мерачи на резонантна фреквенција

3. Хетеродини фреквентни метри.

Најточните фреквентни броила се уреди базирани на споредување на фреквенцијата на сигналот што се проучува со фреквенцијата на високо стабилен извор. Постојат различни методи за споредување на фреквенциите: нула отчукувања, генератор на интерполација и секвенцијално намалување на фреквенцијата.

Ориз. 8 . Ориз. 9 .

На линеарниот елемент за мешање (Сл. 8 ) се испорачува RF сигнал со непозната фреквенција f xи сигнал со фреквенција ѓ опод референтниот извор. Излезот на миксерот произведува сигнали со исти фреквенции, како и нивните хармоници и сигнали со фреквенции на отчукување. Бидејќи амплитудите на хармониските компоненти се мали, и затоа сигналите за нивната разлика фреквенција се исто така мали, погодно е да се користи сигнал со фреквенција на отчукување за индикација ѓ б = ѓ X – ѓ оп =0 . Оттука и името на методот - методот со нула ритам. На излезот од нелинеарниот елемент се вклучува индикатор, на пример телефон, кој пренесува само сигнали за аудио фреквенција. Ако непречено ја менувате фреквенцијата на референтниот осцилатор, тогаш кога ѓ X - ѓ оп <15000 Гц в телефоне появляется тон разностной частоты, который понижается три сближении ѓ XИ ѓ оп .

Вклучено (Сл. 9 ) ја покажува природата на промената ѓ бна фиксна непозната фреквенција ѓ Xи прилагодлива фреквенција ѓ оп. На ѓ б <16 Hz човечкото уво престанува да воочува ниски фреквенции и како резултат на тоа грешката може да достигне 32 Hz. За да ја намалите грешката, треба да користите броење „вилушка“: запомнете по уво одреден тон на отчукување, на пример, што одговара на фреквенцијата ѓ op1. Потоа забележете ја фреквенцијата ѓ op2, во која се слуша истиот тон на тепање на телефонот. Фреквенција на пребарување ѓ Xе аритметичка средина на означените фреквенции.

Во реални услови, хармониските компоненти на главните сигнали се генерираат истовремено во миксерот, затоа се забележуваат нула отчукувања кога хармонските фреквенции се еднакви nf X=м ѓ оп, Каде n , t=1,2,3... За да ја елиминирате грешката при изборот на хармоник во овој случај, прво мора приближно да ја измерите непознатата фреквенција користејќи некој метод, на пример, резонантен.

Ако измерената фреквенција лежи надвор од опсегот на фреквенција на референтниот осцилатор, тогаш таа се мери со методот на ритам помеѓу хармоничките компоненти и основниот фреквентен сигнал. Па ако ѓ X << ѓ оп, потоа наизменично подесете го референтниот осцилатор на нула отчукувања со кои било две соседни хармонични компоненти на измерената фреквенција: ѓ op1 =стр ѓ Xи ѓ op2 =(n±1) ѓ X .

. (9)

Ако f x 1 >>f oа, тогаш подесете го референтниот осцилатор на таквите две фреквенции f op1 и f op2 така што f x =m f op1 и f x =(m±1)f op2. Потоа

( 10 )

Бидејќи е тешко да се направи референтен осцилатор со непречено подесување и стабилност на висока фреквенција, тие прибегнуваат кон методот на интерполација. Во овој случај, во дијаграмот 1 Заедно со генераторот на интертулација, чија фреквенција може непречено да се менува, се воведува и стандарден генератор со фиксна фреквентна мрежа. Постапката за мерење е како што следува. Генераторот на интерполација секвенцијално се прилагодува на нула отчукувања со сигналот за измерена фреквенција f xи со соседни хармонски компоненти на референтната фреквенција на референтниот генератор Т f xи (m+1)f op од двете страни на фреквенцијата f x . Читањата на скалата на генераторот на интерполација ќе бидат α X,α 1, α 2. Во овој случај

(11)

Точноста на мерењата е поголема, колку е помала фреквенциската разлика помеѓу соседните хармоници на референтниот генератор, линеарната скала на подесување на генераторот на интерполација и поголема е неговата резолуција.

Кога фреквентната разлика ѓ X - ѓ оппоголема од ограничувачката фреквенција на мерачот на аудио фреквенција, може да се примени двојна хетеродинизација со користење на колото 2 . Мерењата со помош на оваа шема се попрецизни, бидејќи е полесно да се создаде мерач на фреквенција со висока стабилност и зголемена точност на мерењето со помош на генератор на интерполација со мал опсег на подесување на фреквенцијата.

Грешките на хетеродинските фреквентни броила се одредуваат првенствено од грешките на кварцните и интерполациските осцилатори. Така, кварцните осцилатори имаат релативна фреквентна грешка од ±10 -8 -10 -9. Генераторот на интерполација воведува дополнителна грешка поради промената на фреквенцијата на генераторот за време на мерењата, неточноста на калибрацијата на скалата и грешката при читање. Како резултат на тоа, грешката на таквите мерачи на фреквенција е ± 5 10 -6. Треба да се напомене дека наведената вредност на грешката се добива само по продолжено загревање на уредот (до 1–1,5 часа).

§3. Мерење на импеданса

1. Општи информации

Прашањата за мерење на импедансата на јазлите или елементите на RF патеката се појавуваат секогаш кога тие треба да се решат. проблеми со совпаѓање, наоѓање на параметрите на еквивалентни кола или пресметување на фреквентните карактеристики на микробрановите уреди.

Ориз. 10 .

Основа за определување на импедансата на оптоварување е нејзината поврзаност со коефициентот на стоечки бран и положбата на минималниот напон во водот. Најраспространето определување на импедансата се заснова на мерењата на SWR и позицијата на минимумот на стоечкиот бран со помош на мерна линија. Соодветниот функционален дијаграм е претставен на (Сл. 10 ). Уредот чија импеданса треба да се измери е поврзан со микробрановиот генератор преку мерната линија. Индустријата произведува мерни линии кои покриваат фреквентен опсег од 0,5 до 37,5 GHz.

Преносливите инструменти за одредување на импеданси врз основа на мерења на SWR и фази се мерачи на типот на поларизација. Овие уреди се карактеризираат со широкопојасен интернет и висока точност. Фреквентниот опсег што го покриваат се протега од 0,02 до 16,67 GHz.

Постојат уреди кои обезбедуваат полуавтоматско панорамско мерење на SWR како функција на фреквенцијата. Овие уреди можат значително да го намалат времето за усогласување на уредите, како и да ги набљудуваат и измерат амплитудно-фреквентните карактеристики на четириполите. Тие покриваат фреквентен опсег од 0,02 до 16,67 GHz.

Ова поглавје го разгледува принципот на работа на уредот, кој овозможува да се одредат вредностите на импедансата на уредите што се испитуваат како функција на фреквенцијата директно од кружен дијаграм на импедансите нацртани на екранот на цевката на катодниот зраци. Уредите од овој тип покриваат фреквентен опсег од 0,11 до 7 Hz.

2. Мерачи на импеданса на поларизација

Мерачот на импеданса на поларизација се состои од правоаголни 7 и цилиндрични сегменти 6 брановоди, а цилиндричниот брановод се наоѓа под прав агол на широкиот ѕид на правоаголниот брановод (Сл. 11 ). Комуникацијата помеѓу брановодите се врши преку три процепи 8 со иста големина, кој се наоѓа на еднакво растојание од центарот на цилиндричниот бранововод.

Принципот на работа на мерачот на поларизација е како што следува. Електромагнетно N □ 10 - бран кој се шири од генераторот кон оптоварувањето возбудува кружно поларизиран HO 11 бран во цилиндричниот брановод. Ова се постигнува со избирање на локацијата и големината на процепите: два процепи лоцирани преку широкиот ѕид на брановодот се наоѓаат на максимумот од компонентата на полето H x , а третиот јаз е на максимумот на компонентата на полето H z. Овие процепи возбудуваат два бранови H O 11 во цилиндричен брановоди, меѓусебно нормални во просторот и поместени во фаза за агол π/2. Последново е последица на временското поместување за π/2 на компонентите на полето X x и H z во правоаголен брановод. Бидејќи со избирање на големината на процепите е можно да се постигне еднаквост во амплитудите на возбудените бранови, бранот во цилиндричен бранововод ќе има кружна поларизација.

Ориз. 11 .

Ако го промените правецот на ширење на бранот во правоаголен брановодник, тогаш бран со спротивна насока на ротација на полето се возбудува во цилиндричен брановод. Очигледно, ако има рефлектирачки бран во правоаголен брановодник, во цилиндричен брановодник ќе има два бранови H O 11 со спротивни насоки на кружна поларизација. Како резултат на суперпозиција на овие бранови, се формира бран со елипсовидна поларизација, кој ги носи потребните информации за големината на SWR и положбата на минимумот на стоечкиот бран во правоаголен брановод. SWR е еднаков на односот на главните оски на елипсата, чии вредности одговараат на збирот и разликата во амплитудите на инцидентот и рефлектираните бранови.

Табела 1

Параметри на мерната линија

3 започнува, диодна комора ротира околу брановодот 2 со сонда 1 ја репродуцира распределбата на јачината на полето во правоаголен бранововод, а целосната револуција на камерата одговара на движењето на сондата во правоаголниот бранововод со бранова должина λv. Позицијата на помалите оски на елипсата е уникатно поврзана со положбата на полето минимум во правоаголниот брановоди, т.е., со фазата на коефициентот на рефлексија.

Мерењето на фазата на коефициентот на рефлексија се состои од читање по должината на бирачот 5 положбата на комората на диодот на која индикаторскиот уред ја покажува минималната вредност. Диодната комора се ротира со помош на ротирачки спој 3. Скалата за читање „фаза“ е полукруг поделен со ознаки на 180 еднакви делови, така што вредноста на секоја поделба на скалата одговара на 2° од измерениот фазен агол. Точноста на отчитувањето на фазата на коефициентот на рефлексија со помош на нор е ±20.

За почетна калибрација на уредот во фаза во однос на мерната прирабница, нема потреба да се користи краток спој, туку се користи скалата „фреквенција“ 4, која е цврсто поврзана со комората на диодот и може да се ротира во однос на „ фаза“ скала. Скалата „фреквенција“ се пресметува на следниов начин. дека при поставување на работната фреквенција, комората на диодот се ротира за агол еднаков на соодветната промена на фазата на бранот помеѓу мерната прирабница и рамнината на симетрија на уредот.

табела 2

Параметри на мерачи на поларизација

Тип на уред	Фреквентен опсег, GHz	Граници на мерење		Грешка во мерењето		Димензии на делот за RF пресек, mm
Тип на уред	Фреквентен опсег, GHz		Фази, степени	SWR. % (SWR=1,05÷2)	фаза, рад (SWR=2)
	0,15-1 8,24-2,05				4.1 (на SWR=1.2) 4.1
Дијаметри на надворешните и внатрешните проводници на коаксијалниот * 2 широки и тесни брановидни ѕидови,

Мерачот на поларизација ви овозможува да ја одредите импедансата дури и при високи нивоа на микробранова моќност. За да го направите ова, уредот предвидува замена на диодата со диоден приклучок, кој има исти димензии. Помеѓу мерачот на поларизација и надворешната диодна комора се поставува променлив придушувач, со чие прилагодување се постигнува нивото на моќност на диодата во границите што одговараат на квадратниот дел од карактеристиката.

Пожелно е да се користат мерни засилувачи како индикаторски уред при работа со мерачи на поларизација. Параметрите на мерачите на поларизација се дадени во Табела. 2 .

3. Панорамски SWR и мерачи на импеданса

Панорамскиот SWR метар се состои од генератор за чистење, мерач на сооднос на напон со насочен спојувач и инструмент за осцилоскоп (Сл. 12 ). Принципот на работа на уредот е да се изолира сигнал пропорционален на моќноста на рефлектираниот бран и последователно да се измери односот на моќноста на рефлектираните и инцидентните бранови, што е еднакво на квадратот на модулот на коефициентот на рефлексија.

По засилувањето, овој напон влегува во каналот за вертикална девијација на осцилоскопот. Хоризонталните плочи на осцилоскопот се напојуваат со напон од генератор кој делува како фреквентен модулатор на микробрановиот генератор. Како резултат на тоа, на екранот на цевката се забележува крива на квадратот на коефициентот на рефлексија наспроти фреквенцијата (крива 1 во Сл. 13 ).

За калибрирање на SWR на некои фреквенции, се користи електронски комутатор, кој наизменично го снабдува или засилениот излезен напон на мерачот на сооднос или референтниот напон до каналот за вертикална девијација. Како резултат на тоа, на екранот против позадината на кривата 1 блескавата линија на косата е видлива 2. Со промена на референтниот напон, постигнуваме усогласување на линијата за видување со точката на интерес на кривата 1. Вредноста на SWR во овој момент се брои на скалата на уредот, калибрирана во вредности на SWR, а фреквенцијата се одредува со помош на вграден фреквентен мерач.

Тешкотиите во практичната имплементација на колото се поврзани со потребата да се користи генератор за бришење со линеарна промена на фреквенцијата во опсегот на бришење, како и исти или слични минливи карактеристики на двете насочени спојки и исти или слични карактеристики на диодата комори низ целиот опсег на работна фреквенција. Вообичаено, VOC се користи како генератор за чистење. Линеарна промена на фреквенцијата во опсегот на бришење се постигнува со примена на периодични експоненцијални импулси на системот со бавни бранови на светилката.

Во друга верзија на панорамскиот SWR метар, сигналот од комората на диодот на спојката, пропорционален на амплитудата на рефлектираниот бран на патеката, се напојува директно до вертикалните плочи на осцилоскопот. Точноста на мерењето сега зависи од константноста на моќноста на генераторот за бришење низ целиот опсег на метење. За да се стабилизираат промените во моќноста на сигналот што неизбежно се случуваат за време на модулацијата на фреквенцијата, генераторот е опремен со автоматски регулатор за напојување. Дел од разгранетата ударна моќност се испорачува на влезот на автоматското контролно коло, каде што се споредува со референтниот напон. Сигналот за грешка генериран од колото се применува на првата анода на BWO (внатрешно контролирана стабилизација) или на електрично контролиран атенуатор (надворешна стабилизација), со што се обезбедува постојано ниво на моќност низ фреквенцискиот опсег.

Табела 3.

Параметри на автоматски панорамски SWR и мерачи на слабеење.

Панорамските броила можат да работат во режим на амплитудна модулација со правоаголен импулсен напон со фреквенција од 100 KHz. Заедно со периодично подесување на фреквенцијата со различни периоди и запирање на метеж на избраната фреквенција со автоматско броење, можно е и рачно подесување на фреквенцијата со помош на мерач на фреквенција со поставка за следење на измерената вредност.

Панорамските SWR броила ви овозможуваат да го измерите слабеењето што го воведуваат четириполи. Мерењето на слабеењето се сведува на определување на односот на моќноста на излезните и влезните сигнали на квадриполна мрежа.

Автоматските панорамски SWR и мерачите на слабеење произведени од индустријата го покриваат опсегот на фреквенција од 0,02 до 16,66 GHz. Главните параметри на некои од нив се дадени во табелата. 3. Во табелата, A е слабеењето поставено на скалата на атенуаторот. Влезот на RF моќноста на првите три уреди е коаксијален, додека останатите се брановодни.

Друг тип на автоматски броила се мерачите на панорамска импеданса и комплексни мерачи на засилување. Резултатите од мерењето се претставени во поларни или правоаголни координати на екранот на осцилоскоп 1B во форма на зависност од вкупниот отпор на предметот што се испитува во функција на фреквенцијата.

Уредот се состои од три блока: генератор за чистење, сензор за импеданса и индикатор (Сл. 14 ). Сензорот за импеданса е HF единица со четири мерни глави, од чиј излез се отстрануваат LF напоните. Главите се наоѓаат на растојание од λ во /8 едни од други.

Ориз. 14 .

Дозволете ни да воспоставиме врска помеѓу сигналот на излезот на квадратниот детектор на мерната глава и коефициентот на рефлексија во линијата. Дозволете ни да го напишеме напонот на првата сонда во форма

(13)

каде ψ=2k z z-ψ n; z - растојание помеѓу сонди и оптоварување; ψ n и |Г| -фаза и модул на коефициент на рефлексија од оптоварувањето. Да го замислиме напонот на првата сонда вака:

Тогаш струјата што минува низ детекторот со квадратна карактеристика:

(15)

Каде б - константна. Струјата низ детекторот поврзан со третата сонда и одвоена од првата со растојание λ во /2 е еднаква на

(16)

Според тоа, струите низ вториот и четвртиот детектор

(17)

(18)

Мерните глави мора да се прилагодат така што . Потоа на излезот од одземачот поврзан со првата и третата мерна глава, ќе има сигнал дефиниран со изразот

(19)

и на излез од друг одземач поврзан со вториот и четвртиот; мерни глави, сигналот ќе биде претставен во форма

(20)

Каде кИ к ’- постојана.

По засилувањето во соодветните DC засилувачи, овие сигнали, фазно поместени за 90°, се внесуваат на хоризонталните и вертикалните плочи на осцилоскопот. Нивните амплитуди се прилагодени за да се обезбеди еднакво отклонување на зракот во двете насоки. Ова значи дека кога фазата на коефициентот на рефлексија се менува за 360°, зракот ќе нацрта круг со радиус на екранот. што одговара на модулот на коефициентот на рефлексија.

Ако фреквенцијата на генераторот се менува линеарно во времето, тогаш се менува и комплексниот коефициент на рефлексија од измерениот објект, т.е. промена |G|=F(f) и ψ n =F(f) . Зракот исцртува крива, чие радијално отстапување е пропорционално на |Г|, а азимуталната положба одговара на ψ n.

Точноста на мерењето на импедансата во опсег на фреквенција зависи од идентитетот на четирите индикаторски уреди и стабилноста на излезната моќност на генераторот модулиран со фреквенција како што се менува фреквенцијата.

Автоматскиот мерач на импеданса RK.4-10 е дизајниран за опсег на фреквенција 0,11-7 GHz со мерни граници за фазно поместување 0-360°, модул на засилување 60 dB и SWR 1,02-2. Грешка во мерењето: фазно поместување 3°, коефициент на рефлексија на фаза 10°, SWR 10% (на SWR ≤2)

ЛИТЕРАТУРА:

1. Лебедев И.В. Микробранова опрема и уреди. М., Виша школа, том I, 1970 година, том II, 1972 година.

2. Советов Н.М. Технологија со ултра висока фреквенција. М., Виша школа, 1976 г.

3. Коваленко В.Ф. Вовед во микробранова технологија. М., Сов. радио, 1955 година.

4. Фелдштајн А.Л., Јавич Л.Р. Прирачник за елементи на технологијата на брановоди. М.–Л., Госенергоиздат, 1963 година.

5. Красјук Н.П., Димович Н.Д. електродинамика и ширење на радио бранови. М., Виша школа, 1947 г.

6. Вајнстин Л.А. Електромагнетни бранови. М., Сов. радио, 19557 година

7. Mattei D.L., Young L.E., Jones M.T. Микробранови филтри, соодветни кола и комуникациски кола: Пер. од англиски М., Комуникација, 1971 година.