Měření vlastností vedení

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Měření vlastností vedení"

Vlastimil Bednář
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 LBR 7. Měřní vastností vdní Měřní vastností vdní (úko měřní) Úkom tohoto měřní j sznámit s s mtodikou měřní vastností vdní onanční mtodou a dá změřit vastnosti různých typů běžně používaných vdní a určit jjich zákadní paramtry. Úko měřní. Měřním a výpočtm zjistět zákadní paramtry vdní Měřní provďt na aspoň čtyřch vdních typu pochý vodič (dvouinka) a koaxiání kab. Zjistět tyto paramtry vdní - činit zkrácní k - charaktristickou impdanci Z - kapacitu na jdnotku déky C - onanční odpor R - měrný útum β - rativní prmitivitu izoac vdní r - měrný ázový posun α db - konstantu přnosu χ Při měřní vdní po dosažní maximání hodnoty Q si poznamnjt - hodnotu činit jakosti onančního obvodu bz připojného vdní Q - činit jakosti onančního obvodu s připojného vdní Q - onanční rkvnci - vikost rrnční kapacity C r - mchanickou déku kabu - kapacitu úsku kabu C X změřnou na nízké rkvnci Koaxiání kab měřt zásadně mtodou změny rkvnc. Přístrojové vybavní pracoviště Q-mtr typ BM 49 G měřič rkvnc čítač C&C 3U měřič LCR (HP47B nbo HP485A) Litratura Horvaj, M. Matějka, Š.: Vysokorkvnční měřní. Praha, ČVUT, s

2 Měřní vastností vdní (návod k cviční) Úkom tohoto měřní j sznámit s s mtodikou měřní vastností vdní onanční mtodou a dá změřit vastnosti různých typů běžně používaných vdní a určit jjich zákadní paramtry. 3. Popis xprimntu 3.. Q-mtr Měřič jakosti (Q-mtr) j kombinovaný přístroj, ktrý využívá principů onanční mtody měřní a umožňuj měřit kromě činit jakosti objktů indukčního charaktru rovněž jjich indukčnost, onanční kapacitu, kapacitu a vikost ztrátového úhu kondnzátorů, odpor dvojpóů a daší paramtry prvků a obvodů s soustřděnými paramtry. Pod obrázku. obsahuj měřič jakosti tři havní části přaditný gnrátor harmonického signáu, širokopásmový vysokorkvnční votmtr a měrný obvod, jhož součástí j přsný proměnný kondnzátor. Měřný indukční objkt spou s proměnným kondnzátorm vytváří v Q-mtru sériový osciační obvod, do něhož s přivádí signá z gnrátoru. Napětí na proměnném kondnzátoru s měří vysokorkvnčním votmtrm, jhož stupnic j přímo cjchována v hodnotách činit jakosti Q. Q-mtr v. gnrátor vazbní čn L x C x v. votmtr a indikátor Q xtrní čítač Obr. 3. Bokové schéma měřič jakosti Q-mtru (s připojným xtrním čítačm)

3 LBR Činit zkrácní J-i mzi vodiči vysokorkvnčního vdní jiný izoační matriá nž vzduch, nní v tomto případě rychost šířní ktromagntického vnění tímto vdním c rovna rychosti šířní světa c, a j mnší, a závisí právě na diktrických vastnostch izoačního matriáu mzi vodiči. Násdkm této skutčnosti j i vnová déka signáu na vdní kratší nž vnová déka signáu v voném prostřdí, nboť patí násdující vztahy c (3.) c (3.) kd j rkvnc ktromagntického vnění. Tnto jv charaktrizuj tzv. činit zkrácní k. Určuj, koikrát j ktrická déka vny na vdní mnší nž déka vny v voném prostřdí kd c Z k (3.3) c Z r j vnová déka na vdní s diktrikm o rativní prmitivitě r, j déka vny v voném prostřdí, c j rychost šířní na vdní s diktrikm o rativní prmitivitě r, c j rychost šířní v voném prostřdí, j skutčná yzikání déka vdní, j ktrická déka vdní, r j rativní prmitivita diktrika, Z j charaktristická impdanc vdní s diktrikm o rativní prmitivitě r, Z j charaktristická impdanc vdní bz diktrika Měřní činit zkrácní Připravím si úsk vdní, jhož déku zvoím pod rkvnc, na níž bud měřní probíhat (např. 5 MHz). Počátční déka budiž /4, pokud vdní zakončím zkratm, nbo /, pokud budm měřit vdní s otvřným koncm. Druhý případ poskytn pší výsdky měřní, jikož vdní naprázdno (otvřný konc) s na vysokých rkvncích raizuj ép nž dokonaý zkrat. Konc pro připojní vdní k Q-mtru musí být co njkratší. Úsky vdní připojujm k onančnímu obvodu Q-mtru tak, jak j naznačno na obr. 3.. Postupujm tak, ž na v. gnrátoru Q-mtru nastavím požadovanou měřicí rkvnci a pomocí vnitřního proměnného kapacitního normáu nastavím maximání údaj na měřid Q. Tím jsm uvdi kmitavý obvod Q-mtru, tvořný kapacitním normám a pomocnou cívkou, do onanc. Poté k svorkám C x měřič onanc, to jst paraně k kondnzátoru C N, připojím měřné vdní. S njvětší pravděpodobností dojd k rozadění onančního obvodu. Nyní mám dvě možnosti, jak dá postupovat při měřní činit zkrácní. Obě dvě mtody vdou k stjnému cíi. Musím totiž dosáhnout stavu, kdy připojním měřného úsku vdní k onančnímu obvodu Q-mtru, ktrý j naaděn do onanc, ndojd k jho rozadění. To z zajistit dvěma způsoby, buď změnou déky vdní, nbo změnou měřicí rkvnc. Docíím tak stavu, kdy připojovaný úsk vdní na dané rkvnci přdstavuj paraní onanční obvod, ktrý má pro bzztrátové vdní nkončně vkou impdanci (obr. 3.3, 3.4).

4 Měřní vastností vdní gnrátor pomocná cívka indikátor vazbní čn měřné vdní L X C X měrný kondnzátor C N zkrat (naprázdno) /4(/) Obr.3. Měřní činit zkrácní pomocí Q-mtru Takový úsk vdní njnž nrozadí onanční obvod Q-mtru, a dokonc ani nzpůsobí změnu jho činit jakosti Q. Impdanc ztrátového vdní bud mít imaginární sožku taktéž nkončně vkou, a jjí ráná část bud číso končné a bud přdstavovat tzv. onanční odpor. Ačkoiv bud onanční obvod Q-mtru stá v onanci, ksn v důsdku onančního odporu činit jakosti obvodu na hodnotu. Mtoda změny déky vdní Při měřní postupujm tak, ž úsk vdní nchám trva připojný k svorkám Q-mtru a zkracováním déky vdní s snažím dosáhnou maximáního údaj na měřid činit jakosti Q. V závěrčné ázi zkracování j třba postupovat vmi opatrně, abychom maximání hodnotu Q nminui. Dá j třba mít na paměti, ž jakékoiv kovové či vodivé přdměty v bízkosti vdní ovivňují jho vastnosti. Při odčítání Q j tdy nutné umístit vdní tak, aby byo od těchto přdmětů dostatčně vzdáno. Po dosažní maximání hodnoty Q opíšm hodnotu činit jakosti onančního obvodu bz připojného vdní Q, činit jakosti obvodu s připojným vdním Q, onanční rkvnci, vikost rrnční kapacity C r, déku kabu a kapacitu kabu C, změřnou na nízké rkvnci a přpočítanou na jdn mtr déky. Výhoda této mtody spočívá v skutčnosti, ž činit zkrácní určím na přdm dinované rkvnci, nvýhodou j naopak nutnost mchanických úprav vdní, ktrá mimo jiné vyžaduj měřní na úsku vdní déky /, tj. na vdní s otvřným koncm. Mtoda změny rkvnc Tato mtoda nvyžaduj mchanickou úpravu vdní běhm měřní, a tak j možné použít i zkratovaný úsk o déc /4. Nvýhodou ovšm j poněkud kompikovanější postup měřní. Při měřní j totiž třba střídavě připojovat a odpojovat úsk vdní a snažit s změnou vikosti rrnční kapacity C r dosáhnout shody mzi onanční rkvncí kmitavého obvodu Q- mtru bz a s připojným úskm vdní. Z obrázku 3.3 a 3.4 j patrné, ž pokud j úsk vdní na dané rkvnci dší nž požadovaných /4 ( / pro otvřné vdní), má připojné vdní kapacitní charaktr. Musím tdy zvýšit vikost C r, čímž dojd k snížní onančního obvodu Q-mtru bz vdní a tdy i k zmnšní déky vdní vyjádřné v násobcích vnové déky. Pokud j ovšm úsk vdní kratší nž /4 ( / pro otvřné vdní), má připojné vdní induktivní charaktr a musím tdy snížit vikost C r. Cý postup opakujm až do té doby, nž s nám podaří docíit stavu, kdy j onanční obvod Q-mtru v onanci s činitm jakosti, a připojním měřného Q Q 3

5 LBR 7 úsku vdní ndojd k jho rozadění, a pouz poksn vikost činit jakosti na hodnotu Q (stá jsm v maximu Q). Odčtm Q, Q, onanční rkvnci, vikost rrnční kapacity C r, déku vdní a kapacitu vdní C, změřnou na nízké rkvnci a přpočtnou na jdn mtr déky. Pro úsk vdní déky /4 vypočtm činit zkrácní pod vztahu a pro úsk vdní / pod vztahu 3..4 Daší paramtry vdní Charaktristická impdanc Charaktristickou impdanci vdní vypočtm pod vztahu 4 4 k (3.4) c k (3.5) c Z L LC (3.6) C C c C kd c 4 pro vdní /4 nakrátko nbo c pro vdní / naprázdno, C j kapacita vdní změřná na nízkých rkvncích v F/m. Rzonanční odpor Rzonanční odpor vypočtm pod násdujícího vztahu, pokud do něj dosadím výš změřné hodnoty,, C a. Q Q r R Q Q [Ω; Hz, F] (3.7) ( Q Q ) π C r Měrný útum Pro vdní déky /4 nakrátko patí 8,68 Z α [db/m; Ω, Ω, m] (3.8) R a pro vdní déky / naprázdno patí 8,68 Z α [db/m; Ω, Ω, m] (3.9) R Rativní prmitivita izoac vdní Z vztahu (3.3) pro rativní prmitivitu diktrika r obdržím r c c k (3.) 4

6 Měřní vastností vdní Měrný ázový posun π β [rad/m; Hz, m/s] (3.) c Konstanta přnosu γ α + jβ (3.) X L / /4 π Z +jz tg X C ampituda I ampituda U vdní nakrátko obvodová kvivanc na vdní Obr. 3.3 Bzztrátové vdní nakrátko X L / /4 Z Z j π tg X C ampituda U ampituda I vdní naprázdno obvodová kvivanc na vdní Obr. 3.4 Bzztrátové vdní naprázdno 5

7 LBR 7 Z [Ω] 6 5 Z A A 76og + d d 4 3 d A 5 5 A/d 9 Obr. 3.5 Urční charaktristické impdanc dvojinky s diktrikm o r Doporučná itratura [3.] Eichr, J. a ko.: Ektronická měřní. Praha, SNTL/ALFA 977. [3.] Hadrka, S.: Měřní onančními mtodami. Praha, SNTL

Podobné dokumenty

Činitel zkrácení. , neboť platí následující vztahy (1) c ε. ε= (2) f

Činitel zkrácení. , neboť platí následující vztahy (1) c ε. ε= (2) f Činit zkrání Činit zkrání J-i mzi vodiči vysokorkvnčního vdní jiný izoační matriá nž vzduh, nní v tomto případě ryhost šířní ktromagntikého vnění tímto vdním rovna ryhosti šířní světa, a j mnší, a závisí