Elektromanyetik dalgaların frekansı nasıl ölçülür? Elektromanyetik radyasyon - tanımı, türleri, özellikleri

Kuantum mekaniksel durum, bu durumun enerjisinin fiziksel bir anlamına sahiptir ve bu nedenle birim sistemi genellikle frekans ve enerjinin aynı birimlerle (başka bir deyişle frekans ve enerji arasındaki dönüşüm faktörü) ifade edileceği şekilde seçilir. formüldeki Planck sabitidir e = Hν - 1'e eşit olarak seçilir).

İnsan gözü, 4⋅10 14 ile 8⋅10 14 Hz (görünür ışık) arasındaki frekanslara sahip elektromanyetik dalgalara duyarlıdır; Titreşimin frekansı gözlenen ışığın rengini belirler. İnsan işitsel analizörü, 20 Hz'den 20 kHz'e kadar frekanslara sahip akustik dalgaları algılar. Farklı hayvanlar, optik ve akustik titreşimlere karşı farklı frekans aralıklarına sahiptir.

Ses titreşimlerinin frekanslarının oranları, oktav, beşinci, üçüncü vb. gibi müzik aralıkları kullanılarak ifade edilir. Seslerin frekansları arasındaki bir oktavlık aralık, bu frekansların 2 kat farklı olduğu anlamına gelir; bu, mükemmel bir beşinci aralık anlamına gelir. frekansların oranı 3 ⁄ 2 . Ek olarak, frekans aralıklarını tanımlamak için onluk bir sayı kullanılır - 10 kat farklılık gösteren frekanslar arasındaki aralık. Böylece insanın ses duyarlılığı aralığı 3 dekattır (20 Hz - 20.000 Hz). Çok yakın ses frekanslarının oranını ölçmek için cent (frekans oranı 2 1/1200) ve milioktav (frekans oranı 2 1/1000) gibi birimler kullanılır.

Ansiklopedik YouTube

    1 / 5

    ✪ GERİLİM ve AKIM arasındaki fark nedir

    ✪ 20 Hz ve 20 kHz hakkında açıklama. Neden böyle bir aralık?

    ✪432 Hz DNA onarımı, çakra ve aura temizliği. İzokronik ritimler.

    ✪ ENERJİ VE TİTREŞİM FREKANSI - ZİHİN İÇİN YENİ BİR OYUN ALANI.

    ✪ Vücudunuzun titreşim frekansını 10 dakikada nasıl artırırsınız Titreşimlerle şifa Theta şifası, tatlım

    Altyazılar

Spektral bileşenlerin anlık frekansı ve frekansları

Periyodik bir sinyal, (bir katsayıya kadar) faz değişim hızı olan anlık bir frekansla karakterize edilir, ancak aynı sinyal, kendi (sabit) frekanslara sahip harmonik spektral bileşenlerin toplamı olarak temsil edilebilir. Anlık frekansın özellikleri ile spektral bileşenin frekansı farklıdır.

Döngüsel frekans

Açısal frekansın birimi saniye başına derece olarak kullanılırsa normal frekansla ilişkisi şu şekilde olacaktır: ω = 360°ν.

Sayısal olarak döngüsel frekans, 2π saniyedeki döngü sayısına (salınım, devir) eşittir. Döngüsel frekansın (ana boyutunda - saniye başına radyan) tanıtılması, teorik fizik ve elektronikteki birçok formülü basitleştirmemize olanak tanır. Böylece, salınımlı bir LC devresinin rezonans döngüsel frekansı şuna eşittir: ω L C = 1 / L C , (\displaystyle \omega _(LC)=1/(\sqrt (LC))) olağan rezonans frekansı ise ν L C = 1 / (2 π L C) . (\displaystyle \nu _(LC)=1/(2\pi (\sqrt (LC))).) Aynı zamanda diğer bazı formüller de daha karmaşık hale geliyor. Döngüsel frekansın lehine belirleyici husus, açıları ve fazları ölçmek için radyan kullanıldığında birçok formülde görünen 2π ve 1/(2π) faktörlerinin döngüsel frekans eklendiğinde ortadan kaybolmasıydı.

Mekanikte, dönme hareketi göz önüne alındığında, döngüsel frekansın bir benzeri açısal hızdır.

Ayrık olay oranı

Ayrık olayların frekansı (darbe frekansı), birim zaman başına meydana gelen ayrık olayların sayısına eşit fiziksel bir niceliktir. Ayrık olayların sıklık birimi eksi birinci kuvvetin ikinci kuvvetidir (Rus tanımı: s -1; uluslararası: s−1). 1 s −1 frekansı, bir olayın 1 s'de meydana geldiği ayrık olayların frekansına eşittir.

Dönme frekansı

Dönme frekansı, birim zaman başına tam devir sayısına eşit fiziksel bir niceliktir. Dönme hızının birimi ikinci eksi birinci kuvvettir ( s -1, s−1), saniye başına devir. Sıklıkla kullanılan birimler dakika başına devir, saat başına devir vb.'dir.

Frekansla ilgili diğer miktarlar

Birimler

SI ölçüm birimi hertzdir. Birim ilk olarak 1930 yılında Uluslararası Elektroteknik Komisyonu tarafından tanıtıldı ve 1960 yılında 11. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından SI birimi olarak genel kullanım için kabul edildi. Daha önce frekans birimi kullanılıyordu saniye başına döngü(Saniyede 1 devir = 1 Hz) ve türevleri (saniyede kilodöngü, saniyede megadöngü, saniyede kilomegadöngü, sırasıyla kilohertz, megahertz ve gigahertz'e eşittir).

Metrolojik yönler

Frekansı ölçmek için, aşağıdakiler dahil olmak üzere farklı frekans ölçer türleri kullanılır: darbelerin frekansını ölçmek için - elektronik sayma ve kapasitör olanlar, spektral bileşenlerin frekanslarını belirlemek için - rezonans ve heterodin frekans ölçerlerin yanı sıra spektrum analizörleri. Frekansı belirli bir doğrulukla yeniden üretmek için çeşitli önlemler kullanılır - frekans standartları (yüksek doğruluk), frekans sentezleyiciler, sinyal üreteçleri vb. Frekanslar, bir frekans karşılaştırıcıyla veya Lissajous rakamları kullanılarak bir osiloskop kullanılarak karşılaştırılır.

Standartlar

Frekans ölçüm cihazlarının doğrulanması için ulusal frekans standartları kullanılmaktadır. Rusya'da ulusal frekans standartları şunları içerir:

  • Zaman birimleri, frekans ve ulusal zaman ölçeği GET 1-98'in eyalet birincil standardı VNIIFTRI'de bulunmaktadır.
  • Zaman ve frekans biriminin ikincil standardı VET 1-10-82- SNIIM'de (Novosibirsk) bulunur.

Hesaplamalar

Tekrarlanan bir olayın sıklığının hesaplanması, o olayın belirli bir zaman diliminde meydana gelme sayısı dikkate alınarak yapılır. Ortaya çıkan tutar, ilgili zaman diliminin süresine bölünür. Örneğin 15 saniye içerisinde 71 homojen olay meydana gelmişse frekans şu şekilde olacaktır:

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

Elde edilen örneklerin sayısı azsa, belirli bir zaman dilimi içindeki olayların sayısını bulmak yerine, söz konusu olayın belirli sayıda meydana gelmesi için zaman aralığını ölçmek daha doğru bir tekniktir. İkinci yöntemin kullanılması, sıfır ve ilk okumalar arasında rastgele bir hataya neden olur ve okumanın ortalaması alınır; bu hesaplanan frekansta ortalama bir hataya yol açabilir Δν = 1/(2 Tm) veya bağıl hata Δ ν /ν = 1/(2v Tm ) , Nerede Tm zaman aralığıdır ve ν ölçülen frekanstır. Frekans arttıkça hata azalır, bu nedenle bu sorun, örnek sayısının çok olduğu düşük frekanslarda en belirgindir. N bir kaç.

Ölçüm yöntemleri

Stroboskopik yöntem

Özel bir cihazın (flaşör) kullanılması, çeşitli nesnelerin dönme hızını veya titreşimini ölçmenin tarihsel olarak erken yöntemlerinden biridir. Ölçüm işlemi, frekansı önceden kalibre edilmiş bir zamanlama devresi kullanılarak ayarlanan stroboskopik bir ışık kaynağı (genellikle periyodik olarak kısa ışık flaşları üreten parlak bir lamba) kullanır. Bir ışık kaynağı dönen bir nesneye yönlendirilir ve ardından yanıp sönme sıklığı yavaş yavaş değiştirilir. Yanıp sönmelerin frekansı, nesnenin dönme veya titreşim frekansı ile eşitlendiğinde, ikincisinin tam bir salınım döngüsünü tamamlaması ve iki yanıp sönme arasındaki aralıkta orijinal konumuna geri dönmesi için zamanı vardır, böylece bir flaş lambası ile aydınlatıldığında , bu nesne hareketsiz görünecektir. Ancak bu yöntemin bir dezavantajı vardır: eğer nesnenin dönüş hızı ( X) flaş frekansına eşit değildir ( sen), ancak bir tamsayı katsayısıyla orantılıdır (2 X , 3X vb.), bu durumda nesne aydınlatıldığında hala hareketsiz görünecektir.

Stroboskopik yöntem aynı zamanda dönme hızına (salınımlara) ince ayar yapmak için de kullanılır. Bu durumda yanıp sönmelerin sıklığı sabittir ve nesnenin periyodik hareketinin sıklığı, hareketsiz görünmeye başlayana kadar değişir.

Vuruş yöntemi

Radyo dalgalarının en düşük frekanslarından gama ışınlarının en yüksek frekanslarına kadar bu dalgaların tümü temelde aynıdır ve hepsine elektromanyetik radyasyon denir. Hepsi boşlukta ışık hızında yayılırlar.

Elektromanyetik dalgaların bir diğer özelliği de dalga boyudur. Dalga boyu frekansla ters orantılıdır, dolayısıyla daha yüksek frekansa sahip elektromanyetik dalgaların dalga boyu daha kısadır ve bunun tersi de geçerlidir. Boşlukta dalga boyu

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

Nerede İle- ışığın boşluktaki hızı. Bir elektromanyetik dalganın yayılma faz hızının olduğu bir ortamda C′ ışığın boşluktaki hızından farklıdır ( C′ = c/n, Nerede N- kırılma indisi), dalga boyu ile frekans arasındaki ilişki aşağıdaki gibi olacaktır:

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

Bir dalganın sıklıkla kullanılan bir diğer özelliği, birim uzunluğa sığan dalga sayısına eşit olan dalga sayısıdır (uzaysal frekans): k= 1/λ. Bazen bu miktar, sıradan ve dairesel frekansa benzetilerek 2π katsayısıyla kullanılır. k s = 2π/λ. Bir ortamda elektromanyetik dalga olması durumunda

k = 1 / λ = nνc . (\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))).)

Ses

Sesin özellikleri (ortamın mekanik elastik titreşimleri) frekansa bağlıdır. Bir kişi, aşağıdaki frekanslara sahip titreşimleri duyabilir: 20 Hz nota 50 Hz aralığına girer. Kuzey Amerika'da (ABD, Kanada, Meksika), Orta ve Güney Amerika'nın kuzey kesimindeki bazı ülkelerde (Brezilya, Venezuela, Kolombiya, Peru) ve ayrıca bazı Asya ülkelerinde (güneybatı Japonya, Güney Kore, Suudi Arabistan, Filipinler) ve Tayvan) 60 Hz frekans kullanır. Farklı ülkelerdeki konnektörler, voltajlar ve frekanslar için Standartlara bakın. Hemen hemen tüm elektrikli ev aletleri, şebeke voltajının aynı olması şartıyla 50 ve 60 Hz frekanslı şebekelerde eşit derecede iyi çalışır. 19. yüzyılın sonu - 20. yüzyılın ilk yarısı, standardizasyondan önce, çeşitli izole ağlarda 16'dan başlayan frekanslar kullanılıyordu. , uzun mesafelerde iletim yaparken kayıpları artırsa da - kapasitif kayıplar nedeniyle hattın endüktif reaktansında bir artış ve kayıplar

Periyodik bir sürecin, birim zaman başına tamamlanan sürecin tam döngü sayısına eşit bir özelliği. Formüllerdeki standart gösterimler , , veya'dır. Uluslararası Birim Sisteminde (SI) frekans birimi genellikle hertzdir ( Hz., Hz.). Frekansın karşılıklılığına periyot denir. Frekans, tıpkı zaman gibi, en doğru şekilde ölçülen fiziksel niceliklerden biridir: 10 −17 bağıl doğruluğuna kadar.

Periyodik süreçler doğada ~10−16 Hz (Güneş'in Galaksinin merkezi etrafındaki dönüşünün frekansı) ile ~10−35 Hz (en yüksek enerjili kozmik ışınların alan salınımlarının karakteristiği) arasındaki frekanslarla bilinmektedir.

Döngüsel frekans

Ayrık olay oranı

Ayrık olayların frekansı (darbe frekansı), birim zamanda meydana gelen ayrık olayların sayısına eşit fiziksel bir niceliktir. Ayrık olayların sıklık birimi ikincinin eksi birinci kuvvetidir ( s -1, s−1), ancak pratikte hertz genellikle darbe frekansını ifade etmek için kullanılır.

Dönme frekansı

Dönme frekansı, birim zaman başına tam devir sayısına eşit fiziksel bir niceliktir. Dönme hızının birimi ikinci eksi birinci kuvvettir ( s -1, s−1), saniye başına devir. Sıklıkla kullanılan birimler dakika başına devir, saat başına devir vb.'dir.

Frekansla ilgili diğer miktarlar

Metrolojik yönler

Ölçümler

  • Frekansı ölçmek için, aşağıdakiler dahil olmak üzere farklı frekans ölçer türleri kullanılır: darbelerin frekansını ölçmek için - elektronik sayma ve kapasitör olanlar, spektral bileşenlerin frekanslarını belirlemek için - rezonans ve heterodin frekans ölçerlerin yanı sıra spektrum analizörleri.
  • Frekansı belirli bir doğrulukla yeniden üretmek için çeşitli önlemler kullanılır - frekans standartları (yüksek doğruluk), frekans sentezleyiciler, sinyal üreteçleri vb.
  • Bir frekans karşılaştırıcı kullanarak veya Lissajous modellerini kullanan bir osiloskop kullanarak frekansları karşılaştırın.

Standartlar

  • VNIIFTRI'de bulunan GET 1-98 zaman, frekans ve ulusal zaman ölçeği birimlerinin birincil standardını belirtin
  • Zaman ve frekans biriminin ikincil standardı VET 1-10-82- SNIIM'de (Novosibirsk) bulunur

Ayrıca bakınız

Notlar

Edebiyat

  • Fink L. M. Sinyaller, girişim, hatalar... - M.: Radyo ve İletişim, 1984
  • Fiziksel büyüklük birimleri. Burdun G.D., Bazakutsa V.A. - Kharkov: Vishcha okulu,
  • Fizik El Kitabı. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. - M .: Bilim,

Bağlantılar


Wikimedia Vakfı. 2010.

Eş anlamlı:
  • yetki
  • Kimyasal fizik

Diğer sözlüklerde “Frekans” ın ne olduğuna bakın:

    SIKLIK- (1) periyodik bir olgunun birim zaman başına tekrarlanma sayısı; (2) Ch. yan frekansı, yüksek frekanslı jeneratörün taşıyıcı frekansından daha büyük veya daha düşük olduğunda meydana gelir (bkz.); (3) Devir sayısı, devir sayısının oranına eşit bir değerdir... ... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

    Sıklık- iyon plazma frekansı - elektron sıcaklığı iyonların sıcaklığını önemli ölçüde aşan bir plazmada gözlemlenebilen elektrostatik salınımların frekansı; bu frekans plazma iyonlarının konsantrasyonuna, yüküne ve kütlesine bağlıdır.... ... Nükleer enerji terimleri

    SIKLIK- FREKANS, frekanslar, çoğul. (özel) frekanslar, frekanslar, kadınlar. (kitap). 1. yalnızca birimler dikkati dağılmış isim sık sık. Vakaların sıklığı. Ritim frekansı. Artan kalp atış hızı. Mevcut frekans. 2. Sık görülen bir hareketin şu veya bu derecesini ifade eden nicelik... Ushakov'un Açıklayıcı Sözlüğü

    sıklık- S; frekanslar; Ve. 1. ila Sık (1 hane). Hareketlerin tekrarlanma sıklığını izleyin. Patates ekiminin gerekli kısmı. Nabız hızınıza dikkat edin. 2. Aynı hareketlerin tekrar sayısı, hangi yönde salınım olduğu. zaman birimi. Saatlerce tekerlek dönüşü. H... ansiklopedik sözlük

    SIKLIK- (Frekans) saniyedeki periyot sayısı. Frekans, salınım periyodunun tersidir; Örneğin alternatif akım frekansı f = saniyede 50 salınım ise. (50 N), ardından T = 1/50 sn. Frekans hertz cinsinden ölçülür. Radyasyonu karakterize ederken... ... Deniz Sözlüğü

    sıklık- harmonik, titreşim Rusça eş anlamlılar sözlüğü. frekans yoğunluk yoğunluğu (bitki örtüsü hakkında)) Rusça eşanlamlılar sözlüğü. Bağlam 5.0 Bilişim. 2012… Eş anlamlılar sözlüğü

    sıklık- rastgele bir olayın meydana gelmesi, bu olayın belirli bir test dizisinde (meydana gelmesi) m sayısının m/n'sinin toplam n test sayısına oranıdır. Sıklık terimi aynı zamanda meydana gelme anlamında da kullanılır. Eski bir kitapta... ... Sosyolojik İstatistik Sözlüğü

    Sıklık- salınımlar, birim zaman başına meydana gelen salınım sürecinin tam periyotlarının (döngülerinin) sayısı. Frekansın birimi hertz'dir (Hz), 1 saniyedeki bir tam döngüye karşılık gelir. Frekans f=1/T, burada T salınım periyodudur, ancak sıklıkla... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

Elektromanyetik radyasyon tam olarak Evrenimiz yaşadığı sürece mevcuttur. Dünyadaki yaşamın evriminde önemli bir rol oynadı. Aslında bu rahatsızlık, uzayda dağılmış bir elektromanyetik alanın durumudur.

Elektromanyetik radyasyonun özellikleri

Herhangi bir elektromanyetik dalga üç özellik kullanılarak tanımlanır.

1. Frekans.

2. Polarizasyon.

Polarizasyon– ana dalga özelliklerinden biri. Elektromanyetik dalgaların enine anizotropisini açıklar. Tüm dalga salınımları aynı düzlemde meydana geldiğinde radyasyonun polarize olduğu kabul edilir.

Bu fenomen pratikte aktif olarak kullanılmaktadır. Örneğin sinemalarda 3D filmler gösterilirken.

Polarizasyon kullanarak IMAX gözlükleri, farklı gözlere yönelik görüntüyü ayırır.

Sıklık– bir saniyede gözlemcinin (bu durumda dedektörün) yanından geçen dalga tepelerinin sayısı. Hertz cinsinden ölçülür.

Dalgaboyu- salınımları aynı fazda meydana gelen elektromanyetik radyasyonun en yakın noktaları arasındaki belirli bir mesafe.

Elektromanyetik radyasyon yoğun maddeden boşluğa kadar hemen hemen her ortamda yayılabilir.

Boşlukta yayılma hızı saniyede 300 bin km'dir.

EM dalgalarının doğası ve özellikleri hakkında ilginç bir video için aşağıdaki videoyu izleyin:

Elektromanyetik dalga türleri

Tüm elektromanyetik radyasyon frekansa bölünür.

1. Radyo dalgaları. Kısa, ultra kısa, ekstra uzun, uzun ve orta boylar vardır.

Radyo dalgalarının uzunluğu 10 km ila 1 mm, 30 kHz ila 300 GHz arasında değişmektedir.

Kaynakları hem insan faaliyetleri hem de çeşitli doğal atmosferik olaylar olabilir.

2. . Dalga boyu 1 mm ila 780 nm arasında değişir ve 429 THz'e kadar ulaşabilir. Kızılötesi radyasyona termal radyasyon da denir. Gezegenimizdeki tüm yaşamın temeli.

3. Görünür ışık. Uzunluk 400 - 760/780 nm. Buna göre 790-385 THz arasında dalgalanıyor. Bu, insan gözünün görebileceği tüm radyasyon spektrumunu içerir.

4. . Dalga boyu kızılötesi radyasyondan daha kısadır.

10 nm'ye kadar ulaşabilir. bu tür dalgalar çok büyüktür - yaklaşık 3x10^16 Hz.

5. Röntgenler. dalgalar 6x10^19 Hz'dir ve uzunlukları yaklaşık 10 nm - 17:00 arasındadır.

6. Gama dalgaları. Bu, X ışınlarından daha büyük olan ve uzunluğu daha kısa olan her türlü radyasyonu içerir. Bu tür elektromanyetik dalgaların kaynağı kozmik, nükleer süreçlerdir.

Uygulama kapsamı

19. yüzyılın sonlarından bu yana, insanlığın tüm ilerlemesi elektromanyetik dalgaların pratik kullanımıyla ilişkilendirildi.

Bahsetmeye değer ilk şey radyo iletişimidir. İnsanlara birbirlerinden uzakta olsalar bile iletişim kurma fırsatı verdi.

Uydu yayıncılığı ve telekomünikasyon, ilkel radyo iletişiminin daha da geliştirilmesidir.

Modern toplumun bilgi imajını şekillendiren bu teknolojilerdir.

Elektromanyetik radyasyon kaynakları hem büyük endüstriyel tesisler hem de çeşitli elektrik hatları olarak değerlendirilmelidir.

Elektromanyetik dalgalar askeri işlerde (radarlar, karmaşık elektrikli cihazlar) aktif olarak kullanılmaktadır. Ayrıca tıp, kullanılmadan yapamazdı. Kızılötesi radyasyon birçok hastalığın tedavisinde kullanılabilir.

X ışınları, kişinin iç dokularındaki hasarın belirlenmesine yardımcı olur.

Lazerler, kesin hassasiyet gerektiren bir dizi işlemi gerçekleştirmek için kullanılır.

Elektromanyetik radyasyonun insanın pratik yaşamındaki önemini abartmak zordur.

Elektromanyetik alanla ilgili Sovyet videosu:

İnsanlar üzerinde olası olumsuz etkiler

Yararlı olmasına rağmen güçlü elektromanyetik radyasyon kaynakları aşağıdaki gibi belirtilere neden olabilir:

Tükenmişlik;

Baş ağrısı;

Mide bulantısı.

Belirli dalga türlerine aşırı maruz kalmak iç organlara, merkezi sinir sistemine ve beyne zarar verir. İnsan ruhunda değişiklikler mümkündür.

EM dalgalarının insanlar üzerindeki etkisine dair ilginç bir video:

Bu tür sonuçlardan kaçınmak için dünyadaki hemen hemen tüm ülkelerin elektromanyetik güvenliği düzenleyen standartları vardır. Her radyasyon türünün kendi düzenleyici belgeleri vardır (hijyenik standartlar, radyasyon güvenliği standartları). Elektromanyetik dalgaların insanlar üzerindeki etkisi tam olarak araştırılmamıştır, bu nedenle DSÖ, bunlara maruz kalmanın en aza indirilmesini önermektedir.

Yaşam konforu, sağlığı yüksek konsantrasyonlarda etkileyen dalgalar yayan çeşitli cihaz ve tesisatlarla sağlanmaktadır. Bu nedenle her insanın kendisini olumsuz etkilerden koruyabilmesi için elektromanyetik radyasyonun nasıl ölçüleceğini bilmesi gerekir.

Kavramın tanımı

Elektromanyetik radyasyon, elektromanyetik alanın değiştirilmiş durumu olarak tanımlanır. Elektrik yüklerinin hareketi ile üretilir ve kaynaktan uzaktaki bir kişiyi etkileyebilir, mesafe arttıkça etkisini azaltabilir.

Radyasyon, aşağıdaki türlere ayrılan dalgalardan oluşur:

  • radyo emisyonu;
  • kızılötesi;
  • terahertz;
  • ultraviyole;
  • görülebilir ışık;
  • Röntgen.

Herhangi bir alan farklı frekanslara, dalga boylarına ve kutuplaşmalara maruz kalır. Bu durumda radyasyon, elektrikli cihazların ve canlı organizmaların çalışması üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir.

Bir apartman dairesinde veya endüstriyel binada elektromanyetik radyasyon seviyesindeki artışın ilk işareti, ev aletlerinin yanlış çalışması (arızaları ve arızaları), TV'de görüntü ve seslerin çoğaltılmasında müdahale, kişisel bilgisayarların yanlış çalışması ve parazittir. radyo iletişiminde.

Elektromanyetik radyasyon ne kadar zararlıdır?

İnsan vücudu ve evcil hayvanlar çevre koşullarına bağlıdır. Her gün bir kişi elektromanyetik arka planı etkileyebilecek çok sayıda cihazın çalışmasıyla karşı karşıya kalır. Bu arka planın yüksek seviyelerinde koruyucu önlemlerin alınması gerekir.

Odadaki bir kişi, elektrik kablolarından ve elektrikli cihazlardan, yakındaki elektrik hatlarından, trafo merkezlerinden, verici televizyon ve radyo istasyonlarından olumsuz etkilenebilir. Yakın mesafede yerleştirildiğinde yüksek oranlara sahip olan EMR daha büyük bir etkiye neden olabilir.

Radyasyon üreten kaynaklara maruz kalmanın aşağıdakiler üzerinde zararlı etkisi vardır:

  • kalp ve kan damarları;
  • bağışıklık sistemi;
  • kadın ve erkek cinsel sağlığı;
  • sinir ve endokrin sistemi.

Artan elektromanyetik arka plan vücutta yorgunluğa neden olur, kan hastalıklarına ve kötü huylu tümörlere neden olur. Bu nedenle her insanın elektromanyetik radyasyonun nasıl ölçüleceğini bilmesi gerekir.

Elektromanyetik arka plan örneği

Aşağıdaki örneği kullanarak elektromanyetik radyasyon seviyesini açıkça hayal edebilirsiniz. Bu amaç için, aşağıdaki cihazların bulunduğu bir ofisin iç alanı uygundur: WI-FI'lı bir kişisel bilgisayar, bir cep telefonu, bir WI-FI yönlendirici, bir Yota WiMax cihazı, bir mikrodalga fırın, bir ev tipi fan.

Cihazların her biri elektromanyetik radyasyon üretir. Cihazın durumu değiştiğinde o da değişir. ATT-2592 sayacı, cihaz çalışırken ve sayacın yanında bulunduğunda maksimum sayıları gösterecektir. Buna göre minimum, uzak bir mesafede bulunan ve sayaçtan uzakta radyasyon yayan kapalı bir cihaz için olacaktır.

Örneğin, antene doğru yönlendirilmiş bir sensöre sahip bir cep telefonu ölçüm cihazının yanında bulunan en yüksek elektrik radyasyon voltajı 24,52 V/m, çok yönlü olan ise 11,44 V/m olacaktır. Verici cihazın sensörden 0,3 m uzakta olması ve antenin yana çevrilmesi durumunda en yüksek voltaj değeri 10,65 V/m olacaktır. Örnek, elektromanyetik arka planın nasıl azaltılabileceğini açıkça göstermektedir.

Manuel Radyasyon Ölçüm Talimatları

Bir apartman dairesinde elektromanyetik radyasyonu ölçmek için öncelikle gerekli araç ve cihazları hazırlamanız gerekir. Çalışmak için göstergeli bir tornavidaya, basit bir radyo alıcısına ve radyasyonu ölçmek için elde taşınan bir analiz cihazına ihtiyacınız olacak.

Bir alıcı kullanarak radyasyonun ölçülmesi işlemi aşağıdaki adımları içerir:

  • Anteni alıcıdan dışarı çekin ve ona 40 cm çapında bir tel halka vidalayın.
  • Radyoyu boş bir frekansa ayarlayın.
  • Alıcının seslerini dinleyerek odanın içinde yavaşça yürüyün.
  • Sonuç olarak şunu söyleyebiliriz: Farklı seslerin duyulduğu yer bir radyasyon kaynağıdır.

Elektromanyetik radyasyonun ölçümü, LED'li bir gösterge tornavida kullanılarak görsel olarak gerçekleştirilebilir. Mağazadan satın alabilirsiniz. Cihazı açık olan cihazın yakınına getirirseniz gösterge kırmızı renkte yanacak ve bunun yoğunluğu radyasyonun gücünü gösterecektir. Bu yöntemler radyasyonu sayılarla belirlemenize izin vermeyecektir.

Özel bir cihazla teşhis

Özel bir cihaz (el tipi bir analizör) elektromanyetik radyasyonu sayılarla ölçmenize yardımcı olacaktır. Farklı frekanslarda çalışır ve elektromanyetik alan şiddetinin seviyesini yakalamanızı sağlar. Cihaz, Devlet Sıhhi ve Epidemiyolojik Denetleme hizmetleri, işgücü koruma ve sertifikasyon kuruluşlarının çalışanlarına açıktır.

Bu elektromanyetik radyasyon ölçer istenilen frekans moduna ayarlanır. Daha sonra ölçü birimleri seçilir. Bunlar volt/metre veya mikrowatt/cm² olabilir. Cihaz seçilen frekansı izler ve sonuçlar bilgisayarda görüntülenir.

Cihaz Açıklaması

Elektromanyetik radyasyonun ölçüldüğü birçok cihaz vardır. En uygun çözüm ATT-2592 elektromanyetik radyasyon seviyesi ölçerdir. Cihaz portatiftir, 3 kanallı bir sensöre, arkadan aydınlatmalı bir LCD ekrana, 99 ölçüm hafıza kapasitesine sahiptir, Krona pil (9 V) ile çalışır, 60/60/237 boyutlarında, 200 g ağırlığındadır.

Ölçümler 50 MHz ila 3,5 GHz frekans aralığında izotropik olarak yapılır, örnekleme frekansı saniyede 2 defadır, 15 dakika sonra otomatik olarak kapanır. Cihaz, voltajı aşağıdaki birimlerde ölçmenize olanak tanır: mV/m, V/m, µA/m, mA/m, µW/m², mW/m², µW/cm².

EMR ölçüm prosedürü

Herhangi bir odada aşırı elektromanyetik arka plan tehlikesi vardır. Bu bir üretim tesisi ise, göstergelerin sıkı bir şekilde izlenmesi söz konusudur. Konut binalarında, elektromanyetik radyasyonun nasıl ölçüleceği ve zararlı etkilerinin en aza indirileceği ile mal sahibinin kendisi ilgilenmelidir.

Özel bir evde EMR'nin doğru bir resmini yalnızca uzmanlar verebilir. Kanun çerçevesinde aşağıdaki şemaya göre çalışırlar. SES hizmeti ilgili başvuruyu aldığında işçiler, odadaki elektromanyetik arka planın durumunu değerlendirmek için özel ekipmanlarla sahaya gidiyor.

Cihazlar daha sonra işlenen doğru verileri elde etmenize olanak tanır. Arka planın normal olması durumunda herhangi bir önlem alınmaz. Göstergeler fazla tahmin ediliyorsa, arka planda azalmaya yol açabilecek bir dizi önlem geliştirilir. Öncelikle bu durumun nedeni açıklığa kavuşturulur. Bunlar tasarım ve inşaattaki hatalar, tesisin çalışma kurallarının ihlali olabilir.

Elektromanyetik radyasyon muayenesi

Elektromanyetik alan, fiziksel cisimlerin zıt yüklerinin birbirleriyle etkileşimi ile oluşur, üretim kaynağının yanında oluşur ve üç türe (uzak, orta, yakın) ayrılır.

Elektromanyetik radyasyon miktarı iki bileşen kullanılarak hesaplanır: elektriksel (volt/metre) ve manyetik (tesla). Her ikisi de farklı kökenlere ve oluşum koşullarına sahip olan düşük ve yüksek frekanslı dalgalara bölünmüştür. İkinci bileşenin canlılar üzerinde zararlı etkisi vardır.

Normalin üzerinde bir elektrik alanı, uzayda hareket eden elektromanyetik dalgalar yayan faks makineleri, televizyonlar, yazıcılar, sobalar ve fotokopi makinelerinin kurulu olduğu yerler için tipiktir. Akımın teller boyunca hareket etmesi nedeniyle ortaya çıkan manyetik alanın seviyesi, elektrik kablolarının, transformatörlerin ve antenlerin yakınında artar.

Rusya Federasyonu Sıhhi ve Epidemiyolojik Hizmetinin çalışmalarının bir parçası olarak, hizmet temsilcilerinin özel ekipman kullanarak tesislerin incelemesini gerçekleştirdiği bir Federal Yasa kabul edildi. Denetimin nesneleri elektrikli ev aletleri, radyo iletişim sistemleri, trafo merkezleri, radar kurulumları ve elektrik hatlarıdır.

Sıhhi standartlar

Kanun elektromanyetik radyasyona ilişkin standartları belirlemektedir. Yayılan manyetik bileşenin izin verilen maksimum oranı 0,2 ila 10 µT arasındadır. Radyasyon frekansı 50 Hz'e ulaştığında artan bir manyetik alan seviyesi kaydedilir. Düzgün kurulmuş bir güç kaynağı sistemi, manyetik radyasyonun normu aşmasını önlemeye yardımcı olacaktır.

Elektrik alanı standartları kanunda yer alan aşağıdaki göstergeleri içerir:

  • konut binaları (0,5 kV/m'ye kadar);
  • yerleşim bölgesi (1 kW/m'ye kadar);
  • yerleşim alanı dışında (5 kV/m'ye kadar);
  • yüksek gerilim enerji hatlarının I-IV sınıfı otoyollarla kesiştiği noktada (10 kV/m'ye kadar);
  • ıssız alanlarda (20 kV/m'ye kadar).

Yetkililerin bu normları ihlal etmesi durumunda idari sorumluluk sağlanır. Bu göstergeler yaz sakinleri için önemlidir, çünkü araziler genellikle yüksek gerilim elektrik hatlarının bulunduğu bölgede yer almaktadır.

Bir kişinin genellikle bilinçsizce EMR'ye maruz kaldığını hatırlamak çok önemlidir, çünkü o sadece yayılan dalgaların seviyesini bağımsız olarak ölçme yeteneğine sahip değildir. Ek olarak, vücudun bireysel özelliklerini dikkate almak hala gerekli olduğundan, normlar doğası gereği koşulludur.

Maruziyete karşı koruma yöntemleri

Bir kişinin elektrik akımına maruz kalmasının normu aştığının tespit edilmesi durumunda, tehlike bölgesinde kalma süresinin minimuma indirilmesi gerekmektedir.Çoğu durumda zararlı bir kaynaktan olası mesafeyi artırmak, vücut üzerindeki istenmeyen etkilerin azaltılmasını mümkün kılar.

Bir diğer korunma yöntemi ise tehlikeli dalgaların yayılmasını engelleyecek özel yapıların kurulmasıdır. Kişisel koruyucu ekipmanlarınızı (ayakkabı, kıyafet, gözlük, maske vb.) ihmal etmeyin. Bu öğeler uzmanlar tarafından çalışma sırasında kullanılır ve zararlı göstergeleri azaltabilir.

Sözde örgütsel koruma araçları var. Tüm ekiple ilişkili olarak zaman zaman kullanılırlar (çalışma, olası arka planın olduğu alanlarda yaşama). Bu araçlar arasında insan sağlığının korunmasına yardımcı olan rutin tıbbi muayeneler ve tatiller de yer almaktadır.

Elektrik insanoğlunun önemli bir buluşudur. Bugün onsuz hayatımızı hayal etmek imkansızdır. Ancak aynı zamanda elektriğin insan ihtiyaçları için kullanılması durumunda ortaya çıkan EMR, yaşamı ve sağlığı olumsuz yönde etkileyebilir.

Göğüs Hastalıkları Uzmanı, Terapist, Kardiyolog, Fonksiyonel Tanı Doktoru. En yüksek kategorideki doktor. İş deneyimi: 9 yıl. Habarovsk Devlet Tıp Enstitüsü'nden mezun oldu, terapide klinik ihtisası yaptı. İç organ hastalıklarının teşhisi, tedavisi ve önlenmesiyle ilgileniyorum ve ayrıca tıbbi muayeneler yapıyorum. Solunum sistemi, gastrointestinal sistem ve kardiyovasküler sistem hastalıklarını tedavi ediyorum.

Genel ve Mesleki Bakanlık

Rusya Federasyonu'nun eğitimi.

Orsk İnsani-Teknoloji Enstitüsü

Genel Fizik Bölümü.

DERS ÇALIŞMASI

Ultra yüksek frekanslarda elektromanyetik dalga parametrelerinin ölçümü.

Tamamlayan: Fizik ve Matematik Fakültesi öğrencisi, grup 4B

Bessonov Pavel Aleksandroviç .

Bilimsel danışman: Ph.D. N. doçent Abramov Sergey Mihayloviç .

Orsk. 1998


1. Temel kavramlar 3

2. §1. Güç ölçümü 3

3. 1. Genel bilgiler 3

4. 2. Kalorimetrik güç ölçerler 3

5. §2. Frekans ölçümü 8

6. 1. Frekans ölçerlerin temel özellikleri 8

7. 2. Rezonans frekans ölçerler 8

8. 3. Heteroid frekans ölçerler 13

9. §3. Empedans ölçümü 15

10. 1. Genel bilgiler 15

11. 2. Polarizasyon empedans ölçerler 51

12. 3. Panoramik SWR ve empedans ölçerler 17


TEMEL KONSEPTLER

Mikrodalga aralığında kural olarak cihazların gücü, frekansı ve empedansı ölçülür. Ayrıca faz kayması, alan kuvveti, kalite faktörü, dalga gücü zayıflaması, genlik-frekans spektrumu vb. ölçümleri de önemlidir. Bu miktarları geniş çeşitlilik aralıklarında belirlemek için çeşitli yöntemlerin ve radyo ölçüm cihazlarının kullanılması gerekir.

Doğrudan ve dolaylı ölçümler vardır. Doğrudan ölçümler, ölçülen büyüklüğün doğrudan bir ölçümle karşılaştırılabileceği veya seçilen birimlerde kalibre edilmiş cihazlarla ölçülebildiği durumlarda kullanılır. Doğrudan ölçümler, ölçülen değer kalibre edilmiş bir cihazın okumaları ile belirlendiğinde doğrudan değerlendirme yöntemiyle veya ölçülen değer belirli bir değerin ölçümüyle karşılaştırılarak belirlendiğinde karşılaştırma yöntemiyle gerçekleştirilir. Dolaylı ölçümler, belirli bir büyüklüğün ölçümlerinin, istenen bilinen ilişkiyle ilgili diğer ölçümlerle değiştirilmesinden oluşur.

Radyo ölçüm cihazlarının temel özellikleri şunlardır: ölçülen değerlerin aralığı; cihazın kullanılabileceği frekans aralığı; cihaz okumalarındaki artışın buna neden olan ölçülen değerdeki artışa oranı olan ölçülen parametrenin hassasiyeti; cihazın ayırt edebildiği ölçülen iki değer arasındaki minimum fark olarak tanımlanan çözünürlük; hata; güç tüketimi.

§1. GÜÇ ÖLÇÜMÜ.

1. Genel bilgiler

Ölçülecek güç seviyeleri yirmiden fazla büyüklükte değişir. Doğal olarak bu tür ölçümlerde kullanılan yöntem ve araçlar çok çeşitlidir. Wattmetre adı verilen mikrodalga güç ölçerlerin büyük çoğunluğunun çalışma prensibi, üzerinde çalışılan elektromanyetik salınımların enerjisinin dağıldığı elemanların sıcaklık veya direncindeki değişiklikleri ölçmeye dayanır. Bu olguyu temel alan cihazlar arasında kalorimetrik ve termistörlü güç ölçerler bulunur. Ponderomotif fenomeni (elektromekanik kuvvetler) kullanan wattmetreler ve Hall etkisine göre çalışan wattmetreler yaygınlaştı. Bunlardan birincisinin özelliği, mutlak güç ölçümlerinin mümkün olması ve ikincisi, RF yolunun koordinasyonundan bağımsız olarak güç ölçümüdür.

İletim yoluna dahil edilme yöntemine bağlı olarak, wattmetreler iletim tipine ve emici tipe ayrılır. İletilen tip wattmetre, toplam gücün yalnızca küçük bir kısmının emildiği dört terminalli bir cihazdır. İletim hattının ucuna iki terminalli bir ağ olan absorpsiyon tipi bir wattmetre bağlanır ve ideal olarak gelen dalganın tüm gücü onun içinde emilir. İletilen tipte bir wattmetre genellikle yönlü bir kuplör aracılığıyla yola bağlanan absorpsiyon tipi bir ölçüm cihazına dayanır.

2. Kalorimetrik güç ölçerler

Gücü ölçmek için kalorimetrik yöntemler, sayacın ayrılmaz bir parçası olan yükün direncinde elektromanyetik enerjinin termal enerjiye dönüştürülmesine dayanır. Üretilen ısı miktarı, yükteki veya ısının aktarıldığı ortamdaki sıcaklık değişimlerine göre belirlenir. Statik (adyabatik) ve akış (adyabatik olmayan) kalorimetreler vardır. İlkinde mikrodalga gücü termal olarak yalıtılmış bir yükte dağıtılır ve ikincisinde sürekli bir kalorimetrik sıvı akışı sağlanır. Kalorimetrik ölçüm cihazları, gücü birkaç miliwatt'tan yüzlerce kilowatt'a kadar ölçmenize olanak tanır. Statik kalorimetreler düşük ve orta güç seviyelerini ölçerken, akış kalorimetreleri orta ve yüksek güç seviyelerini ölçer.

Kalorimetrik yükteki ısı dengesi koşulu şu şekildedir:

burada P, yükte dağılan mikrodalga gücüdür; T Ve T 0- sırasıyla yük ve ortam sıcaklığı; İle , M- kalorimetrik gövdenin spesifik ısı kapasitesi ve kütlesi; k-termal dağılım katsayısı. Denklemin çözümü şu şekilde temsil edilir:

(2)

Nerede τ =c M / k- termal zaman sabiti.

Statik kalorimetre durumunda ölçüm süresi sabit değerden çok daha azdır. τ ve formüle göre mikrodalga gücü 1 irade:

(3 A)

Burada yükteki sıcaklık değişim hızı s -1 derece cinsinden ölçülür, M-g'de, C- J (g derece) -1 cinsinden, R- W'de.

Eğer İle cal (g derece) -1 boyutuna sahipse, o zaman

(3,b)

Statik kalorimetrelerin ana elemanları termal olarak yalıtılmış bir yük ve bir sıcaklık ölçüm cihazıdır. Ölçülen sıcaklık artış hızından ve yükün bilinen ısı kapasitesinden emilen mikrodalga gücünü hesaplamak kolaydır.

Cihazlar, katı veya sıvı kayıplı dielektrik malzemeden veya yüksek dirençli bir plaka veya film formundan yapılmış çeşitli yüksek frekanslı sonlandırmalar kullanır. Sıcaklık değişimlerini belirlemek için termokupllar ve çeşitli termometreler kullanılır.

Isı yalıtımı gereksinimlerinin azaltıldığı ve ısı kapasitesini belirlemeye gerek olmayan statik bir kalorimetreyi düşünelim. T C kalorimetrik bağlantı (Şek. 1 ). Bu devre ikame yöntemini kullanır. Cihazı kalibre etmek için içinde 4 , kola sağlanan ölçülen güç tükendikçe sıcaklık artışının ölçülmesi 1 , kola sağlanan bilinen bir DC veya düşük frekanslı güç kullanılır 2. Memenin sıcaklığının olduğu varsayılmaktadır. 3 Mikrodalga gücü ve doğru akımın eşit değerlerini dağıtırken eşit şekilde değişir. Statik kalorimetreler birkaç miliwattlık gücü ±%1'den daha az bir hatayla ölçebilir.

Pirinç. 1

Akış kalorimetresinin ana elemanları şunlardır: elektromanyetik titreşimlerin enerjisinin ısıya dönüştürüldüğü bir yük, bir sıvı sirkülasyon sistemi ve yükten akan gelen ve çıkan sıvı arasındaki sıcaklık farkını ölçen bir araç. Bu sıcaklık farkını kararlı durumda ölçerek ortalama güç aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir.

(4)

Nerede υ - kalorimetrik sıvının akış hızı, cm3 s -1; D- sıvı yoğunluğu, g cm -3; Δ T - sıcaklık farkı, K; İle, cal (g derece) -1 .

Akış kalorimetreleri, sirkülasyon sisteminin tipine (açık ve kapalı), ısıtma tipine (doğrudan ve dolaylı) ve ölçüm yöntemine (gerçek kalorimetrik ve değiştirme) göre ayırt edilir.

Açık tip kalorimetrelerde, genellikle su şebekesinden basıncı dengelemek için önce tanka giren ve ardından kalorimetreye giren su kullanılır. Kapalı tip kalorimetrelerde kalorimetrik sıvı kapalı bir sistem içerisinde dolaşır. Bir pompa ile sürekli olarak şişirilir ve tekrar kalorimetreye girmeden önce ortam sıcaklığına kadar soğutulur. Bu sistemde soğutucu olarak damıtılmış suyun yanı sıra sodyum klorür çözeltisi, etilen glikol ile su karışımı veya gliserin kullanılır.

Doğrudan ısıtmada RF gücü doğrudan dolaşımdaki sıvı tarafından emilir. Dolaylı ısıtmada, dolaşımdaki sıvı yalnızca yükteki ısıyı uzaklaştırmak için kullanılır. Dolaylı ısıtma, ısı transferi işlevleri RF enerji emilimi ve yük eşleştirme işlevlerinden ayrıldığından, daha geniş bir frekans ve güç aralığında çalışmaya olanak tanır.

Pirinç. 2 .

Gerçek kalorimetrik yöntemin diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 2 .). Ölçülen RF gücü yük 1'de dağıtılır ve enerjiyi doğrudan veya dolaylı olarak akan akışkana aktarır. Yüke giren ve çıkan sıvı arasındaki sıcaklık farkı, termobloklar 2 kullanılarak ölçülür. Sistemde birim zamanda akan sıvı miktarı, bir akış ölçer 3 ile ölçülür. Doğal olarak, bu tür ölçümler sırasında sıvı akışının sabit olması gerekir.

Dikkate alınan devredeki RF güç ölçüm hataları bir dizi faktörle ilişkilidir. Öncelikle formül 4 kalorimetrenin farklı kısımları arasında mevcut olan ısı transferini ve RF yükü ve borulardaki ısı kaybını hesaba katmaz. Çeşitli tasarım teknikleri bu faktörlerin etkisini azaltabilir. Kalorimetrik sıvının akış hızının eşitsizliği ve hava kabarcıklarının ortaya çıkması, sıvının akış hızının belirlenmesinde hataya ve etkin ısı kapasitesinde bir değişikliğe yol açar. Bu hatayı azaltmak için hava kabarcığı tutucular kullanılır ve bir akış regülatörü ve diğer araçlar kullanılarak düzgün sıvı akışı sağlanır.

İkame yöntemini uygulayan ölçüm devresi, düşük frekanslı akım kaynağının gücünü dağıtan ek bir ısıtma elemanının mikrodalga yüküne seri olarak dahil edilmesiyle dikkate alınandan farklıdır. Dolaylı ısıtma ile mikrodalga sinyalinin gücünün ve düşük frekanslı akımın gücünün aynı yüke verildiğini ve ek bir ısıtma elemanına olan ihtiyacın ortadan kalktığını unutmayın.

İkame yöntemini kullanan iki olası ölçüm yöntemi vardır: kalibrasyon ve denge. Bunlardan ilki, giriş ve çıkıştaki sıvının sıcaklık farkının mikrodalga gücü uygulandığındaki ile aynı olduğu ısıtma elemanına sağlanan düşük frekanslı gücü ölçmektir. Dengeli yöntemde, önce düşük frekanslı güç P 1 beslendiğinde sıvıda belirli bir sıcaklık farkı oluşturulur, ardından ölçülen RF gücü P sağlanır ve düşük frekanslı güç, P 2 değerine düşürülür. sıcaklık farkı aynı kalır. Bu durumda P=P 1 -P 2.

Pirinç. 3 .

Giriş ve çıkışta yük 1 varsa, ölçüm döngüsü sırasında sıvı akış hızının değişkenliğiyle ilişkili ölçüm hataları önlenebilir (Şekil 1). 3 ) ve ısıtma elemanı 2, bir köprü devresi aracılığıyla bağlanan sıcaklığa duyarlı dirençler R1, R2, R3, R4 sağlar. Sıcaklığa duyarlı elemanların aynı olması şartıyla herhangi bir akışkan debisinde köprünün dengesi gözetilecektir. Ölçümler dengeli bir şekilde gerçekleştirilir.

Dikkate alınan akış kalorimetreleri, öncelikle yüksek güç seviyelerinde mutlak ölçümler için kullanılır. Kalibre edilmiş yönlü kuplörlerle birlikte orta ve düşük güç sayaçlarının kalibrasyonuna hizmet ederler. Orta ve düşük güçlerin doğrudan ölçümü için akış kalorimetrelerinin tasarımları vardır. Ölçüm süresi birkaç dakikayı geçmez ve ölçüm hatası %1-2'ye düşürülebilir

Sürekli salınımların gücünü ve darbe modülasyonlu salınımların ortalama gücünü ölçmek için kalorimetrik wattmetreler arasında, ölçülen güç aralığını kapsayan MZ-11A, MZ-13 ve MZ-13/1 cihazlarını not ediyoruz. 37,5 GHz'e kadar frekanslarda 2 kW ila 3 MW.


§2. FREKANS ÖLÇÜMÜ

1. Frekans ölçerlerin temel özellikleri

Ölçüm teknolojisinin en önemli görevlerinden biri titreşimlerin frekansını veya dalga boyunu ölçmektir. Frekans dalga boyuyla şu şekilde ilişkilidir: (5)

Frekans ve dalga boyu ölçümleri doğası gereği farklıdır: Birincisi zaman ölçümüne, ikincisi ise uzunluk ölçümüne dayanır. Tipik olarak frekans ana büyüklük olarak seçilir, çünkü değeri yayılma koşullarına bağlı değildir ve aynı derecede önemli olan, ölçülen frekansların karşılaştırılabileceği yüksek hassasiyetli frekans standartları vardır.

Frekansı ve dalga boyunu ölçmek için kullanılan cihazların temel özellikleri şunlardır: bağıl hata, hassasiyet, ölçülen frekans aralığı ve operasyonel güvenilirlik.

Bir cihazın bağıl hatası, ölçülen ve referans frekansları arasındaki farkın referans frekans değerine oranı olarak anlaşılmaktadır. Doğruluk açısından, tüm cihazlar üç gruba ayrılır: %0,1'den fazla bağıl hatayla düşük doğruluk, %(0,01-0,1) hatayla orta doğruluk ve %0,01'den az hatayla yüksek doğruluk. Cihazın hassasiyeti, frekans okumanın mümkün olduğu frekans ölçere sağlanan minimum sinyal gücü ile karakterize edilir.

2. Rezonans frekans ölçerler

Pirinç. 4 .

Pirinç. 5 .

Rezonans frekans ölçerler genellikle aşağıdaki unsurları içerir (Şekil 1). 4 ): hacimsel rezonatör 2, iletişim elemanları 1, ayarlama elemanı 3, amplifikatörlü veya amplifikatörsüz gösterge 5 4. Giriş hattı ile rezonatörlü gösterge cihazı arasındaki bağlantı, rezonatörün yüklü kalite faktörünün değeri ile cihazın hassasiyeti arasındaki uzlaşmaya dayalı olarak seçilir. Frekans ölçer, rezonatörün geometrik boyutları ölçülerek ölçülen salınımların belirli bir frekansına ayarlanır. Bu durumda rezonans dalga boyunun veya frekansın boyutları, gösterge cihazı tarafından belirlenen rezonans anındaki ayar elemanlarının konumu ile belirlenir. Göstergeler olarak en sık doğru akım mikro parametresi kullanılır ve modüle edilmiş salınımların frekansı değiştiğinde bir osiloskop veya ölçüm amplifikatörü kullanılır. Frekans ölçeri açmanın iki yolu vardır - cihazın maksimum akımına (geçiş devresi) ve minimum akıma (emilim veya emme devresi) göre ayarın belirtilmesi ile. En yaygın hale gelen ilk şema şekilde gösterilmektedir (Şekil 1). 5) . Bağlantı elemanlarına ve frekans ayarlama cihazına sahip bir rezonatör gösterilmektedir (Şekil 1). 5.a), eşdeğer devresi şekilde gösterilmiştir (Şek. 5B). Frekans ölçerin rezonansının ayarı bozulduğunda gösterge cihazının okuması sıfırdır. Rezonans anında cihazdan maksimum akım akar (bkz. 5.c).

Bazı durumlarda, rezonans frekans ölçeri açmak için minimum akımı gösteren ikinci bir devre kullanışlıdır. rezonans. Böyle bir rezonatörün yapısı Şekil 2'de gösterilmektedir. 6a), eşdeğer devre gösterilmektedir (Şekil 1). 6b). Rezonans dışındaki frekanslarda paralel bağlı devrenin giriş empedansı küçüktür ve devreye dönüştürülür. Dedektörün λ/4 uzunluğundaki bir segmentten geçmesi ana devrede gözle görülür değişiklikler yaratmaz. Sonuç olarak, frekans ölçerin gösterge cihazı aracılığıyla, ölçülen salınımların karşılık gelen frekansı, rezonatörün geometrik boyutları değiştirilerek gerçekleştirilir. Bu durumda rezonans dalga boyunun veya frekansın değeri, gösterge cihazı tarafından not edilen rezonans anındaki ayar elemanlarının konumu ile belirlenir. Gösterge olarak çoğunlukla bir DC mikroampermetre kullanılır ve modüle edilmiş salınımların frekansını ölçerken bir osiloskop veya ölçüm amplifikatörü kullanılır. Frekans ölçeri açmanın iki yolu vardır - cihazın maksimum akımına (geçiş devresi) ve minimum akıma (emilim veya emme devresi) göre ayarın belirtilmesi ile. En yaygın hale gelen ilk şema, Şekil 1'de gösterilmektedir. 2 ). Bağlantı elemanlarına ve frekans ayarlama cihazına sahip bir rezonatör gösterilmektedir (Şekil 1). 2a), eşdeğer devresi (Şek. 26 ). Frekans ölçer rezonatörünün ayarı bozulduğunda gösterge cihazının okuması sıfırdır. Rezonans anında cihazdan maksimum akım akar (bkz. 2v).

Pirinç. 6 .

Rezonans frekans ölçerlerin tasarım özelliklerini ele alalım. Bunlar esas olarak salınımlı sistemlerin türünde farklılık gösterir.

Açık (Şek. 7 ) çoğunlukla rezonans frekans ölçerlerde kullanılan iletişim ve ayarlama elemanlarına sahip rezonatör cihazlarını gösterir. Açık (Şek. 7a) koaksiyel bir hattın çeyrek dalga bölümü şeklinde bir rezonatörün tasarımı gösterilmiştir. Rezonatör, yan duvarda bulunan halkalar aracılığıyla RF jeneratörüne ve ölçüm cihazına bağlanır. Rezonatör, merkezi iletkenin uzunluğu değiştirilerek ayarlanır. Merkezi iletkene bağlanan mikrometrenin ölçeği, dalga boylarına göre derecelendirilir veya bir kalibrasyon eğrisi ile sağlanır. İç iletken ile rezonatörün uç duvarı arasındaki RF teması bir kapasitör kullanılarak oluşturulur. Rezonatörün karşı ucu metal bir kapakla kapatılmıştır. Kapasitif kenar etkisi nedeniyle merkezi iletkenin serbest ucundaki rezonans uzunluğu λ/4'ten biraz daha azdır.

Koaksiyel tip frekans ölçerler öncelikle 3-300 cm dalga boyu aralığında kullanılır. Hareketli merkezi iletkenli frekans ölçerlerin ayar aralığı 2:1'dir. Koaksiyel tasarımlı frekans ölçerlerin hatası %(0,05-0,1) olup, cihazın tasarım özelliklerine ve kalibrasyon doğruluğuna bağlıdır.

Pirinç. 7 .

Mikrodalga aralığındaki daha yüksek frekanslarda, silindirik hacimsel rezonatörler formundaki rezonans frekans ölçerler kullanılır. H O 011 ve H O 111 tipi titreşimlerle uyarılan rezonatörler daha geniş bant ve yüksek kalite faktörüne sahiptir.

H O 011 tipi titreşimlere dayanan rezonatörler durumunda, silindirin uzunluğunu değiştirmek için temassız bir uç plaka kullanılabilir (bkz. 7,b), çünkü bu tipteki mevcut titreşim çizgileri silindirin kesitinde daire şeklindedir. Akım hatları boşluktan geçen diğer titreşim türlerini ortadan kaldırmak için bir boşluğun varlığı gereklidir. Plakanın arkasındaki boşlukta uyarılan bu titreşimlerin alanı, özel bir emici katman tarafından emilir. En tehlikeli olanı, H O 011 ile aynı rezonans frekansına sahip olan E O 111 tipi titreşimlerdir. Bunu önlemek için, yukarıda listelenen önlemlere ek olarak, H O 011 ve E O 111 formundaki salınım alanlarının konfigürasyonundaki fark dikkate alınarak bağlantı elemanlarının seçimi ve düzenlenmesi büyük önem taşımaktadır. Söz konusu durumda, bağlantı elemanı, silindirin generatrisi boyunca ve besleme dalga kılavuzunun dar duvarı boyunca kesilmiş dar bir yarıktır. En ufak bir asimetri bile EO 111 tipi titreşimlerin uyarılmasına ve rezonatörün kalite faktöründe 10 cm dalga boyu aralığında 50.000'e ulaşan bir düşüşe yol açabileceğinden, rezonatörün dikkatli imalatı konusunda artan talepler bulunmaktadır. .

Rezonans frekans ölçer ile frekans ölçümündeki hata, rezonansa ayarlanmasının doğruluğuna, mekanik sistemin ve kalibrasyonun mükemmelliğine ve ayrıca nem ve ortam sıcaklığının etkisine bağlıdır.

Rezonansa ayarlamanın doğruluğu, rezonatörün Q yüklü kalite faktörüne ve gösterge cihazının hatasına bağlıdır:

(6)

Nerede Δ F- mevcut genliğin olduğu frekansın ayarlanması A rezonansta mevcut genlikten kat daha az. Azaltmak için Δ F / F 0 , seçim yapman gerekiyor A birliğe mümkün olduğu kadar yakın, yani akımdaki küçük değişiklikleri işaretleyen doğru bir gösterge cihazına sahip olmak gerekir. Yani eğer bir= 1.02, o zaman Δ F / F 0 = 1/ 10 Q N ve Q N=5000 çıkıyor Δ F / F 0 =2·10 -5.

Yüksek kalite faktörüne sahip rezonans frekans ölçerlerde, sürücüdeki boşluk, rezonatörün hareketli parçaları arasındaki güvenilmez temaslar vb. nedeniyle ayarın mekanik olarak yanlış olması nedeniyle belirli bir hata ortaya çıkar.

Frekans ölçerlerin tasarlandığı frekans aralığı ne kadar büyük olursa, okuma okumalarının yanlışlığından kaynaklanan ölçüm hatası da o kadar büyük olur. Bu hata aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir

Nerede Δl- genellikle bir bölümün fiyatına karşılık gelen ve 0,5-10 mikrona eşit olan ayar elemanının konumunu belirlemede hata. Bu hatanın tüm çalışma frekansı aralığı boyunca aynı olması için, df / dl orantılı F 0 .

Rezonans frekans ölçerler genellikle okumalarını bir referans cihazın farklı frekanslardaki okumalarıyla karşılaştırarak kalibre edilir. Standart frekans ölçerin hatası, yöntemin hatasıyla birlikte, kalibre edilmiş cihazın hatasından beş kat daha azsa, kabul edilebilir doğruluk elde edilir.

Sıcaklık ve nemdeki değişkenlik nedeniyle havanın dielektrik sabitinde meydana gelen bir değişiklik, frekans ölçerin rezonans frekansında bir değişikliğe ve dolayısıyla ölçüm hatasına yol açar. Normal şartlarda bu hata 5 10 -5'e ulaşır.

Ortam sıcaklığı değiştiğinde rezonatörün geometrik boyutları değişir ve bu da frekans ölçümünde hataya yol açar. Bu nedenden kaynaklanan hata aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır

Δ F / F 0 =- αkΔT (8)

burada α, rezonatör malzemesinin doğrusal sıcaklık genleşme katsayısıdır; k- rezonatörün tasarımına bağlı olarak katsayı. Silindirik rezonatörler için ( k=1), bakırdan yapılmışsa, 1°C sıcaklık değişimi 2 10 -5 frekansında hata verir.

Tablo, sürekli üretim (CW) ve darbe modülasyonu (PM) modlarındaki bazı rezonans frekans ölçerlerin ana parametrelerini göstermektedir. Verilen tüm cihazlar için ölçüm hatası %0,05'tir. Son sütun, koaksiyel giriş elemanının direncini veya dikdörtgen dalga kılavuzunun kesitini verir.

Tabloda tartışılan cihazlar bir rezonatör, 10 dB değişken zayıflatıcı, bir amplifikatör ve bir göstergeden oluşur. Ch2-31-Ch2-33 frekans sayaçlarında, H O 112 tipi titreşimlerle uyarılan bir rezonans sistemi olarak silindirik rezonatörler kullanılır ve diğer frekans sayaçlarında koaksiyel tip rezonatörler kullanılır. Rezonatörler bir geçiş devresine bağlanır.

Rezonans frekans ölçerlerin parametreleri

3. Heterodin frekans ölçerler.

En doğru frekans ölçerler, incelenen sinyalin frekansını oldukça kararlı bir kaynağın frekansıyla karşılaştırmaya dayanan cihazlardır. Frekansları karşılaştırmanın farklı yöntemleri vardır: sıfır vuruş, enterpolasyon üreteci ve sıralı frekans azaltma.

Pirinç. 8 . Pirinç. 9 .

Doğrusal karıştırma elemanında (Şek. 8 ) bilinmeyen frekansa sahip bir RF sinyali sağlanır fx ve frekansı olan bir sinyal F operasyon referans kaynağından. Mikserin çıkışı, aynı frekanslara sahip sinyallerin yanı sıra bunların harmoniklerini ve vuruş frekanslı sinyallerini üretir. Harmonik bileşenlerin genlikleri küçük olduğundan ve dolayısıyla fark frekanslarının sinyalleri de küçük olduğundan, gösterge için vuruş frekansına sahip bir sinyalin kullanılması uygundur. F B = F X – F operasyon =0 . Bu nedenle yöntemin adı sıfır vuruş yöntemidir. Doğrusal olmayan elemanın çıkışında, yalnızca ses frekansı sinyallerini ileten, örneğin bir telefon gibi bir gösterge açılır. Referans osilatörün frekansını sorunsuz bir şekilde değiştirirseniz, o zaman F X - F operasyon <15000 Гц в телефоне появляется тон разностной частоты, который понижается три сближении F X Ve F operasyon .

Açık (Şek. 9 ) değişimin doğasını gösterir F B sabit bilinmeyen bir frekansta F X ve ayarlanabilir frekans F operasyon. Şu tarihte: F B <16 Hz insan kulağı artık düşük frekansları algılamaz ve bunun sonucunda hata 32 Hz'e ulaşabilir. Hatayı azaltmak için bir "çatal" sayımı kullanmalısınız: örneğin frekansa karşılık gelen belirli bir vuruş tonunu kulaktan hatırlayın F işlem1. Daha sonra frekansı not edin F işlem2, telefonda da aynı vuruş sesi duyuluyor. Arama sıklığı F X işaretlenen frekansların aritmetik ortalamasıdır.

Gerçek koşullarda, ana sinyallerin harmonik bileşenleri mikserde aynı anda üretilir, bu nedenle harmonik frekanslar eşit olduğunda sıfır atım not edilir. nf X=m F operasyon, Nerede N , t=1,2,3... Bu durumda bir harmonik seçiminde hatayı ortadan kaldırmak için, önce bilinmeyen frekansı, örneğin rezonans gibi bir yöntemi kullanarak yaklaşık olarak ölçmelisiniz.

Ölçülen frekans referans osilatörün frekans aralığının dışındaysa, harmonik bileşenler ile temel frekans sinyali arasındaki vuruş yöntemiyle ölçülür. Yani eğer F X << F operasyon, ardından referans osilatörünü, ölçülen frekansın herhangi iki bitişik harmonik bileşeniyle dönüşümlü olarak sıfır vuruşa ayarlayın: F işlem1 =p F X ve f işlem2 =(n±1) F X .

. (9)

Eğer f x 1 >>f oа ise, referans osilatörünü f op1 ve f op2 gibi iki frekansa ayarlayın, böylece f x =m f op1 ve f x =(m±1)f op2 olur. Daha sonra

( 10 )

Düzgün ayarlı ve yüksek frekans kararlılığına sahip bir referans osilatör yapmak zor olduğundan enterpolasyon yöntemine başvururlar. Bu durumda diyagramda 1 Frekansı sorunsuz bir şekilde değiştirilebilen intertülasyon jeneratörünün yanı sıra, sabit frekans ızgarasına sahip standart bir jeneratör tanıtılmıştır. Ölçüm prosedürü aşağıdaki gibidir. İnterpolasyon üreteci, ölçülen frekans sinyaliyle sıralı olarak sıfır vuruşa ayarlanır fx ve referans jeneratörünün referans frekansının bitişik harmonik bileşenleri ile T fx ve f x frekansının her iki tarafında (m+1)f op. Enterpolasyon üreteci ölçeğindeki okumalar α olacaktır. X,α 1, α 2. Bu durumda

(11)

Ölçümlerin doğruluğu daha yüksektir, referans jeneratörünün bitişik harmonikleri arasındaki frekans farkı ne kadar küçükse, enterpolasyon jeneratörünün ayar ölçeği doğrusal ve çözünürlüğü o kadar yüksek olur.

Frekans farkı olduğunda F X - F operasyon ses frekans ölçerin sınırlayıcı frekansından daha büyükse, devre kullanılarak çift heterodinleme uygulanabilir 2 . Bu şemayı kullanan ölçümler daha doğrudur, çünkü küçük frekans ayar aralığına sahip bir enterpolasyon üreteci kullanarak yüksek stabiliteye ve artırılmış ölçüm doğruluğuna sahip bir frekans ölçer oluşturmak daha kolaydır.

Heterodin frekans ölçüm cihazlarının hataları öncelikle kuvars ve enterpolasyon osilatörlerinin hataları tarafından belirlenir. Bu nedenle kuvars osilatörlerinin bağıl frekans hatası ±10 -8 –10 -9'dur. İnterpolasyon jeneratörü, ölçümler sırasında jeneratörün frekansının değişmesi, terazi kalibrasyonunun hatalı olması ve okuma hatası nedeniyle ek bir hata ortaya çıkarmaktadır. Sonuç olarak bu tür frekans ölçerlerin hatası ±5 10 -6'dır. Belirtilen hata değerinin yalnızca cihazın uzun süre ısınmasından sonra (1-1,5 saate kadar) elde edildiğine dikkat edilmelidir.

§3. Empedans ölçümü

1. Genel bilgiler

RF yolunun düğümlerinin veya elemanlarının empedansını ölçme sorunları, bunların çözülmesi gerektiğinde ortaya çıkar. eşleştirme problemleri, eşdeğer devrelerin parametrelerinin bulunması veya mikrodalga cihazlarının frekans özelliklerinin hesaplanması.

Pirinç. 10 .

Yük empedansını belirlemenin temeli, duran dalga katsayısı ve hattaki minimum voltajın konumu ile bağlantısıdır. En yaygın olanı, SWR ölçümlerine dayalı empedansın belirlenmesi ve bir ölçüm hattı kullanılarak duran dalganın minimum konumunun belirlenmesidir. İlgili fonksiyonel diyagram (Şekil 1)'de sunulmaktadır. 10 ). Empedansının ölçülmesi gereken cihaz, ölçüm hattı aracılığıyla mikrodalga jeneratörüne bağlanır. Endüstri, 0,5 ila 37,5 GHz frekans aralığını kapsayan ölçüm hatları üretmektedir.

SWR'ye ve faz ölçümlerine dayalı olarak empedansların belirlenmesine yönelik taşınabilir cihazlar, polarizasyon tipi ölçüm cihazlarıdır. Bu cihazlar geniş bant ve yüksek doğrulukla karakterize edilir. Kapladıkları frekans aralığı 0,02 ila 16,67 GHz arasındadır.

Frekansın bir fonksiyonu olarak SWR'nin yarı otomatik panoramik ölçümünü sağlayan cihazlar vardır. Bu cihazlar, cihazların eşleştirilmesi için gereken süreyi önemli ölçüde azaltmanıza, ayrıca dört kutupluların genlik-frekans özelliklerini gözlemlemenize ve ölçmenize olanak tanır. 0,02 ila 16,67 GHz frekans aralığını kapsarlar.

Bu bölümde, incelenmekte olan cihazların empedans değerlerinin doğrudan katot ışın tüpünün ekranında çizilen empedansların dairesel bir diyagramından frekansın bir fonksiyonu olarak belirlenmesine olanak tanıyan cihazın çalışma prensibi tartışılmaktadır. Bu tip cihazlar 0,11 ila 7 Hz frekans aralığını kapsar.

2. Polarizasyon empedans ölçerler

Polarizasyon empedans ölçer dikdörtgen 7 ve silindirik parçalardan oluşur 6 dalga kılavuzları ve silindirik dalga kılavuzu, dikdörtgen dalga kılavuzunun geniş duvarına dik açılarda yerleştirilmiştir (Şekil 1). 11 ). Dalga kılavuzları arasındaki iletişim üç yarıktan gerçekleştirilir 8 aynı boyutta, silindirik dalga kılavuzunun merkezinden eşit uzaklıkta bulunur.

Polarizasyon ölçerin çalışma prensibi aşağıdaki gibidir. Elektromanyetik N □ 10 - jeneratörden yüke doğru yayılan bir dalga, silindirik dalga kılavuzunda dairesel polarize bir HO 11 dalgasını uyarır. Bu, yarıkların konumu ve boyutu seçilerek elde edilir: dalga kılavuzunun geniş duvarı boyunca yer alan iki yarık, Hx alan bileşeninin maksimumunda bulunur. , ve üçüncü boşluk Hz alan bileşeninin maksimumundadır. Bu yarıklar silindirik bir dalga kılavuzunda, uzayda karşılıklı olarak dik olan ve faz açısından π/2 açısı kadar kaydırılan iki H O 11 dalgasını harekete geçirir. İkincisi, dikdörtgen bir dalga kılavuzunda Xx ve Hz alan bileşenlerinin π/2 kadar zaman kaymasının bir sonucudur. Yarıkların boyutunu seçerek uyarılan dalgaların genliklerinde eşitlik elde etmek mümkün olduğundan, silindirik bir dalga kılavuzundaki dalga dairesel polarizasyona sahip olacaktır.

Pirinç. 11 .

Dikdörtgen bir dalga kılavuzunda dalga yayılma yönünü değiştirirseniz, silindirik bir dalga kılavuzunda alan dönüş yönünün tersi olan bir dalga uyarılır. Açıkçası, dikdörtgen bir dalga kılavuzunda yansıyan bir dalga varsa, silindirik bir dalga kılavuzunda zıt dairesel polarizasyon yönlerine sahip iki H O 11 dalgası olacaktır. Bu dalgaların üst üste binmesinin bir sonucu olarak, SWR'nin büyüklüğü ve dikdörtgen dalga kılavuzundaki duran dalganın minimumunun konumu hakkında gerekli bilgileri taşıyan eliptik polarizasyona sahip bir dalga oluşur. SWR, değerleri olay ve yansıyan dalgaların genliklerinin toplamına ve farkına karşılık gelen elipsin ana eksenlerinin oranına eşittir.

tablo 1

Ölçüm Hattı Parametreleri

3begins, dalga kılavuzunun etrafında dönen bir diyot odası 2 problu 1 alan kuvvetinin dağılımını dikdörtgen bir dalga kılavuzunda yeniden üretir ve kameranın tam bir dönüşü, probun dikdörtgen dalga kılavuzunda λv dalga boyundaki hareketine karşılık gelir. Elipsin küçük eksenlerinin konumu, dikdörtgen dalga kılavuzundaki alan minimumunun konumuyla, yani yansıma katsayısının fazıyla benzersiz bir şekilde ilişkilidir.

Yansıma katsayısının fazının ölçülmesi kadran boyunca okumayı içerir 5 gösterge cihazının minimum değeri gösterdiği diyot odasının konumu. Diyot odası dönen bir mafsal kullanılarak döndürülür 3. "Faz" okuma ölçeği, işaretlerle 180 eşit parçaya bölünmüş bir yarım dairedir, böylece her ölçek bölümünün değeri, ölçülen faz açısının 2°'sine karşılık gelir. Bir verniye kullanılarak yansıma katsayısı faz okumasının doğruluğu ±20'dir.

Cihazın ölçüm flanşına göre fazdaki ilk kalibrasyonu için kısa devre kullanmaya gerek yoktur, bunun yerine diyot odasına sıkı bir şekilde bağlanan ve "frekans" ölçeğini (4) kullanın. Aşama” ölçeği. “Frekans” ölçeği aşağıdaki gibi hesaplanır. çalışma frekansını ayarlarken diyot odasının, ölçüm flanşı ile cihazın simetri düzlemi arasındaki dalganın fazındaki karşılık gelen değişikliğe eşit bir açıyla döndürülmesi.

Tablo 2

Polarizasyon ölçüm cihazlarının parametreleri

Cihaz tipi

Frekans aralığı, GHz

Ölçüm sınırları

Ölçüm hatası

RF bölümü bölümünün boyutları, mm

Aşamalar, dereceler

SWR. % (SWR=1.05÷2)

faz, rad (SWR=2)

0,15-1 8,24-2,05

4,1 (SWR=1,2'de) 4,1

Koaksiyelin dış ve iç iletkenlerinin çapları

* 2 adet Geniş ve dar dalga kılavuzu duvarı,

Polarizasyon ölçer, yüksek mikrodalga güç seviyelerinde bile empedansı belirlemenizi sağlar. Bunu yapmak için cihaz, diyotun aynı boyutlara sahip bir diyot fişiyle değiştirilmesini sağlar. Değişken bir zayıflatıcı, polarizasyon ölçer ile harici diyot odası arasına, diyot üzerindeki güç seviyesinin, karakteristiğin ikinci dereceden kısmına karşılık gelen sınırlar dahilinde elde edileceği ayarlanarak yerleştirilir.

Polarizasyon ölçüm cihazlarıyla çalışırken gösterge cihazı olarak ölçüm amplifikatörlerinin kullanılması tercih edilir. Polarizasyon ölçerlerin parametreleri Tabloda verilmiştir. 2 .

3. Panoramik SWR ve empedans ölçerler

Panoramik bir SWR ölçer, bir tarama jeneratörü, yönlü kuplörlü bir voltaj oranı ölçer ve bir osiloskop cihazından oluşur (Şekil 1). 12 ). Cihazın çalışma prensibi, yansıyan dalganın gücüyle orantılı bir sinyali izole etmek ve ardından yansıma katsayısı modülünün karesine eşit olan yansıyan ve gelen dalgaların güçlerinin oranını ölçmektir.

Amplifikasyondan sonra bu voltaj osiloskopun dikey sapma kanalına girer. Osiloskopun yatay plakaları, mikrodalga jeneratörünün frekans modülatörü olarak görev yapan bir jeneratörden gelen voltajla beslenir. Sonuç olarak, tüp ekranında yansıma katsayısının karesinin frekansa karşı bir eğrisi gözlemlenir (eğri 1 incirde. 13 ).

SWR'yi bazı frekanslarda kalibre etmek için, dönüşümlü olarak oran ölçerin yükseltilmiş çıkış voltajını veya dikey sapma kanalına bir referans voltajı sağlayan bir elektronik komütatör kullanılır. Sonuç olarak, eğrinin arka planına karşı ekranda 1 parlak saç çizgisi görülebilir 2. Referans voltajını değiştirerek görüş hattının eğri üzerindeki ilgi noktasıyla hizalanmasını sağlıyoruz 1. Bu noktada SWR değeri cihazın skalasında sayılır, SWR değerlerinde kalibre edilir ve dahili frekans ölçer kullanılarak frekans belirlenir.

Devrenin pratik uygulanmasındaki zorluklar, tarama aralığında doğrusal frekans değişimine sahip bir tarama jeneratörü kullanma ihtiyacının yanı sıra, her iki yönlü kuplörün aynı veya benzer geçici özellikleri ve diyotun aynı veya benzer özellikleri ile ilişkilidir. tüm çalışma frekansı aralığı boyunca odalar. Tipik olarak bir VOC, tarama jeneratörü olarak kullanılır. Lambanın yavaş dalga sistemine periyodik üstel darbeler uygulanarak tarama aralığında frekansta doğrusal bir değişiklik elde edilir.

Panoramik SWR ölçerin başka bir versiyonunda, yoldaki yansıyan dalganın genliğiyle orantılı olarak kuplörün diyot odasından gelen sinyal, doğrudan osiloskobun dikey plakalarına beslenir. Ölçüm doğruluğu artık tarama jeneratörünün gücünün tüm tarama aralığı boyunca sabitliğine bağlıdır. Frekans modülasyonu sırasında kaçınılmaz olarak meydana gelen sinyal gücündeki değişiklikleri dengelemek için jeneratör, otomatik bir güç regülatörü ile donatılmıştır. Dallanmış olay gücünün bir kısmı, referans voltajıyla karşılaştırılacağı otomatik kontrol devresinin girişine beslenir. Devre tarafından üretilen hata sinyali, BWO'nun birinci anoduna (dahili olarak kontrol edilen stabilizasyon) veya elektrikle kontrol edilen bir zayıflatıcıya (harici stabilizasyon) uygulanarak frekans bandı boyunca sabit bir güç seviyesi sağlanır.

Tablo 3.

Otomatik panoramik SWR ve zayıflama ölçerlerin parametreleri.

Panoramik sayaçlar, 100 KHz frekanslı dikdörtgen darbe voltajıyla genlik modülasyon modunda çalışabilir. Farklı periyotlarla periyodik frekans ayarı ve seçilen frekansta otomatik sayma ile tarama durdurmanın yanı sıra, ölçülen değerin izleme ayarına sahip bir frekans ölçer kullanılarak manuel frekans ayarı da mümkündür.

Panoramik SWR ölçüm cihazları, dört kutupluların neden olduğu zayıflamayı ölçmenize olanak tanır. Zayıflamanın ölçülmesi, dört kutuplu bir ağın çıkış ve giriş sinyallerinin güçlerinin oranının belirlenmesine bağlıdır.

Endüstri tarafından üretilen otomatik panoramik SWR ve zayıflama ölçerler, 0,02 ila 16,66 GHz frekans aralığını kapsar. Bazılarının ana parametreleri tabloda verilmiştir. 3. Tabloda A, zayıflatıcı ölçeğinde ayarlanan zayıflamadır. İlk üç cihazın RF güç girişi koaksiyeldir, geri kalanı ise dalga kılavuzudur.

Diğer bir otomatik ölçüm cihazı türü panoramik empedans ölçüm cihazları ve karmaşık kazanç ölçüm cihazlarıdır. Ölçüm sonuçları, bir osiloskop 1B ekranında, incelenen nesnenin toplam direncinin frekansın bir fonksiyonu olarak bağımlılığı şeklinde kutupsal veya dikdörtgen koordinatlarda sunulur.

Cihaz üç bloktan oluşur: bir tarama jeneratörü, bir empedans sensörü ve bir gösterge (Şekil 1). 14 ). Empedans sensörü, çıkışından LF voltajlarının çıkarıldığı dört ölçüm başlığına sahip bir HF ünitesidir. Kafalar birbirinden λ inç/8 uzaklıkta yerleştirilmiştir.

Pirinç. 14 .

Ölçme başlığının karesel dedektörünün çıkışındaki sinyal ile hattaki yansıma katsayısı arasında bir bağlantı kuralım. İlk probun üzerindeki voltajı formda yazalım.

(13)

burada ψ=2k z z-ψ n; z - problar ve yük arasındaki mesafe; ψ n ve |G| -yükten yansıma katsayısının fazı ve modülü. İlk probdaki voltajın şu şekilde olduğunu hayal edelim:

Daha sonra ikinci dereceden karakteristikli dedektörden geçen akım:

(15)

Nerede B - devamlı. Üçüncü sondaya bağlanan ve birinciden λ mesafesi kadar ayrılan detektörden geçen akım /2'ye eşittir

(16)

Buna göre ikinci ve dördüncü dedektörlerden geçen akımlar

(17)

(18)

Ölçme kafaları öyle ayarlanmalıdır ki . Daha sonra birinci ve üçüncü ölçüm kafalarıyla ilişkili çıkarıcının çıkışında, ifadeyle tanımlanan bir sinyal olacaktır.

(19)

ve ikinci ve dördüncüye bağlı başka bir çıkarıcının çıkışında; ölçüm kafaları, sinyal şu ​​şekilde sunulacaktır:

(20)

Nerede k Ve k ’- kalıcı.

Uygun DC yükselteçlerde yükseltildikten sonra, fazları 90° kaydırılan bu sinyaller osiloskobun yatay ve dikey plakalarına beslenir. Genlikleri, her iki yönde eşit ışın sapmasını sağlayacak şekilde ayarlanır. Bu, yansıma katsayısının fazı 360° değiştiğinde ışının ekranda yarıçaplı bir daire çizeceği anlamına gelir. yansıma katsayısı modülüne karşılık gelir.

Jeneratörün frekansı zamanla doğrusal olarak değişirse, ölçülen nesnenin karmaşık yansıma katsayısı da değişir; |G|=F(f) ve ψ n =F(f) değişimi . Kiriş, radyal sapması |Г| ile orantılı olan ve azimut konumu ψ n'ye karşılık gelen bir eğri çizer.

Bir frekans aralığı boyunca empedans ölçümünün doğruluğu, dört gösterge cihazının kimliğine ve frekans değiştikçe frekans modülasyonlu jeneratörün çıkış gücünün kararlılığına bağlıdır.

Otomatik empedans ölçer RK.4-10, 0-360° faz kayması, kazanç modülü 60 dB ve SWR 1.02-2 ölçüm limitleriyle 0,11-7 GHz frekans aralığı için tasarlanmıştır. Ölçüm hatası: faz kayması 3°, faz yansıma katsayısı 10°, SWR %10 (SWR ≤2'de)


EDEBİYAT:

1.Lebedev I.V. Mikrodalga ekipman ve cihazları. M., Yüksek Okul, cilt I, 1970, cilt II, 1972.

2. Sovyet N.M. Ultra yüksek frekans teknolojisi. M., Yüksekokul, 1976.

3. Kovalenko V.F. Mikrodalga teknolojisine giriş. M., Sov. radyo, 1955.

4. Feldshtein A.L., Yavich L.R. Dalga kılavuzu teknolojisinin unsurları üzerine el kitabı. M.–L., Gosenergoizdat, 1963.

5. Krasyuk N.P., Dymovich N.D. elektrodinamik ve radyo dalgası yayılımı. M., Yüksekokul, 1947.

6.Weinstein L.A. Elektromanyetik dalgalar. M., Sov. radyo, 19557

7. Mattei D.L., Young L.E., Jones M.T. Mikrodalga filtreleri, eşleştirme devreleri ve iletişim devreleri: Per. İngilizceden M., İletişim, 1971.