Измерение добротности с цифровым отсчетом

   В радиоэлектронике для измерения добротности резонансных цепей и других электронных приборов используют различные методы в зависимости от частоты колебаний и значения добротности (от единицы до многих тысяч). Один из них — метод ударного возбуждения. Он отличается тем, что не требует перестраиваемого генератора и частотомера; достаточно счетчика импульсов, следующих с частотой свободных колебаний в исследуемом контуре. Вот о таком способе измерения добротности с цифровым отсчетом и рассказано в этой статье. Макет такого измерителя реализован в виде простой приставки к счетчику-частотомеру.

   ногие применяемые в настоящее время измерители добротности колебательных контуров используют свойство последовательного контура увеличивать напряжение на емкости и индуктивности контура в Q раз по сравнению с вводимым в контур переменным напряжением, по частоте соответствующим его резонансу.

   Для реализации этого метода необходим генератор сигналов, перестраиваемый вблизи частоты резонанса колебательного контура, а также вольтметр переменного напряжения с высоким входным сопротивлением и малой погрешностью в том же диапазоне частот. Точность измерения такого прибора зависит от точности установки вводимого в контур напряжения и погрешности вольтметра, который измеряет напряжение на конденсаторе. При этом необходимо учитывать влияние резистора, посредством которого в контур вводят возбуждающее напряжение. Несмотря на его малое сопротивление(десятые или сотые доли ома), оно может оказывать заметное влияние на результат измерения, так как сопротивление этого резистора соизмеримо с активным сопротивлением катушек небольшой индуктивности. В результате промышленные Q-метры имеют основную погрешность измерения не менее 5 %.

Рис. 1

   Если подключить заряженный конденсатор к катушке индуктивности, в образовавшемся электрическом контуре возникнут свободные колебания; их частота f0 зависит от емкости и индуктивности. Свободные колебания в контуре затухают, причем скорость затухания зависит от потерь в конденсаторе и катушке индуктивности: чем они меньше, тем медленнее затухание. Декрементом затухания — параметром, обратным по значению параметру добротности, принято считать интервал времени от момента возбуждения свободных колебаний t, (рис. 1) до момента t2, когда их амплитуда уменьшится в е^π = 23,14 раза: U, = t2 — t1,. Это время зависит от частоты колебаний и пропорционально добротности контура tи = Q/f0, соответственно Q = f0tи. To есть число колебаний зависит только от добротности колебательного контура и численно равно ей [1].

   Число периодов свободных колебаний в контуре можно подсчитать счетчиком импульсов и таким образом узнать добротность колебательного контура, генератор сигналов в этом случае не нужен. При этом исключается ошибка, которая возникает в результате неточной настройки генератора на частоту собственных колебаний контура. Резистор, через который в контур подается возбуждающее напряжение, на время измерения можно отключить.

   Для возбуждения колебаний конденсатор контура нужно зарядить до известного напряжения. Если применить для определения момента заданной амплитуды колебаний в контуре компаратор с высоким входным сопротивлением, то точность измерения добротности может быть весьма высокой.

   Счетчик импульсов в этом случае может вносить заметную погрешность только при малых значениях добротности, потому что принцип его работы допускает случайную ошибку на единицу младшего разряда. При добротности 20 она не превысит 5 %, при добротности 100-1 %.

   Функциональная схема макета измерительного устройства изображена на рис. 2. Управляющее устройство переключателем S1 подсоединяет конденсатор Ск к источнику стабильного напряжения истаб и подает сигнал сброса показаний на счетчик. Заряженный конденсатор оно отключает от источника питания и подключает к индуктивности Lк, образуя колебательный контур. Начальная амплитуда свободных колебаний в этом контуре будет равна Ucтaб. Напряжение свободных колебаний в LC-контуре поступает на вход формирователя. Его порог переключения установлен равным иста6/е

π. Устройство формирует из затухающих колебаний импульсы до тех пор, пока амплитуда колебаний не станет меньше 0,0432UCTaб, после чего импульсы прекратятся. Счетчик подсчитывает число сформированных импульсов и выводит результат на устройство индикации.

Рис. 2

   Принципиальная схема прибора-приставки представлена на рис. 3. Управляющее устройство и устройство индикации, показанные на функциональной схеме на рис. 2, — узлы электронно-счетного частотомера, например, промышленного Ч3-33 или любительского [2]. На вход приставки поступают прямоугольные импульсы положительной полярности длительностью 1 с, период повторения — 1,2 с.

Рис. 3

   В качестве переключателя применено поляризованное реле К1. Управляющий сигнал в момент спада импульсов обнуляет счетчик частотомера. Низкий уровень поступает на вход DD1.1, инвертируется им в высокий уровень, который поступает на вход DD1.2 и вывод 1 реле К1. Второй вывод этой обмотки подключен к плюсовой цепи источника питания, поэтому ток по ней не протекает. На выходе DD1.2, к которому подключена вторая обмотка реле К1, — низкий уровень; при протекании тока по этой обмотке контакт Я замыкается с контактом Л. Конденсатор Ск заряжается через резистор R1 до напряжения источника питания UCTaб= 5 В.

   С появлением на входе счетчика частотомера положительного управляющего импульса начинается счет Высокий уровень инвертируется в элементе DD1.1, и ток в обмотке 3-4 реле К1 переключается в обмотку 1-2. Подвижный контакт Я переключается на контакт П реле К1. Заряженный конденсатор Ск подключается к индуктивности Lк и образует колебательный контур, в котором возникают свободные колебания. Эти колебания через буферный каскад на полевом транзисторе VT1 поступают на вход формирователя на транзисторах VT2-VT4. Формирователь собран по известной и хорошо зарекомендовавшей себя схеме, предложенной в [2]. Для повышения входного сопротивления на входе формирователя установлен буферный каскад на полевом транзисторе [3]. Импульсы с выхода формирователя поступают на вход частотомера и подсчитываются им. По спаду положительного управляющего импульса реле К1 отключает конденсатор Ск от катушки Lк и подключает его вновь для зарядки через резистор R1. После зарядки процесс измерения повторяется.

   Реле К1 — поляризованное РП4, паспорт РС4.520.005. Выбор определен тем, что этот тип реле оказался единственным доступным автору, не имеющим дребезга контактов; необходимый ток обмоток обеспечивается при напряжении питания 5 В.

   Полевой транзистор VT1 в буферном каскаде обязательно должен быть с изолированным затвором и встроенным каналом, например, серий КП305, КП313. Применение транзистора с р-п переходом недопустимо, так как он будет шунтировать контур в направлении проводимости. Режим этого каскада должен обеспечить на базе VT2 напряжение, примерно равное половине напряжения источника питания.

   Транзисторы VT2, VT3 — серии КТ361. VT4 — КТ315 или другие аналогичные приборы.

   Микросхема DD1 — структуры ТТЛ, должна иметь два инвертора или два элемента И-НЕ, включенных инверторами.

   Частотомер может иметь другое время счета: реле РП4 обладают достаточным быстродействием для переключения с частотой 100 Гц. Это соответствует счетному интервалу 0,01 с. В этом случае влияние времени переключения на результаты измерений велико только на низкой частоте при высокой добротности, когда время затухания т„ возбуждаемых колебаний достигнет 0,01 с: например, частота колебаний контура — 10 кГц, добротность — 100.

   Если сигнал управления частотомером имеет другую полярность, необходимо включить на управляющем входе дополнительный инвертор из числа свободных элементов микросхемы DD1.

   Налаживание устройства заключается в установке резистором R3 амплитуды, ниже которой формирователь прекращает работать. Для этого на вход устройства подают низкий уровень, соединив его с минусовым проводом источника питания. К выходу подключают осциллограф с открытым входом. К зажимам Lк подключают выход генератора сигналов и резистор его нагрузки. Устанавливают выходное напряжение генератора равным 210 мВ: для UCTaб = 5 В Uвых<5/23,14 = 0,216 В. Перемещением движка резистора R3 находят такое его положение, при котором выходные импульсы только что исчезли, а на выходе — низкий уровень. На этом налаживание закончено.

   При пробных измерениях макет показал стабильную и устойчивую работу в диапазоне частот 0,15…3,2 МГц. Понятно, что наиболее сложно обеспечить точность на высоких частотах, которая ухудшается с ростом частоты из-за паразитных составляющих комплексного сопротивления элементов коммутатора. Емкость разомкнутых контактов реле РП4, равная 21 …22 пф, была уменьшена до 6 пф отключением штырей разъемного соединителя и укорочением проводников. Сопротивление контактной пары оказалось равным 0,1 Ом. При измерении на макете реального колебательного контура с катушкой при емкости конденсатора 51 пф его добротность оценена равной 63 на частоте собственного резонанса 4,35 МГц. В этом случае волновое сопротивление — около 0,64 кОм. а эквивалентное последовательное сопротивление потерь близко к 10 Ом. Из этого можно сделать вывод, что сопротивление контактной пары реле внесло относительно небольшую погрешность.

   Потеря заряда конденсатором за время переключения реле тоже, безусловно, ограничивает частотный диапазон сверху. Если принять сопротивление утечки конденсатора КТК не менее МГОм при емкости 100 пф, тогда за время перелета якоря (не более 5 мс [4]) саморазрядка конденсатора окажется не более 2 %. Исходя из этого соотношения, допустимая для любительских измерений погрешность может быть обеспечена при емкости колебательного контура не менее 50 пф. Фактически, при оценке добротности колебательных контуров, работающих на частотах до 2 МГц, точность измерения может быть сравнима с промышленными приборами.

   Точность измерений описанного макета можно повысить, если применить формирователь на интегральном компараторе.

   Простота реализации и непосредственный отсчет цифрового значения добротности выгодно отличает описанный метод, который считается перспективным до 50 МГц [1].

   В измерительном колебатвльном контуре при оценке добротности катушек индуктивности следует использовать конденсаторы с малыми потерями — керамические высокочастотные, слюдяные и пленочные (с диэлектриком из фторопласта, полистирола, полипропилена).

Литература

1. Измерения в электронике. Справочник. Под ред. В. А. Кузнецова. — М.: Энергоатом-издат, 1987,0.238.
2. Бирюков С. Цифровой частотомер. — Радио, 1981, № 10, с. 44-47.
3. Васильев М. Повышение входного сопротивления частотомера. — Радио. 1987. №4, с 57.
4. Игловский И. Г., Владимиров Г. В. Справочник по слаботочным электрическим реле. -Л.: Энергоатомиздат, 1990, с. 326.

   Автор: В. Степанов, г. Полтава, Украина

Измерение ТС параметров динамиков

 

 

Более подробнее о физическом смысле параметров Тиля-Смола читайте в статье Параметры Тиля � Смолла: три карты акустики

 

 

Измерение параметров Тиля-Смолла

 

Внимание! Приведенная ниже методики действенна только для измерения параметров динамиков с резонансными частотами ниже 100Гц, на более высоких частотах погрешность возрастает.

Для получения максимально достоверных результатов все измерения рекомендуется производить несколько раз (3-5раз), затем за результат принимается средне-арифметическое значение.

 

Перед измерением параметров динамик необходимо �размять�. Дело в том, что у неработающего определенное время динамика или у нового динамика параметры будут отличаться, от тех которые мы измерим после того как динамик отыграет определенное время и будет регулярно работать. Поэтому смысл размятия динамика и заключается в получении достоверных параметров измерений. Бытует множество мнений как и сколько надо разминать: просто музыкой, синусоидальным сигналом (синусом) на частоте резонанса динамика Fs, синусом на 1000Гц, гонять синусом на разных частотах, белым и розовым шумом,� использовать тестовые диски.

Как разминать решать Вам, — это дело Ваших возможностей и времени, но разминать обязательно нужно.

От себя посоветую разминать в течении суток в различных комбинациях вышепречисленных способов, начать стоит с синуса частоты собственного резонанса Fs (взятую из паспорта динамика) на максимальное количество времени, потом уже использовать остальные способы. Можно использовать тестовые диски, лучше те которые содержат как музыкальные так и технические треки, т.е. сгенерированные сигналы различной формы, частоты и мощности, причем начать лучше с технических треков. Желательно разминать динамик на 50-100% от номинальной мощности, всё зависит от ваших условий, ушей и нервов.

 

 

Самыми основными параметрами, по которым можно рассчитать и изготовить акустическое оформление (корпус, ящик) являются:

• Резонансная частота динамика Fs (Герц)
• Эквивалентный объем Vas (литров или кубических футов)
• Полная добротность Qts
• Сопротивление постоянному току Re (Ом)

 

Для более серьезного подхода понадобится еще знать:

• Механическую добротность Qms
• Электрическую добротность Qes
• Площадь диффузора Sd (м²) или его диаметр D (см)
• Чувствительность SPL (dB)
• Индуктивность Le (Генри)
• Импеданс Z (Ом)
• Пиковую мощность Pe (Ватт)
• Массу подвижной системы Mms (г)
• Относительную жесткость Cms (метров/ньютон)
• Механическое сопротивление Rms (кг/сек)
• Двигательную мощность BL

 

 

Измерение резонансной частоты Fs, добротности динамика Qts

и ее составляющих электрической и механической добротности Qes, Qms

 

Метод 1

 

Для проведения измерений этих параметров вам понадобится следующее оборудование:

1. Вольтметр
2. Генератор сигналов звуковой частоты (это можно сделать при помощи компьютера и этой программы)
3. Частотомер
4. Мощный (не менее 2 ватт) резистор сопротивлением 1000 ом
5. Точный (+- 1%) резистор сопротивлением 10 ом
6. Провода, зажимы и прочая дребедень для соединения всего этого в единую схему.

 

Конечно, в этом списке возможны изменения. Например, большинство генераторов имеют собственную шкалу частоты и частотомер не является в таком случае необходимостью. Вместо генератора можно также использовать звуковую плату компьютера и соответствующее программное обеспечение (например, это), способное генерировать синусоидальные сигналы от 0 до 200Гц требуемой мощности. Либо мне еще приходилось делать так, когда не было рядом компьютера: я нарезал на диск треки с частотами от 20-120Гц, потом крутил его на DVD подключенный усилителю и затем уже подключал подвешенный динамик через сопротивление.

Схема для измерений

 

Калибровка:

Для начала необходимо откалибровать вольтметр. Для этого вместо динамика подсоединяется сопротивление 10 Ом и подбором напряжения, выдаваемого генератором, надо добиться напряжения 0,01 вольта. Если резистор другого номинала, то напряжение должно соответствовать 1/1000 номинала сопротивления в Омах. Например для калибровочного сопротивления 4 Ома напряжение должно быть 0,004 вольта.

 

Запомните! После калибровки регулировать выходное напряжение генератора (усилителя) НЕЛЬЗЯ до окончания всех измерений.

 

Определение Fs и Rmax

Динамик при этом и всех последующих измерениях должен находиться в свободном пространстве, обычно его подвешивают (обычно на люстре) подальше от стен и различныз предметов. Резонансная частота динамика находится по пику его импеданса (Z-характеристике). Для ее нахождения плавно увеличивайте частоту генератора, начиная примерно с 20Гц, и смотрите на показания вольтметра. Та частота, на которой напряжение на вольтметре будет максимальным (дальнейшее изменение частоты будет приводить к падению напряжения) и будет являться частотой основного резонанса для этого динамика. Для динамиков диаметром больше 16см эта частота должна лежать ниже 100Гц. Не забудьте записать не только частоту, но и показания вольтметра. Умноженные на 1000, они дадут сопротивление динамика на резонансной частоте Rmax, необходимое для расчета других параметров.

 

Определение Qms, Qes и Qts

Эти параметры определяются по следующим формулам:

Как видно, это последовательное нахождение дополнительных параметров Ro, Rx и измерение неизвестных нам ранее частот F₁ и F₂. Это частоты, при которых сопротивление динамика равно Rx. Поскольку Rx всегда меньше Rmax, то и частот будет две — одна несколько меньше Fs, а другая несколько больше. Вы можете проверить правильность своих измерений следующей формулой:

Если расчетный результат отличается от найденного ранее больше, чем на 1 герц, то нужно повторить все сначала и более аккуратно.

 

Определение сопротивление обмотки головки постоянному току Re

Теперь, подсоединив вместо калибровочного сопротивления динамик и выставив на генераторе частоту, близкую к 0 герц, мы можем определить его сопротивление постоянному току Re. Им будет являться показание вольтметра, умноженное на 1000. Впрочем, Re можно замерить и непосредственно омметром.

 

 

 

 

Метод 2

 

Схема измерений такая же как и в первом методе, элементы то же такие же: резистор на 1кОм и — генератор � либо генератор звуковой частоты способный выдавать напряжение 10-20В, либо сочетание генератор-усилитель, удовлетворяющее тому же требованию.

Размещаем динамик вдали от стен, потолка и пола (часто рекомендуют подвешивать). Подключаем вольтметр к точкам А и С (т.е. к выходу усилителя) , и устанавливаем напряжение равным 10-20 В на частоте 500-1000 Гц.

Подключаем вольтметр к точкам В и С (т.е. непосредственно к контактам динамика) �и изменяя частоту генератора находим частоту, на которой показания вольтметра максимальны, (как показано на рисунке ниже). Это и есть частота собственного резонанса динамика Fs. Записываем Fs и Us-показания вольтметра.

Изменяя частоту вверх относительно Fs, находим частоты, на которых показания вольтметра постоянны и значительно меньше Us (при дальнейшем повышении частоты напряжение опять начнет увеличиваться, пропорционально увеличению импеданса динамика). Запишем это значение, Um.

График импеданса динамика в свободном пространстве и в закрытом ящике выглядит приблизительно так.

 

Вычисляем напряжение U₁₂ по формуле:

 

Изменяя частоту, добиваемся показаний на вольтметре соответствующие напряжению U₁₂ , находим частоты F1 и F2.

 

Вычисляем Акустическую или механическую добротность по формуле:

Электрическую добротность:

 

И, на конец, полную добротность:

 

 

 

 

Метод 3 — Измерения параметров тиля-смолла при помощи фазоинвертора

 

Схема измерений такая же как и в первом методе, элементы то же такие же: калибровочного резистора R_k номиналом 10 Ом и активное сопротивление R, задающее ток в цепи, номиналом 1кОм. Можно взять сопротивления R_k и R других номиналов, выполняя условия:

— R_k — может быть любым, но близким к R_e

_— R/R_e > 200

где R_e — сопротивления постоянному току звуковой катушки

 

Измерения начинаются с наиболее точного определения сопротивления постоянному току звуковой катушки R_e и калибровочного резистора R_k при помощи цифрового вольтметра или мультиметра.

Затем вместо динамика включаем калибровочный резистор R_k и измеряем напряжение U_k на нем. Напряжение, соответствующее сопротивлению звуковой катушки постоянному току, находим по формуле:

 

Далее подключаем подвешенную, как можно дальше от других предметов, головку вместо калибровочного резистора. Плавно меняя частоту генератора, находим значение собственной резонансной частоты головки f_s, при которой показания вольтметра максимальны. Для повышения точности расчетов это и все последующие измерения проводим пять раз и в качестве результата принимаем среднее арифметическое значение измеренных величин.

Далее вычисляем U_1,2 по следующей формуле U_1,2=0.7U_s

Предположительно это напряжение соответствуют максимальной крутизне кривой [Z]. Далее определяем частоты f₁, f₂ ниже и выше резонансной, при которых напряжение на головке равно вычисленному U_1,2. Поскольку кривая модуля полного электрического сопротивления [Z] симметрична в логарифмическом масштабе, то можно сделать первую проверку выполненных измерений.

 

Расхождение с ранее измеренной частотой резонанса должно быть не более 1-1,5 Гц.

Теперь можно найти Q^�_ms , Q^�_es.

 

 

Далее помещаем головку в ФИ ящик. Настройка тоннеля значения не имеет или его вообще может не быть — только отверстие диаметром примерно 5 см. При выборе объема измерительного ящика можно воспользоваться рекомендациями, которые дает JBL SS.

Убеждаемся, что характеристика [Z] имеет вид как на рисунке приведенном ниже. Возникающие в некоторых случаях дополнительные максимумы и минимумы свидетельствуют о наличии щелей или воздушных пазух.

Находим частоты f_l, f_b, f_h, соответствующие максимуму и минимуму показаний вольтметра. Отмечаем также напряжение U_b в минимуме на частоте f_b. Резонансная частота головки с учетом присоединенной массы воздуха при работе в ФИ:

 

За счет увеличения соколеблющейся массы резонансная частота fs должна понизиться. Здесь можно провести еще одну проверку. Частоты f_s и f^�_s должны различаться не более чем на 5-10%. Эквивалентный объем подвижной системы головки и уточненные значения добротности находим по следующим формулам.

Формула для расчета полной добротности Q_ts справедлива только при работе от усилителя с нулевым выходным сопротивлением.

 

 

 

Измерения эквивалентного объема Vas

 

Есть несколько способов измерения эквивалентного объема, но в домашних условиях проще использовать два: метод «добавочной массы» и метод «добавочного объема». Первый из них требует из материалов несколько грузиков известного веса. Можно использовать набор грузиков от аптечных весов или воспользоваться старыми медными монетками 1,2,3 и 5 копеек, поскольку вес такой монетки в граммах соответствует номиналу. Второй метод требует наличия герметичного ящика заранее известного объема с соответствующим отверстием под динамик.

 

 

Определение эквивалентного объема методом добавочной массы

 

Для начала нужно равномерно нагрузить диффузор грузиками и вновь измерить его резонансную частоту, записав ее как F’s. Она должна быть ниже, чем Fs. Лучше если новая резонансная частота будет меньше на 30%-50%. Масса грузиков берется приблизительно 10 граммов на каждый дюйм диаметра диффузора. Т.е. для 12″ головки нужен груз массой около 120 граммов (1 дюйм равен 2,54 см). Я советую всё же использовать не монеты, ибо к примеру на 100грамм понадобится аж 20штук� 5-копеечных монет! А это согласитесь не очень удобно. Я использую обычный пластилин необходимый вес которого я подгоняю при помощи аптечных весов.

Итак эквивалентный объем вычисляется по формуле:

 

 

где: Sd — эффективная излучающая поверхность диффузора, м²;

������ Cms — относительная жесткость

 

Излучающая поверхность диффузора для самых низких частот (в зоне поршневого действия) она совпадает с конструктивной и равна:

 

Радиусом R в данном случае будет являться половина расстояния от середины ширины резинового подвеса одной стороны до середины резинового подвеса противоположной. Это связано с тем, что половина ширины резинового подвеса также является излучающей поверхностью. Обратите внимание что единица измерения этой площади — квадратные метры. Соответственно и радиус нужно в нее подставлять в метрах.

 

Рассчитываем относительную жесткость Cms на основе полученных результатов по формуле:

 

, м/Н (метров/Ньютон)

 

 

где М — масса добавленных грузиков в килограммах.

 

Определение эквивалентного объема методом добавочного объема

 

Для определения эквивалентного объема динамика методом добавочного объема герметичный измерительный ящик с круглой дыркой совпадающей по размеру с диаметром диффузора динамика. Объем ящика лучше выбрать ближе к тому, в котором мы потом собираемся этот динамик слушать. Нужно герметично закрепить динамик в измерительном ящике. Лучше всего это сделать магнитом наружу, поскольку динамику все равно, с какой стороны у него объем, а вам будет проще подключать провода. Да и лишних отверстий при этом меньше. герметизируем все щели.

Затем нужно произвести измерения Fс (резонансной частоты динамика в закрытом ящике) и, соответственно, вычислить механическую и электрическую добротность Qmc и Qec и добротность динамика в измерительном ящике Qts’ (Qtс). После чего уже вычисляем эквивалентный объем по формуле:

 

 

Практически с теми же результатами можно использовать и более простую формулу:

 

где: Vb — объем измерительного ящика, м³.

 

Выполняем проверку: вычисляем

 

и если измеренная в ящике Qts�=Qtc, ну или почти равна, значит — все сделано правильно, и можно переходить к проектированию акустической системы.

 

 

 

 

Выводы

 

Итак, мы нашли и рассчитали несколько основных параметров и можем на их основании делать некоторые выводы:

 

1.����� Если резонансная частота динамика выше 50Гц, то он имеет право претендовать на работу в лучшем случае как мидбас. О сабвуфере на таком динамике можно сразу забыть.

2.����� Если резонансная частота динамика выше 100Гц, то это вообще не низкочастотник. Можете использовать его для воспроизведения средних частот в трехполосных системах.

3.����� Если соотношение Fs/Qts у динамика составляет менее 50-ти, то этот динамик предназначен для работы исключительно в закрытых ящиках. Если больше 100 — исключительно для работы с фазоинвертором или в бандпассах. Если же значение находится в промежутке между 50 и 100, то тут нужно внимательно смотреть и на другие параметры — к какому типу акустического оформления динамик тяготеет.

 

Лучше всего для этого использовать специальные компьютерные программы, способные смоделировать в графическом виде акустическую отдачу такого динамика в разном акустическом оформлении. Правда при этом не обойтись без других, не менее важных параметров — Sd, Cms и Lе.

 

Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса.

 

 

 

Нахождение дополнительных параметров Сms, Re, Sd, Lе

 

Определение относительной жесткости Cms

 

Определение относительной жесткости описано в методике определения эквивалентного объема Vas методом добавочного массы (см. выше), и вычисляется по формуле:

 

, м/Н (метров/Ньютон)

 

где:

М � масса грузика, г;

Fs � резонансная частота головки, Гц;

F�s � резонансная частота головки в нагруженном состоянии под грузом М, Гц;

 

 

Нахождение сопротивления обмотки головки постоянному току Re

 

Сопротивление головки постоянному току Re определяется на частоте близкой к 0 Гц или измеряется и непосредственно омметром.

 

 

Нахождение площади диффузора Sd

Это так называемая эффективная излучающая поверхность диффузора. Для самых низких частот (в зоне поршневого действия) она совпадает с конструктивной и равна:

 

Радиусом R в данном случае будет являться половина расстояния от середины ширины резинового подвеса одной стороны до середины резинового подвеса противоположной. Это связано с тем, что половина ширины резинового подвеса также является излучающей поверхностью. Обратите внимание что единица измерения этой площади — квадратные метры. Соответственно и радиус нужно в нее подставлять в метрах.

 

 

Нахождение индуктивности катушки динамика Lе

 

Для этого нужны результаты одного из отсчетов из самого первого теста. Понадобится импеданс (полное сопротивление) звуковой катушки на частоте около 1000Гц. Поскольку реактивная составляющая (X_L) отстоит от активной Re на угол 90⁰, то можно воспользоваться теоремой Пифагора:

 

Поскольку Z (импеданс катушки на определенной частоте) и Re (сопротивление катушки по постоянному току) известны, то формула преобразуется к:

 

Найдя реактивное сопротивление X_L на частоте F можно рассчитать и саму индуктивность по формуле:

 

 

 

 

Более подробнее о физическом смысле параметров Тиля-Смола читайте в статье Параметры Тиля � Смолла: три карты акустики

 

Измерить параметры головок также можно при помощи программы JBL SpeakerShop, все вычисления при этом программа выполнит сама, об этом здесь здесь

 

 

 

Добротность — катушка — индуктивность

Добротность — катушка — индуктивность

Cтраница 4

Схемы с емкостной связью типа А и Б могут быть описаны общей эквивалентной схемой, представленной на рис. 3.5. В этой схеме потери в колебательной системе считаются сосредоточенными в катушке индуктивности, по-жольку добротность конденсаторов ( особенно воздушных) намного больше добротности катушек индуктивности.  [46]

Как известно, добротность материала сердечников, выполненных из электротехнических сталей или пермаллоев, весьма низка. Чтобы улучшить добротность катушек индуктивности с магнитопроводом, последний делают с воздушным зазором или же используют для сердечников ферритовые и магнитодиэлектрические материалы.  [47]

Для измерения добротности катушек индуктивности используется измеритель Е4 — 7, позволяющий также измерять емкость кон -, денсаторов и угол потерь. Напряжение, вводимое в измерительный контур, 20 10 % мВ, Габариты 190x220X475 мм.  [48]

Электрическая схема выполнена на полупроводниковых приборах. Прибор позволяет как отсчитывать добротность катушек индуктивности непосредственно по шкалам, так и определять ее методом отстройки от резонанса.  [49]

Достаточно универсальным прибором для измерения параметров цепей на высоких частотах является куметр. Он позволяет не только измерить добротность катушек индуктивности Q, но и получить ряд дополнительных схем для измерения индуктивности, емкости, сопротивления потерь и собственной емкости катушек индуктивности.  [50]

Обычно конденсаторы, применяемые в LC-контурах высокочастотных генераторов, имеют очень малые потери по сравнению с потерями в катушках индуктивности. Поэтому добротность резонансного контура определяется фактически только добротностью катушки индуктивности. Точный расчет катушек очень сложен из-за необходимости учета большого числа факторов. Катушка должна иметь требуемую величину индуктивности и параметры, стабильные во времени и при изменении температуры. Катушка индуктивности должна обладать низкой паразитной емкостью и высокой, достаточно стабильной добротностью.  [51]

Предназначается для измерения сопротивлений, индуктивностей, емкостей, а также добротности катушек индуктивностей и тангенеа угла потерь конденсаторов. Измерение сопротивлений производится на постоянном токе от выпрямителя, измерение емкостей и индуктивностей — на переменном токе частотой 100 и 1000 гц от внутреннего генератора.  [52]

При увеличении RK растет резонансное сопротивление цепи межкаскадной связи R, а следовательно, увеличивается и коэффициент усиления избирательного каскада. Однако для увеличения RK, как видно из (8.22), необходимо повышать добротность катушки индуктивности Qu, что связано с увеличением ее размеров, веса и стоимости. Поэтому на практике обычно выбирают размеры, вес и стоимость катушки, приемлемые по экономическим и конструктивным соображениям, и останавливаются на коэффициенте усиления каскада, который при этом получается.  [53]

Состояние баланса моста контролируется при помощи фазометра. После чего при помощи цифрового измерителя отношений определяется значение FC4 / FM, которое соответствует добротности катушки индуктивности. На рис. 7.15 приведена описанная схема. В момент измерений после балансировки моста ключи устанавливаются в положение В, значения Д, и С4 при этом не меняются.  [54]

Конструктивно прибор выполнен в одном корпусе настольного переносного типа. К нему придается комплект катушек индуктивности, что позволяет измерять сопротивления и емкости во всем рабочем диапазоне частот. Добротность катушек индуктивности можно как отсчитывать по шкале, так и определять методом отстройки от резонанса, изменяя частоту генератора или емкость конденсатора.  [56]

ФНЧ могут быть выполнены как на пассивных LC цепях, так и на активных RC цепях. Однако реализация малогабаритных ФНЧ пассивными LC цепями, особенно на частоты среза фильтра порядка десятков и единиц герц, наталкивается на ряд серьезных трудностей. Одной из них является уменьшение добротности катушек индуктивности с уменьшением их размеров, другой — то обстоятельство, что индуктивности не изготовляются в виде стардартного ряда элементов, и, как правило, отсутствуют в распоряжении разработчика. Этих недостатков лишены активные фильтры, где используются стандартные RviC элементы, а добротность активных звеньев определяется характеристиками активного элемента.  [57]

Обычно тангенс угла потерь слюдяных и керамических конденсаторов составляет 10 — 4 — 10 — s, что на один-два порядка ниже, чем затухание б катушки индуктивности. Потери в конденсаторах, диэлектриком которых является воздух, еще ниже. Поэтому добротность контура в основном определяется добротностью катушки индуктивности.  [59]

Такое поглощение энергии эквивалентно уменьшению добротности катушки. Это изменение может быть отмечено, если катушка составляет часть контура электронного генератора. При режиме, близком к срыву колебаний, с уменьшением добротности катушки индуктивности падает эквивалентное сопротивление контура генератора, а следовательно, и амплитуда генерируемых колебаний.  [60]

Страницы:      1    2    3    4    5

ГОСТ 18986.19-73 — Варикапы. Метод измерения добротности

ГОСТ 18986.19-73

Группа Э29

ВАРИКАПЫ

Метод измерения добротности

Variable capacitance diodes. Method for measuring the quality factor

МКС 31.080.10

Дата введения 1975-01-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 12 июля 1973 г. N 1693 дата введения установлена 01.01.75

Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93)

ВЗАМЕН ГОСТ 14094-68

ИЗДАНИЕ (май 2004 г.) с Изменениями N 1, 2, 3, утвержденными в феврале 1979 г., июне 1982 г., феврале 1991 г. (ИУС 4-79, 9-82, 5-91).

Настоящий стандарт распространяется на варикапы емкостью более 4 пФ в диапазоне частот 0,25-1000 МГц и устанавливает два метода измерения добротности варикапов.

Второй метод допускается применять при аттестации контрольных образцов варикапов или мер емкостной добротности.

Стандарт соответствует СТ СЭВ 3199-81 в части метода измерения добротности.

Общие условия при измерении должны соответствовать требованиям ГОСТ 18986.0-74 и настоящего стандарта. Требования настоящего стандарта являются обязательными.

(Измененная редакция, Изм. N 2, 3).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. (Исключен, Изм. N 2).

1.2. Измерение добротности варикапов проводится при фиксированной емкости либо при фиксированном напряжении смещения, значения которых указывают в технических условиях на варикапы конкретных видов.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

1.3. (Исключен, Изм. N 3).

1.4. Измерение добротности проводят в режиме малого сигнала, если при измерении добротности постоянное напряжение на варикапе не более 4 В, переменное напряжение высокой частоты на варикапе не должно превышать 100 мВ; если при измерении добротности постоянное напряжение на варикапе более 4 В, переменное напряжение высокой частоты на варикапе в мВ

, (1)

где — напряжение смещения при измерении добротности варикапов измеряемого типа, установленное в ТУ.

(Измененная редакция, Изм. N 3).

1.5. При измерении добротности варикапов при фиксированном смещении напряжение смещения должно устанавливаться с погрешностью в пределах ±3%.

При измерении добротности варикапов при фиксированной емкости требования к погрешности установки напряжения смещения не нормируются. Нестабильность напряжения смещения за время измерения добротности варикапа и пульсация напряжения смещения не должны превышать 10% амплитуды напряжения высокой частоты на варикапе.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.6. Добротность ненагруженного контура (резонансной системы), к которому подключаются измеряемый варикап, должна быть, по возможности, близка к значению добротности измеряемого варикапа или больше ее, при этом допускается применение схем компенсации потерь в контуре.

(Измененная редакция, Изм. N 3).

1.7, 1.8. (Исключены, Изм. N 3).

1.9. Значение индуктивности выводов держателя варикапов до потенциальных контактов переменного конденсатора при измерении добротности методом, изложенным в разд.2, должна удовлетворять условию

, (2)

где — емкость варикапа.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1.10. Погрешность градуировки шкалы отсчета емкости измерителя при измерении добротности методом, изложенным в разд.2, должна быть не более 3%.

1.11. Относительная погрешность отсчета частоты при измерении добротности методом, изложенным в разд.3, должно быть не более 10 за время измерения.

1.12. Нестабильность частоты генератора измерителя добротности должна быть не более 10 за время измерения. Погрешность установления частоты измерения должна быть в пределах ±1%.

1.10-1.12. (Измененная редакция, Изм. N 3).

1.13. Нестабильность амплитуды генератора высокой частоты должна быть не более 1% между калибровками по пп.2.3.1 или 2.3.2.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. МЕТОД 1

2.1а. Принцип измерения

Метод основан на определении добротностей контура с варикапом и без него при настройке контура в резонанс путем изменения емкости контура или варикапа. Измерения проводят на фиксированной частоте, значение которой должно быть указано в стандартах или ТУ на варикапы конкретных типов.

(Введен дополнительно, Изм. N 3).

2.1. (Исключен, Изм. N 1).

2.2. Подготовка к измерению

2.2.1. Принципиальная электрическая схема измерения добротности должна соответствовать указанной на черт.1.

— генератор высокой частоты; — источник напряжения смещения; , — элементы связи;
Е3 — элемент развязки; — конденсатор; — индуктивность контура; — емкость контура;
— селективный усилитель; — измерительный прибор; — измеряемый варикап;
, — контакты подключения варикапа, воздушного конденсатора или меры емкостной добротности

Черт.1

2.2.2. Параметры элемента связи между генератором высокой частоты и контуром , , должны быть такими, чтобы при уменьшении добротности контура в три раза напряжение на элементе связи изменялось не более 2%.

2.2.3. Параметры элемента связи между контуром и селективным усилителем должны быть такими, чтобы при отключении элементов и стрелка прибора отклонилась не более чем на 1% шкалы, а при удалении элемента связи напряжение на контуре не должно изменяться более чем на 2%.

2.2.1-2.2.3. (Измененная редакция, Изм. N 2, 3).

2.2.4. Емкость конденсатора должна быть такой, чтобы выполнялось условие

, (3)

где — значение резонансной емкости контура при отключенном варикапе.

(Измененная редакция, Изм. N 3).

2.2.5. Параметры элемента развязки по высокой частоте должны быть такими, чтобы выполнялось условие

, (4)

где — модуль выходного полного сопротивления со стороны контура , , .

2.2.6. Элемент развязки должен пропускать обратный ток варикапа так, чтобы падение напряжения смещения на внутреннем сопротивлении составляло не более 0,5% фиксированного напряжения смещения.

2.2.7. Параметры элементов связи , по постоянному току должны быть такими, чтобы при изъятии варикапа из клемм , напряжение смещения изменялось не более чем на 1%.

2.2.5-2.2.7. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2.2.8. Нелинейность амплитудной характеристики системы селективный усилитель — измерительный прибор должна быть в пределах ±2%.

2.2.9. Параметры контура: добротность , его полная резонансная и емкость должны быть определены с погрешностью, соответствующей требованиям разд.4.

2.2.10. Отношение определяют по формуле

, (5)

где — частота измерения, Гц;

— резистор, подключаемый к клеммам и . Сопротивление резистора должно быть измерено на частоте с погрешностью в пределах ±5%;

и — максимальное показание прибора при настройке контура в резонанс без резистора и с резистором соответственно.

Сопротивление резистора подбирают так, чтобы соблюдалось условие .

Допускаются другие способы определения параметров и , например, при помощи мер емкостной добротности, подключаемой к контактам и вместо резистора . При этом должна обеспечиваться погрешность результата измерения, удовлетворяющая требованиям разд.4.

2.2.8-2.2.10. (Измененная редакция, Изм. N 3).

2.2.11. Погрешность измерительного прибора должна находиться в пределах ±1%.

2.2.12. Напряжение смещения на диоде должно быть установлено с погрешностью в пределах ±3%.

2.2.13. Допускается иметь иные требования к погрешности элементов схемы, если погрешность результата измерения удовлетворяет требованиям разд.4.

2.2.11-2.2.13. (Введены дополнительно, Изм. N 3).

2.3. Проведение измерения и обработка результатов

2.3.1. Перед измерением проводят калибровку прибора . Для этого настраивают контур переменным конденсатором в резонанс по максимальному отклонению стрелки прибора . Регулируя усиление усилителя, устанавливают стрелку прибора на конец шкалы. К клеммам , подключают варикап и подают на него заданное напряжение смещения. Конденсатором вновь настраивают контур , , в резонанс, при этом записывают показание прибора -, выраженное в долях от максимального значения, принимаемого за единицу.

(Измененная редакция, Изм. N 2, 3).

2.3.2. В случае измерения добротности варикапа при фиксированной емкости калибровку прибора проводят следующим образом: настраивают переменным конденсатором контур в резонанс по максимальному показанию прибора . Регулируя усиление селективного вольтметра, устанавливают показание прибора на максимальное значение его шкалы. Устанавливают по шкале переменного конденсатора заданное значение емкости варикапа. Изменяя напряжение смещения на варикапе, настраивают контур , , в резонанс, при этом отсчитывают показания прибора -, выраженное в долях от максимального показания шкалы прибора , принимаемого за единицу.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

2.3.3. Добротность варикапа вычисляют по формуле

, (6)

где — емкость варикапа.

Допускается проводить вычисление добротности при помощи номограммы или других вычислительных средств измерений.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2, 3).

3. МЕТОД 2

3.1. Принцип измерения

Метод основан на определении добротностей контура с варикапом и с высокодобротным конденсатором, емкость которого равна емкости варикапа, по резонансной частоте и полосе пропускания контура, путем измерения расстройки частоты сигнала, при которой ток в контуре (или напряжение на нем) уменьшается до уровня 0,707 своего резонансного значения. Измерение добротности варикапа осуществляется при фиксированном значении емкости варикапа, указанной в стандартах или ТУ на варикапы конкретных типов.

3.2. Требования к аппаратуре

Аппаратура — в соответствии с требованиями разд.1.

3.3. Подготовка к измерению

3.3.1. Принципиальная электрическая схема измерения добротности должна соответствовать указанной на черт.2.

— генератор с перестраиваемой частотой; , — элементы связи по высокой частоте; — частотомер;
— источник постоянного напряжения; — индуктивность контура; , — контакты для подключения
варикапа , воздушных конденсаторов , или меры емкостной добротности ;
— высокочастотный вольтметр; — резонатор

Черт.2

3.3.2. Измерительный контур образуется индуктивностью , емкостью варикапа или емкостью воздушного конденсатора , или емкостью меры . Контур может быть выполнен в виде резонатора и его резонансная частота совместно с варикапом или подключаемыми конденсаторами должна соответствовать частоте, при которой измеряют добротность варикапов, указанной в НТД на варикапы, с погрешностью ±1%.

При измерении добротности меры источник напряжения , элемент и конденсатор могут отсутствовать.

3.3.3. Требования к параметрам элементов связи и аналогичны требованиям пп.2.2.2, 2.2.3 и 2.2.7.

3.3.4. Емкость конденсатора должна быть такой, чтобы выполнялось условие

, (7)

где — полная емкость контура, с которой индуктивность образует резонанс на заданной частоте при подключении варикапа.

3.3.5. Модуль полного сопротивления элемента развязки на резонансной частоте контура должен удовлетворять требованию:

. (8)

Элемент развязки должен пропускать обратный ток варикапа так, чтобы падение напряжения на сопротивлении элемента составляло не более 20% напряжения смещения на варикапе.

3.3.6. Нелинейность амплитудной характеристики усилителя в диапазоне измерений от 1 до уровня 0,707 должна быть не более 1%. Допускается использование цепей фиксации уровня 0,707 и компаратора для отсчета полосы частот с повышенной точностью.

3.3.7. Емкость воздушного конденсатора и меры не должна отличаться от заданной емкости варикапа , при которой измеряется его добротность, более чем на 1%. Емкостная добротность воздушного конденсатора должна быть существенно выше добротности варикапа.

3.3.8. Конденсатор должен иметь емкость, отличающуюся от емкости конденсатора на 20% — 25%. Емкость конденсатора должна быть предварительно измерена с погрешностью в пределах ±1%.

3.3.9. Частотомер должен обеспечивать возможность измерения частоты генератора с относительной погрешностью не более 10.

3.3.10. Измерение параметров контура и должно быть выполнено следующим образом.

3.3.10.1. Для определения добротности контура между контактами и устанавливают конденсатор , настраивают изменением частоты генератора G1 контур в резонанс по максимуму показаний прибора и отсчитывают это показание , которое (для стрелочного прибора) должно быть, по возможности, ближе к концу шкалы. Изменением частоты генератора определяют нижнее и верхнее значения частот и , при которых показания прибора соответствуют значению 0,707, значения и отсчитывают по частотомеру .

Добротность контура определяют по формуле

. (9)

3.3.10.2. Для определения емкости контура между контактами и включается конденсатор (при отключенном конденсаторе ) и изменением частоты генератора G1 контур настраивают в резонанс. Резонансная частота отсчитывается по частотомеру .

Емкость контура на резонансной частоте определяют по формуле

. (10)

Емкость контура можно определять и другим способом. Между контактами и включают варикап , для которого известны два значения емкости с соответствующими значениями напряжения смещения. На варикапе устанавливают сначала первое значение емкости и изменением частоты генератора настраивают контур в резонанс на частоту , а затем устанавливают второе значение емкости варикапа и настраивают контур в резонанс на частоту .

Емкость контура на резонансной частоте определяют по формуле

. (11)

3.4. Проведение измерений и обработка результатов

3.4.1. К контактам и подключают измеряемый варикап или меру добротности. На выходе генератора по частотомеру устанавливают частоту . Изменением напряжения источника смещения контур настраивают в резонанс по максимуму показаний прибора . Изменением частоты генератора определяют по частотомеру значения нижней и верхней частот , , при которых показание прибора соответствует значению 0,707.

3.4.2. Добротность варикапа или меры добротности определяют по формуле

. (12)

Разд.3. (Введен дополнительно, Изм. N 3).

4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. Погрешность измерения добротности варикапов по методу 1 должна быть в пределах ±15% с установленной вероятностью =0,95.

4.2. Погрешность измерения добротности варикапов по методу 2 должна быть в пределах ±10% с установленной вероятностью =0,95.

4.3. Погрешность измерения контрольных образцов варикапов и мер емкостной добротности оценивается индивидуально при их метрологической аттестации.

Пример расчета погрешности измерения приведен в приложении.

Разд.4. (Введен дополнительно, Изм. N 3).

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). Расчет погрешности измерения добротности

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

по методу 1

Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерений, определяют по формуле

*,

где — составляющая погрешности определения добротности контура;

— составляющая погрешности определения емкости варикапа;

— составляющая погрешности определения емкости контура;

— составляющая погрешности определения отношения эквивалентной добротности контура с варикапом к добротности измерительного контура;

— коэффициент влияния напряжения смещения на определение емкости варикапа.
________________
* Формула соответствует оригиналу. — Примечание.

Так как суммарная погрешность измерения складывается из большого числа составляющих, а доминирующая составляющая погрешности распределена по нормальному закону, принимаем распределение суммарной погрешности нормальным.

Подставляем в формулу значения =7%, =2,5%, =3%, =3% для условий =1,2, =2,5, =3, =1,73, =1,96, получаем:

%.

РАСЧЕТ
погрешности измерения добротности по методу 2

Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерений, определяют по формуле

,

где — составляющая погрешности определения резонансной частоты;

— погрешность отсчета уровня 0,707 от максимального напряжения на контуре при его настройке в резонанс.

Так как суммарная погрешность измерения складывается из большого числа составляющих, то принимаем распределение суммарной погрешности нормальным.

Подставляем в формулу значения =1%, =2%, =1%, =1%, =1,2, =2,5, , получаем:

%.

ПРИЛОЖЕНИЕ. (Введено дополнительно, Изм, N 3).

ГОСТ 18986.19-73 Варикапы. Метод измерения добротности

Текст ГОСТ 18986.19-73 Варикапы. Метод измерения добротности

БЗ 1-2001

ГОСТ 18986.19-73

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ВАРИКАПЫ

МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ДОБРОТНОСТИ

Издание официальное

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ВАРИКАПЫ

Метод измерения добротности

ГОСТ

18986.19-73

Variable capacitance diodes. Method for measuring the quality factor.

Взамен

ГОСТ 14094-68

МКС 31.080.10

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 12 июля 1973 г. № 1693 дата введения установлена

01.01.75

Ограничение срока действия снято по протоколу № 2—92 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2—93)

Настоящий стандарт распространяется на варикапы емкостью более 4 пФ в диапазоне частот 0,25—1000 МГц и устанавливает два метода измерения добротности варикапов.

Второй метод допускается применять при аттестации контрольных образцов варикапов или мер емкостной добротности.

Стандарт соответствует СТ СЭВ 3199—81 в части метода измерения добротности.

Общие условия при измерении должны соответствовать требованиям ГОСТ 18986.0—74 и настоящего стандарта. Требования настоящего стандарта являются обязательными.

(Измененная редакция, Изм. N° 2, 3).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. (Исключен, Изм. № 2).

1.2. Измерение добротности варикапов проводится при фиксированной емкости либо при фиксированном напряжении смещения, значения которых указывают в технических условиях на варикапы конкретных видов.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

1.3. (Исключен, Изм. № 3).

1.4. Измерение добротности проводят в режиме малого сигнала, если при измерении добротности постоянное напряжение на варикапе не более 4 В, переменное напряжение высокой частоты на варикапе не должно превышать 100 mB_3Cj,; если при измерении добротности постоянное напряжение на варикапе более 4В, переменное напряжение высокой частоты на варикапе (J_M в мВ_эф

U_M = (70 мВ+ 0,015 U_c), (1)

где U_c — напряжение смещения при измерении добротности варикапов измеряемого типа, установленное в ТУ.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

1.5. При измерении добротности варикапов при фиксированном смещении напряжение смещения должно устанавливаться с погрешностью в пределах + 3 %.

Издание официальное Перепечатка воспрещена

★

Издание (май 2004 г.) с Изменениями № 1, 2, 3, утвержденными в феврале 1979 г., июне 1982., феврале 1991 г.

(ИУС 4-79, 9-82, 5-91).

© Издательство стандартов, 1973 © ИПК Издательство стандартов, 2004

При измерении добротности варикапов при фиксированной емкости требования к погрешности установки напряжения смещения не нормируются. Нестабильность напряжения смещения за время измерения добротности варикапа и пульсация напряжения смещения не должны превышать 10 % амплитуды напряжения высокой частоты на варикапе.

(Измененная редакция, Изм. JV° 1).

1.6. Добротность ненагруженного контура Q_c (резонансной системы), к которому подключаются измеряемый варикап, должна быть, по возможности, близка к значению добротности измеряемого варикапа Q_c или больше ее, при этом допускается применение схем компенсации потерь в контуре.

(Измененная редакция, Изм. N° 3).

1.7, 1.8. (Исключены, Изм. № 3).

1.9. Значение индуктивности AL выводов держателя варикапов до потенциальных контактов переменного конденсатора при измерении добротности методом, изложенным в разд. 2, должна удовлетворять условию

A L <

0,03

Qnf)²c_B

(2)

где С_в — емкость варикапа.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

1.10. Погрешность градуировки шкалы отсчета емкости измерителя при измерении добротности методом, изложенным в разд. 2, должна быть не более 3 %.

1.11. Относительная погрешность отчета частоты при измерении добротности методом, изложенным в разд. 3, должно быть не более 1СН⁶ за время измерения.

1.12. Нестабильность частоты генератора измерителя добротности должна быть не более 1СН⁶ за время измерения. Погрешность установления частоты измерения должна быть в пределах + 1 %.

1.10—1.12. (Измененная редакция, Изм. № 3).

1.13. Нестабильность амплитуды генератора высокой частоты должна быть не более 1 % между калибровками по пи. 2.3.1 или 2.3.2.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2. МЕТОД 1

2.1а. Принцип измерения

Метод основан на определении добротностей контура с варикапом и без него при настройке контура в резонанс путем изменения емкости контура или варикапа. Измерения проводят на фиксированной частоте, значение которой должно быть указано в стандартах или ТУ на варикапы конкретных типов.

(Введен дополнительно, Изм. № 3).

2.1. (Исключен, Изм. № 1).

2.2. Подготовка к измерению

2.2.1. Принципиальная электрическая схема измерения добротности должна соответствовать указанной на черт. 1.

67 — генератор высокой частоты; G2— источник напряжения смещения; El, Е2— элементы связи; ЕЗ — элемент развязки; С1 — конденсатор; L — индуктивность контура; С2 — емкость контура; PV— селективный усилитель; PQ — измерительный прибор; VD — измеряемый варикап; XI, Х2— контакты подключения варикапа, воздушного конденсатора или меры

емкостной добротности

Черт. 1

2.2.2. Параметры элемента связи Е1 между генератором высокой частоты G1 и контуром L, G2, С1 должны быть такими, чтобы при уменьшении добротности контура в три раза напряжение на элементе связи изменялось не более 2 %.

2.2.3. Параметры элемента связи Е2 между контуром и селективным усилителем PV должны быть такими, чтобы при отключения элементов L и С2 стрелка прибора PQ отклонилась не более чем на 1 % шкалы, а при удалении элемента связи Е2 напряжение на контуре не должно изменяться более чем на 2 %.

2.2.1—2.2.3. (Измененная редакция, Изм. N° 2, 3).

2.2.4. Емкость конденсатора С1 должна быть такой, чтобы выполнялось условие

С/ > 200 С2, (3)

где С2 — значение резонансной емкости контура при отключенном варикапе.

(Измененная редакция, Изм. N° 3).

2.2.5. Параметры элемента развязки ЕЗ по высокой частоте должны быть такими, чтобы выполнялось условие

100

2nfC\ ’

(4)

где | Z\ — модуль выходного полного сопротивления со стороны контура L, С2, С1.

2.2.6. Элемент развязки ЕЗ должен пропускать обратный ток варикапа так, чтобы падение напряжения смещения на внутреннем сопротивлении ЕЗ составляло не более 0,5 % фиксированного напряжения смещения.

2.2.7. Параметры элементов связи El, Е2 по постоянному току должны быть такими, чтобы при изъятии варикапа из клемм XI, Х2 напряжение смещения изменялось не более чем на 1 %.

2.2.5—2.2.7. (Измененная редакция, Изм. N° 2).

2.2.8. Нелинейность амплитудной характеристики системы селективный усилитель — измерительный прибор должна быть в пределах ±2%.

2.2.9. Параметры контура: добротность Q_c, его полная резонансная и емкость С_с должны быть определены с погрешностью, соответствующей требованиям разд. 4.

2.2.10. Отношение Q_c/C_c определяют по формуле

Ос

С_с

2 nfR

а, — а₂

(5)

где /— частота измерения, Гц;

R — резистор, подключаемый к клеммам XI и Х2. Сопротивление резистора должно быть измерено на частоте/с погрешностью в пределах + 5 %;

ОС] и а₂ — максимальное показание прибора PQ при настройке контура в резонанс без резистора и с резистором соответственно.

Сопротивление резистора R подбирают так, чтобы соблюдалось условие а₂ = 0,5 ocj.

Допускаются другие способы определения параметров Q_c и С_с, например, при помощи мер емкостной добротности, подключаемой к контактам XI и Х2 вместо резистора R. При этом должна обеспечиваться погрешность результата измерения, удовлетворяющая требованиям разд. 4.

2.2.8—2.2.10. (Измененная редакция, Изм. N° 3).

2.2.11. Погрешность измерительного прибора PQ должна находиться в пределах + 1 %.

2.2.12. Напряжение смещения на диоде должно быть установлено с погрешностью в пределах + 3 %.

2.2.13. Допускается иметь иные требования к погрешности элементов схемы, если погрешность результата измерения удовлетворяет требованиям разд. 4.

2.2.11—2.2.13. (Введены дополнительно, Изм. № 3).

2.3. Проведение измерения и обработка результатов

2.3.1. Перед измерением проводят калибровку прибора PQ. Для этого настраивают контур переменным конденсатором С2 в резонанс по максимальному отклонению стрелки прибора PQ. Регулируя усиление усилителя, устанавливают стрелку прибора PQ на конец шкалы. К клеммам XI, Х2 подключают варикап и подают на него заданное напряжение смещения. Конденсатором С2 вновь настраивают контур L, С2, VD в резонанс, при этом записывают показание прибора PQ — а, выраженное в долях от максимального значения, принимаемого за единицу.

(Измененная редакция, Изм. № 2, 3).

2.3.2. В случае измерения добротности варикапа при фиксированной емкости калибровку прибора PQ проводят следующим образом: настраивают переменным конденсатором С2 контур в резонанс по максимальному показанию прибора PQ. Регулируя усиление селективного вольтметра, устанавливают показание прибора PQ на максимальное значение его шкалы. Устанавливают по шкале переменного конденсатора заданное значение емкости варикапа. Изменяя напряжение смещения на варикапе, настраивают контур L, С2, VD в резонанс, при этом отсчитывают показания прибора PQ — а, выраженное в долях от максимального показания шкалы прибора PQ, принимаемого за единицу.

(Измененная редакция, Изм. JV° 1, 2).

2.3.3. Добротность варикапа Q вычисляют по формуле

<2

a _с

1 — а ‘ С₀^в ’

(6)

где С_в — емкость варикапа.

Допускается проводить вычисление добротности при помощи номограммы или других вычислительных средств измерений.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2, 3).

3. МЕТОД 2

3.1. Принцип измерения

Метод основан на определении добротностей контура с варикапом и с высокодобротным конденсатором, емкость которого равна емкости варикапа, по резонансной частоте и полосе пропускания контура, путем измерения расстройки частоты сигнала, при которой ток в контуре (или напряжение на нем) уменьшается до уровня 0,707 своего резонансного значения. Измерение добротности варикапа осуществляется при фиксированном значении емкости варикапа, указанной в стандартах или ТУ на варикапы конкретных типов.

3.2. Требования к аппаратуре

Аппаратура — в соответствии с требованиями разд. 1.

3.3. Подготовка к измерению

3.3.1. Принципиальная электрическая схема измерения добротности должна соответствовать указанной на черт. 2.

G] — генератор с перестраиваемой частотой; Е\, Ег — элементы связи по высокой частоте; Pf— частотомер; G2— источник постоянного напряжения; L — индуктивность контура; XI, Х2 — контакты для подключения варикапа VD, воздушных конденсаторов Свозд, С возд или меры емкостной добротности С_м; PV — высокочастотный вольтметр; Р— резонатор

Черт. 2

3.3.2. Измерительный контур образуется индуктивностью L, емкостью варикапа С_в или емкостью воздушного конденсатора С_возд, или емкостью меры С_м. Контур может быть выполнен в виде резонатора и его резонансная частотаf_p совместно с варикапом или подключаемыми конденсаторами Свозд должна соответствовать частоте, при которой измеряют добротность варикапов, указанной в НТД на варикапы, с погрешностью + 1 %.

При измерении добротности меры источник напряжения G2, элемент ЕЗ и конденсатор С/ могут отсутствовать.

3.3.3. Требования к параметрам элементов связи Е1 и Е2 аналогичны требованиям пи. 2.2.2, 2.2.3 и 2.2.7.

3.3.4. Емкость конденсатора С1 должна быть такой, чтобы выполнялось условие

С/ > 200 С_с, (7)

где С_с — полная емкость контура, с которой индуктивность образует резонанс на заданной частоте при подключении варикапа.

3.3.5. Модуль полного сопротивления элемента развязки ЕЗ на резонансной частоте контура должен удовлетворять требованию:

^{1 1} “ 2пfCl ‘

(8)

Элемент развязки ЕЗ должен пропускать обратный ток варикапа так, чтобы падение напряжения на сопротивлении элемента ЕЗ составляло не более 20 % напряжения смещения на варикапе.

3.3.6. Нелинейность амплитудной характеристики усилителя в диапазоне измерений от 1 до уровня 0,707 должна быть не более 1 %. Допускается использование цепей фиксации уровня 0,707 и компаратора для отсчета полосы частот с повышенной точностью.

3.3.7. Емкость воздушного конденсатора С_возд и меры С_м не должна отличаться от заданной емкости варикапа С_в, при которой измеряется его добротность, более чем на 1 %. Емкостная добротность воздушного конденсатора должна быть существенно выше добротности варикапа.

3.3.8. Конденсатор С’_возд должен иметь емкость, отличающуюся от емкости конденсатора С_возд на 20 %—25 %. Емкость конденсатора С_возд должна быть предварительно измерена с погрешностью в пределах + 1 %.

3.3.9. Частотомер Pf должен обеспечивать возможность измерения частоты генератора G1 с относительной погрешностью не более 10^-6.

3.3.10. Измерение параметров контура Q_c и С_с должно быть выполнено следующим образом.

3.3.10.1. Для определения добротности контура между контактами XI и Х2 устанавливают

конденсатор С_возд, настраивают изменением частоты генератора G1 контур в резонанс по максимуму показаний прибора PVи отсчитывают это показание a_l5 которое (для стрелочного прибора) должно быть, по возможности, ближе к концу шкалы. Изменением частоты генератора G1 определяют нижнее и верхнее значения частот/j и/₂, при которых показания прибора РИсоответствуют значению 0,707а], значения f и /₂ отсчитывают по частотомеру Pf.

Добротность контура Q_c определяют по формуле

Ос = Лт, (9)

■> 2 JI

3.3.10.2. Для определения емкости контура С_с между контактами XI и Х2 включается конденсатор С_возд (при отключенном конденсаторе С_возд) и изменением частоты генератора G1 контур настраивают в резонанс. Резонансная частота /₃ отсчитывается по частотомеру Pf.

Емкость контура С_с на резонансной частоте f_p определяют по формуле

^Сс =

С -С

возд возд

г Ъ

•’о

(10)

Емкость контура можно определять и другим способом. Между контактами XI и Х2 включают варикап VD, для которого известны два значения емкости с соответствующими значениями напряжения смещения. На варикапе устанавливают сначала первое значение емкости С_в‘ и изменением частоты генератора настраивают контур в резонанс на частоту f{, а затем устанавливают второе значение емкости варикапа С» и настраивают контур в резонанс на частоту f{.

Емкость контура С_с на резонансной частоте f_p определяют по формуле

(П)

3.4. Проведение измерений и обработка результатов

3.4.1. К контактам XI и Х2 подключают измеряемый варикап или меру добротности. На выходе генератора G1 по частотомеру Pf устанавливают частоту f_n. Изменением напряжения источника смещения G2 контур настраивают в резонанс по максимуму показаний прибора PVа₂. Изменением частоты генератора G1 определяют по частотомеру Pf значения нижней и верхней частот fff’f при которых показание прибора РVсоответствует значению 0,707 а₂.

3.4.2. Добротность варикапа или меры добротности определяют по формуле

4.1. Погрешность измерения добротности варикапов по методу 1 должна быть в пределах + 15 % с установленной вероятностью Р= 0,95.

4.2. Погрешность измерения добротности варикапов по методу 2 должна быть в пределах + 10 % с установленной вероятностью Р= 0,95.

4.3. Погрешность измерения контрольных образцов варикапов и мер емкостной добротности оценивается индивидуально при их метрологической аттестации.

Пример расчета погрешности измерения приведен в приложении.

Разд. 4. (Введен дополнительно, Изм. N° 3).

0=0-5—„ ¹ „

^Ус С_с Q_c (f 2 — /,)

/р

Разд. 3. (Введен дополнительно, Изм. № 3).

(12)

4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

РАСЧЕТ

погрешности измерения добротности по методу 1

Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерений, определяют по формуле

SG_b = ±*t

за

к„

QlQl Ql cl

K„

2 п

8Q

К,

8Q

К,

где 8Q_c — составляющая погрешности определения добротности контура;

8С_В — составляющая погрешности определения емкости варикапа;

8С_с — составляющая погрешности определения емкости контура;

8А — составляющая погрешности определения отношения эквивалентной добротности контура с варикапом к добротности измерительного контура; п — коэффициент влияния напряжения смещения на определение емкости варикапа.

Так как суммарная погрешность измерения складывается из большого числа составляющих, а доминирующая составляющая погрешности 8Q_c распределена по нормальному закону, принимаем распределение суммарной погрешности нормальным.

Подставляем в формулу значения 8Q_c = 7 %, 8А = 2,5 %, 8С_с = 3 %, 8С_В = 3 % для условий Q_B/Q_C = = 1,2, С_с/С_в = 2,5, К_п = 3, Ар = 1,73, К= 1,96, получаем:

+ (1 + 1,2² + 2,5²)

/ \ 2 5	f 3	/ \ 3	2	f3T
3 J	+ 2‘2		+	3,

8 0_В = + 1,96

= + 11 % .

РАСЧЕТ

погрешности измерения добротности по методу 2

Интервал, в котором с установленной вероятностью находится погрешность измерений, определяют по формуле

SQ_B = ^±къ

(м о/р	?	f8c+> У
ки	+ а	К„
		К Р )

a Q Qjcl Ос ‘ с_в⁺ QI eg

fscB]	Г с? + с^	fscc]
(К J	+ (Cl- С2)2	J

где 5/р — составляющая погрешности определения резонансной частоты;

8а₂ — погрешность отсчета уровня 0,707 от максимального напряжения на контуре при его настройке в резонанс. , получаем:

80_в = ± 1,96

Л \2

,73

(1 + 2- 1,2-2,5 + 2- 1,2² — 2,5²) +

1,2+1 (1,2- 1)2

Л \2

= + 7,8 % .

ПРИЛОЖЕНИЕ. (Введено дополнительно, Изм. № 3).

Редактор В.Н. Копысов Технический редактор И.С. Гришанова Корректор В.С. Черная Компьютерная верстка А.И. Золотаревой

Изд. лиц. № 02354 от 14.07.2000. Сдано в набор 07.06.2004. Подписано в печать 08.07.2004. Усл.печ.л. 1,40. Уч.-изд.л. 0,75.

Тираж 152 экз. С 2865. Зак. 626.

ИПК Издательство стандартов, 107076 Москва, Колодезный пер., 14. http: // e-mail:

Набрано в Издательстве на ПЭВМ

Отпечатано в филиале ИПК Издательство стандартов — тип. “Московский печатник”, 105062 Москва, Лялин пер., 6.

Плр № 080102

Измеритель индуктивности, добротности, емкости, ВЧ напряжения

Измеритель индуктивности, добротности, емкости, ВЧ напряжения   Прибор, описание которого предлагается вниманию читателей, предназначен для измерения добротности катушек, их индуктивности, емкости конденсаторов, а также высокочастотного напряжения. При измерении добротности на колебательный контур подается напряжение 1 мВ (вместо 50 мВ в Е9-4), поэтому от внешнего генератора ВЧ требуется напряжение всего 100 мВ, т.е. можно воспользоваться практически любым маломощным транзисторным генератором сигналов с диапазоном рабочих мест не менее 0,24…24 МГц. Диапазон измеряемых значений добротности — 5…1000 с погрешностью 1%, емкости — от 1 до 400 пФ с погрешностью 1% и 0,2 пФ при измерении емкости 1…6 пФ. Индуктивность определяется на фиксированных частотах в пяти поддиапазонах согласно таблице. Частота измерения, МГц Поддиапазон, мкГ 24 0,1…1 7,6 1…10 2,4 10…100 0,76 100…1000 0,24 1000…10000   Встроенным милливольтметром ( схема заимствована из (1)) можно измерять переменное напряжение в шести поддиапазонах 3, 10, 30, 100, 300, 1000 мВ в полосе частот от 100 кГц до 35МГц. Входное сопротивление — 3 МОм, входная емкость 5 пФ. Погрешность измерений не превышает 5%. Прибор имеет небольшие габариты — 270х150х140 мм, несложен по конструкции и легок в налаживании. Питается он от сети переменного тока напряжением 220 В через встроенный стабилизированный источник питания.   Принципиальная схема милливольтметра с выносным пробником и источником питания показана на рис. 1, а измерительного блока Q-метра на рис. 2. Гнезда Х5-Х8 измерительного блока смонтированы на пластине из фторопласта (другие материалы непригодны) и расположены по углам квадрата со стороной 25 мм. Конденсатор С27 — подстроечный, с воздушным диэлектриком, С23 - обязательно слюдяной с малыми потерями (например, КСО ). Конденсатор С24 — любой керамический, но обязательно с минимальной собственной индуктивностью. Для этого собственные выводы конденсатора отпаивают, к одной обкладке припаивают медную пластину размерами 20х20х1 мм, которую затем винтом крепят к корпусу переменного конденсатора С25 как можно ближе к гнездам Х5-Х8. Ко второй обкладке конденсатора С24 припаивают один конец ленты из медной фольги, второй конец которой припаивают к гнезду Х5, как показано на вкладке. Гнезда и другие медные детали измерительного блока желательно посеребрить.   Милливольтметр состоит из выносного пробника, аттенюатора, трехкаскадного широкополосного усилителя, детектора с удвоением напряжения и микроамперметра. Пробник собран по схеме повторителя напряжения на транзисторах V1, V2. Он соединен с прибором экранированным кабелем с дополнительным проводником, по которому поступает напряжение питания.   Широкополосный аттенюатор смонтирован на плате керамического переключателя на 11 положений. Между группами деталей аттенюатора относящимися к одному поддиапазону, установлены экранирующие пластины из листовой меди толщиной 0,5 мм, а весь аттенюатор заключен в латунный экран диаметром 50 мм и длиной 45 мм.   Все три каскада широкополосного усилителя собраны по схеме с общим эмиттером и имеют коэффициент передачи 10. Усиленный сигнал поступает на амплитудный детектор и далее, через подстроечный резистор R31 ( калибровка ), на измерительный прибор P1.   Блок питания прибора особенностей не имеет. Сетевое напряжение понижается трансформатором T1, выпрямляется и поступает на стабилизатор на транзисторах V9, V10.   Конструктивно прибор собран в дюралюминиевом корпусе. Выносной пробник смонтирован на слюдяной пластине методом навесного монтажа и заключен в алюминиевый корпус — экран диаметром 18 и длиной 80 мм. При повторении прибора следует строго выполнять правила монтажа высокочастотных устройств.   В приборе использованы постоянные резисторы ОМЛТ, МЛТ-0,125. В аттенюаторе резисторы подобраны с точностью 10%. Конденсаторы К50-6, КЛС, КТП, КМ-6. Подстроечный резистор R31 — СП-11; его ручка выведена под шлиц на переднюю панель. Микроамперметр М265 с током полного отклонения 100 мкА. Выключатели МТ-1, МТ-3, ПГК.   Налаживание прибора начинают с установки номинального тока через стабилитрон V8. Для этого при напряжении сети 220 В подбирают резистор R35 так, чтобы ток стабилизации был равен 15 мА. Затем подбором резистора R34 устанавливают на выходе стабилизатора напряжение 9 В. Потребляемый прибором ток при этом не превышает 25 мА. После этого на вход пробника подают напряжение от генератора сигналов и контролируя напряжение на выходе широкополосного усилителя, подбором корректирующих цепей в эмиттерных цепях транзисторов V3-V5, добиваются равномерной АЧХ усилителя в полосе частот 0,1…35 МГц (о том, как это сделать. можно прочитать в (1).   Для налаживания измерительного блока Q-метра нужно от генератора стандартных сигналов на гнездо Х4 подать напряжение 100 мВ частотой 760 кГц и к гнездам Х5, Х6 подключить любую катушку с индуктивностью в пределах 0,1…1 мГ. Вращая ось конденсатора С26, добиваются резонанса, по максимуму показаний милливольтметра, подключенного к измерительному блоку Q-метра. Если это удалось сделать, значит, измерительный блок смонтирован правильно и можно приступать к градуировке шкал конденсаторов. Конденсатор С26 служит длю точной настройки контура, поэтому его шкала должна быть с нулевой отметкой посредине и отградуирована в пределах от – 3 до +3 пФ.   Шкалу конденсатора С25 градуируют на одной частоте, например 760 кГц, расчетным путем по формуле L=25,4/f2*(C+Cq), где Cq – емкость конденсатора С26, соответствующая нулевой отметке шкалы. Индуктивность получается в мГ, если частоту подставлять в МГц, а емкость в пФ. Коррекцию показаний производят на частоте 24МГц конденсатором С27 и подбором числа витков индуктивности L1 (0,03 мкГ). На этом налаживание можно считать законченным.   Для измерения добротности необходимо подключить выносной пробник к гнезду Х9 измерительного блока Q-метра (входной Х4 и выходной Х9 разъемы измерительного блока Q-метра расположены на задней панели прибора). От внешнего генератора подать на гнездо Х4 напряжение нужной частоты и при нажатой кнопке “K” (S3) регулятором выходного напряжения генератора установить по шкале милливольтметра напряжение 100 мВ. Далее подключают катушку и добиваются резонанса вращением ручек настройки конденсаторов С25, С26 и считывают показания (при измерении добротности показания милливольтметра умножают на 10). Более подробно о возможных вариантах использования Q-метра для измерения различных параметров катушек и конденсаторов рассказано в {2}.   Литература Уткин И. Переносной милливольтветр — Радио, 1978, 12, с. 42-44 Заводское описание конструкции Q-метра Е9-4 Роговенко С. Радиоизмерительные приборы — Высшая школа, часть 2, с. 314-334 И. Прокопьев Источник: shems.h2.ru

Куметры — Справочник химика 21

    При частотах до 150 МГц создание высокочастотных мостов связано с большими техническими трудностями, поэтому значительное распространение получили не мостовые, а резонансные методы и схемы, на основе которых работают измерители добротности (куметры). [c.102]

    Точность измерения До и С на куметре составляла 3—5%. [c.186]

    В качестве измерительного прибора служит измеритель добротности (куметр), с помощью которого можно измерять требуемые характеристики в широком диапазоне частот. [c.205]

    Приборы, измеряющие добротность колебательных контуров, катушек индуктивности, а также другие параметры электрических цепей — емкость конденсаторов, индуктивность катушек, потери в диэлектриках, коэффициент взаимной индуктивности, коэффициент связи между катушками, полные сопротивления, затухание и волновое сопротивление коаксиального кабеля и т.д., называются измерителями добротности или куметрами. Они являются универсальными приборами для измерения параметров электрических цепей на рабочих частотах и поэтому широко распространены. Измерители добротности относятся к группе Е, подгруппе 9 и обозначаются Е9 (например, Е9-4, Е9-5 и т.д.), [c.463]

    Куметры работают на принципе резонанса, и поэтому все показания отсчитываются только в момент резонанса. Принципиально в приборах может быть использован как резонанс напряжений, так и резонанс токов. При применении в приборах последовательного резонансного контура с параметрами г, Ь, С, питаемого напряжением С/о> добротность контура Q можно определить, используя следующие известные соотношения  [c.463]

    Погрешность измерения куметром составляет 5—10% Для г и 10—15% для tg б [60, 61]. [c.33]

    Измерения начальной магнитной проницаемости ( до) и добротности Q) проводили при частоте 100 кгц иа куметре КВ-1 или ИДН-1. [c.186]

    КОГО термометра. Погрешность измерений не превышала 5 % Методика измерения диэлектрической проницаемости заключалась в следующем. Керосин и исследуемые нефти предварительно очищали от механических примесей и обезвоживали. Контроль за постоянством температуры в процессе измерения проводили ио термометру, помещенному на ультратермостате. Исследуемую жидкость помещали в измерительный конденсатор, который подключали к куметру параллельно настроечному конденсатору, добиваясь максимального отклонения стрелки куметра. Для определения рабочей емкости пустого измерительного конденсатора и паразитной емкости монтажных проводов конденсатор предварительно калибровали ио эталонным жидкостям — толуолу и че- [c.122]

    Частотные характеристики в диапазоне 0,4—2,8 Мгц снимали с помощью куметра, а в диапазоне 1—40 Мгц — с помощью куметра и высокочастотных пермеаметров. Результаты экспериментов приведены на рис. 75. [c.186]

    Измерители добротности — куметры — позволяют определить параметры и tgб образца через отношение напряжения на конденсаторе при резонансе к напряжению, питающему последовательный колебательный контур. [c.111]

    Поскольку в зaви имo tи Гельмгольца—Кройта содержание полярных компонентов в жидкости может проявляться только через диэлектрическую проницаемость, исследовалась зависимость-диэлектрических проницаемостей от содержания в них Уюлярных компонентов на установке, изображенной на рис. 20. Она состояла из куметра ВМ-311 (/), измерительного конденсатора с рубашкой охлаждения (2), ультратермостата ВЕ (3), контроль- [c.121]

    Погрешность определения и погрешности измерения добротности и резонансной емкости куметра. [c.206]

    Величину диэлектрической проницаемости находят при помощи мостов переменного тока и резонансных схем. При использовании куметра Е9-4 готовят плоский или трубчатый образец и включают его в приборе параллельно конденсатору переменной емкости. Используя резонансный метод, определяют изменение емкости конденсатора. Диэлектрическую проницаемость вычисляют по формуле [c.174]

    После подключения образца к зажимам 7, куметра устанавливают нужную частоту н регулированием емкости резонансного контура добиваются максимального отклонения указателя шкалы добротности, что соответствует моменту резонанса. [c.205]

    Принципиальная схема куметра изображена на рис. 3.45. ГВЧ работает в широком, плавно изменяющемся диапазоне частот, и поэтому измерение исследуемых параметров можно производить на их рабочей частоте. Безреактивное сопротивление связи Ro позволяет питать контур от ГВЧ напряжением С/о необходимой частоты / Питание контура от ГВЧ может осуществляться и через индуктивно-связанные контуры (см. рис 3.40, 3.41). Измерительный колебательный контур составляется подключением к зажимам 1-2 и 3-4 исследуемых или образцовых параметров. Напряжение С/с на зажимах переменной образцовой емкости Со измеряется высокочастотным электронным вольтметром PV, отградуированным в единицах напряжения и добротности. [c.463]

    Для других измерений, а также для поверки куметра к зажимам 1-2 (см. рис. 3.45) подключают образцовую катушку 0 с известной добротностью. Для измерений в широком диапазоне частот применяют набор разных образцовых катушек. [c.464]

    Добротность колебательного контура 2 определяется с помощью куметра так же, как и Ql, только к зажимам 3-4 (см. рис. 3.45) подключается еще конденсатор Сх, а образцовый конденсатор Со устанавливается в положение минимальной емкости. Настройка контура в резонанс осуществляется изменением частоты генератора или, если это возможно, изменением Сх- [c.464]

    Определение параметров R м Ь катушки производят после определения ее добротности При этом со шкал куметра еще считываются показания резонансной частоты /о и значение Со. [c.464]

    Эквивалентная межвитковая емкость катушки l измеряется с помощью куметра следующим образом. Исследуемая катушка присоединяется к зажимам 1-2 (см. рис. 3.45), образцовая емкость устанавливается по значению (Со = oi), и контур настраивается в резонанс. Резонансная частота f при этом связана с параметрами контура  [c.464]

    Контур составляют из индуктивности образцовой (или вспомогательной) катушки и максимальной емкости образцового конденсатора oi, настраивают в резонанс и определяют по шкале куметра Qx- [c.465]

    К зажимам 3 (см. рис. 3.45), параллельно Со, подключают исследуемый конденсатор и уменьшением образцовой емкости контур вновь настраивают в резонанс при той же частоте. По шкалам куметра отмечают значения С02 и 2- [c.465]

    Измерения на куметре показали, что удельное сопротивление порошкообразного карбида бора при низких температурах на несколько порядков больше, чем Рис. 7.19. Зависимость логарифмов У спрессованных образцов, из-за удельного сопротивления порошка большого переходного сопротив-карбида бора (размер частиц — ления между частицами и нали-14,7 мкм) от обратных значений чия пустот, заполненных газом абсолютной температуры (Рсжат = (рис. 7.19). Однако но мере роста = 9,81 10 Па) температуры свыше 740 К (темпе- [c.354]

    Тангенс угла диэлектрических потерь tg б служит мерой способности диэлектрика рассеивать подведённую к нему энергию и тем самым характеризует диэлектрические потери пластика. Увеличение свидетельствует о повышении этих потерь и, следовательно, об ухудшении диэлектрических свойств материала. Тангенс угла диэлектрических потерь определяют при помощи высоковольтного моста по ГОСТ 6433—65 (при 50 гц), а также приборов типа ИПП или куметра по ГОСТ 9141—59 (при высоких частотах). [c.51]

    Экспериментальное подтверждение этой зависимости, проведенное непосредственным измерением удельной проводамоети плазмы по методу куметра [2]. было получено при калибровании высокочастотного измерительного контура на термически ионизированной смеси N2- -1%K (рис. 1). Экспонента фон на рис. 1 и последующих графиках отражает влияние гетероген- [c.156]

    Непрерывное зондирование плазмы, получающейся при ионизации минеральной части бочатского угля (рис. 7), было осуществлено по той же схеме измерения [2] при ручной подстройке контура в резонанс в диапазоне температур 1750—1550° С. Температура уменьшилась со скоростью 0,6° С/сек, концентрация конденсированной фазы в потоке — со скоростью 0,06%/сек. Результаты непрерывного зондирования показывают, что метод куметра может быть применен при переменной температуре и концентрации ионизирующейся присадки для оценки величины проводимости плазмы и сдвига равновесия ионизации во времени. Вместе с тем кривая непрерывного зондирования показывает, что кинетику процесса ионизации в коллоидной плазме можно изучать не только в условиях термостатирования, но и при переменных температурах и концентрациях исходных реагирующих вегцеств. Полученная кривая полностью отражает найденные в условиях квазистационарного режима закономерности изменения проводимости аэрозоля, показывая изменение кажущейся энергии активации от 9 до 5 эв при [c.168]

    Измерение тангенса угла диэлектрических потерь и емкости ячейки производилось резонансным методом с помощью куметра в области высоких частот. [c.60]

    В настоящее время определение б при высокой частоте производят, пользуясь специальным прибором — куметром. Диэлектрическая проницаемость (другие нестандартные названия диэлектрическая постоянная, диэлектрический коэффициент) представляет собой коэффициент пропорциональности между напряженностью поля Е кв/мм и электрическим смещением О кв1мм в диэлектрике и выражается формулой [c.556]

    Температурно-частотные зависимости е, tg б для эпоксидных и полиэфирных связующих ПН-1, ЭДТ-10, ЭТЦ-1, К-63А в диапазоне 100 Гц—130 МГц исследовали на куметрах КВ-1, Tesla ВМ220 и низкочастотном мосте Орион КТС 1471 при 20 °С [8,9). Зависимость вязкости и диэлектрических характерлстик для указанных связующих не рассматривали. [c.11]

    ДДЦПДМ на различных частотах в интервале температур 25— 60-°С (рис. 1.3—1.6). Зависимость е, tg б от вязкости на частоте 1 МГц снималась на куметре Е9-12. [c.15]

    В [84, 85] рассмотрена связь е и tg6 со степенью отверждения композиций на частотах от 100 Гц до 100 МГц. Измерения проводились на куметре КВ-1 Tesla . В работе [85] исследовались эпоксидные связующие на частотах до 1000 МГц. [c.52]

    Предложена л.етодика определения степени отверждения, пригодная для крупногабаритных изделий [86]. Суть ее состоит в том, что на изделии ставят датчик, включенный в контур куметра, и производят измерения добротности. Время появления Q [c.52]

    Наряду с изучением грибостойкостн производилось измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tgo), поверхностного сопротивления (р ) и объемного сопротивления (р ) у образцов с введенными фунгицидными добавками и без них. tgo измерялся на приборе Тесла (куметр ВМ-211), и р —на R-приборе Е6-3/МОМ4. [c.70]

    Гидравлический пресс мощностью не менее 40 тс. Пресс-форма, устанав-ливаемая на пресс для таблетирования дисков и колец (см. Задание 1.1). Термошкаф (см. Задание 1.1). Разрывная машина. Тензометры для измерения удлинений образцов. Куметр. Потенциометр с термопарой. Технические весы. Штангенциркуль. Сито. Шпатель. Металлическая баня емкостью не менее 3 л. Асбестовая ткань. [c.51]

    Измеритель добротности Е9-4 позволяет вести измерения на частотах от 50 кГц до 35 МГц этот диапазон разбит на восемь интервалов. Измеряемая прибором емкость образца, присоединяемого к зажимам куметра, может составлять 25—450 пФ. Пределы измерения tgб составляют от 1,6-10 до 0,2 при погрешности не более 10%. [c.111]

    Куметры могут быть собраны по дифференциальной схеме. Примером такого прибора может служить солемер, разработанный Кудряшевым [c.236]

    Зависимость е и б от плотности ППУ, частоты электрического тока и температуры в процессе эксплуатации была исследована на приборе МЛЕ-1 в диапазоне частот от 50 до 1000 Гц с индикатором ИНО-3 п куметром ВМ-211а при температуре от 20 до 120°С [14]. Установлено, что погрешность при измерении е не превышает 20%, при измерении 156 — 40%. [c.23]

---

Измерение добротности резонатора методом Ring-Down

Измерение добротности резонатора методом Ring-Down

---

---

Введение

Резонанс — очень распространенное явление, особенно в электронике, акустике, механика и оптика. Когда требуется резонанс, строятся специальные устройства, называемые резонаторами. которые имеют свойство естественным образом колебаться на некоторой частоте, называемой резонансная частота с (намного) большей амплитудой, чем у других.

Все резонаторы характеризуются своей резонансной частотой. f ₀ и их коэффициент качества Q : эта страница посвящена Простой метод измерения Q , называемый методом звонка вниз.

В электронике LC-цепи представляют собой распространенный вид резонаторов, часто называемый резонансный контур, настроенный контур или резервуарный контур. Все они состоят из катушки индуктивности (с маркировкой L) и конденсатора (с маркировкой В) соединены вместе. Резистор (обозначенный R) отвечает за потери и окончательный Q-фактор: его часто игнорируют или опускают и редко добавляют в качестве физического компонент, но всегда присутствует, поскольку любые потери в резонаторе будут отображаться как резистор.Итак, каждая практическая LC-цепь на самом деле является RLC-схемой, даже если называется LC, как и на этой странице. Обычно индуктор несет большую часть потерь.

Эта страница в основном ориентирована на электрические цепи LC, но метод применим ко всем видам резонаторов, потому что уравнения, описывающие их поведение имеют ту же форму.

Некоторые резонаторы, такие как полости или колебания в металлической пластине, обычно имеют более одного резонанса: в этом случае метод звонка вниз работает, только если один резонанс намного сильнее, чем у других, или, другими словами, если другой резонансами можно пренебречь.Это верно, например, для камертонов, но не столько для полостей или линии задержки.

Коэффициент качества Q можно определить по-разному, но здесь хорошо думать об этом как о соотношении между полной энергией в резонатора и энергии, потерянной в каждом цикле, умноженной на 2π. Таким образом, при каждом колебании теряется некоторая энергия, и Q описывает «малость» этих потерь. Резонатор, который теряет очень мало энергии в каждом цикле, имеет высокий Q и будет колебаться долгое время.Другой резонатор с более высокими потерями будет иметь более низкий Q и его колебания погаснут быстрее. Метод опускания — это способ измерения Q путем измерения времени, которое он принимает к амплитуде уменьшается вдвое. Кстати, процент потери амплитуды в каждом цикле всегда равен то же самое, независимо от абсолютной амплитуды.

---

Метод звонка вниз

Метод звонка вниз предельно прост: сначала нужно «встряхнуть» резонатор каким-то образом заставить его колебаться на своей собственной частоте.Затем, наблюдая за уменьшением амплитуды колебаний, отсчитывают сколько циклов нужно, чтобы вдвое уменьшить амплитуду и умножить это число на 4.53, чтобы найти Q .

На следующем графике показан пример: красная линия — это сигнал резонатора, синяя линия — его огибающая. Конечно, на осциллографе вы не увидите линии огибающей, но она вполне легко вообразить это, глядя на сигнал, поскольку огибающая представляет амплитуда колебаний.

Подсчет периодов до уменьшения амплитуды наполовину на Q = 30 контур резервуара.

Здесь мы берем нашу 100% ссылку на t = 0 и видим, что это требуется около 6,5 циклов, чтобы амплитуда упала на 50%. Просто выполнив 6.5 · 4.53, мы находим Q 30 .

Не нужно начинать отсчет с самого первого колебания: выбирайте любое цикл, который вы хотите, так как он всегда будет занимать одинаковое количество циклов для амплитуда уменьшится во столько же раз.

Этот метод выглядит очень простым, и это действительно так, но вам нужно осторожно: вы измеряете общую добротность резонатора. ухудшается из-за дополнительных потерь, вносимых методом, который вы используете для измерения амплитуда колебаний (например, осциллографа) и вызванные как вы «качаете» резонатор. Только добротность резонатора всегда будет выше. Важно правильно выбрать настройку, чтобы свести к минимуму эти дополнительные убытки. Обычно это приводит к тому, что испытательные инструменты соединяются настолько неплотно, как возможно к резонатору, но при этом достаточно сигнала для надежного измерение.Подробнее об этом ниже.

Теперь, если вам не нужна высокая точность, и Q редко нужно очень точный, вы можете приблизиться к 4,53 к 5. Подсчитать некоторые колебания на экране и умножить на 5 — это то, что вам нужно. можно быстро обойтись в час без калькулятора. На мой взгляд, в этом вся прелесть этого метода: можно просто посмотреть на осциллографа и непосредственно «увидеть» добротность.

---

Как это работает

Метод звонка вниз настолько прост, что я часто задавался вопросом, как он работает: итак, давайте вникнем в это.Начнем с предположения, что резонатор можно описать простой линейной однородное дифференциальное уравнение 2-го порядка, как это обычно бывает. Общее решение этого уравнения имеет вид:

Часто в этом уравнении квадратный корень опускается, потому что для большого Q , этот квадратный корень почти равен единице; и резонаторы имеют большой К . Без квадратного корня член косинуса составляет всего cos (ωt + φ) это выглядит намного более знакомым. U ₀ и φ — постоянные.

Здесь я написал u (t) , потому что думал о напряжении, но это на самом деле не имеет значения: это может быть давление, смещение или что-то еще.

Вышеприведенное уравнение записано в терминах Q и ω , как они включают в себя все важные параметры резонатора.

Например, для электрических цепей LC Q выражается следующим образом (для параллельных и последовательных цепей соответственно):

;

Пульсация ω определяется как 2πf , где f — Частота.Для цепей LC (последовательных или параллельных) ω определяется следующим образом:

Опять же, это просто для того, чтобы поместить уравнение резонатора в контекст: любой резонатор с характеристиками, подобными u (t) , будет иметь свой Q и ω , но будут вести себя одинаково.

Если построить это уравнение, мы получим следующую кривую, на которой мы можем наблюдать затухающие колебания и экспоненциально убывающая огибающая:

Затухающие колебания и их уравнение.

Вы можете заметить, что это уравнение состоит из двух частей: экспоненты и косинус. Один только косинус имеет амплитуду, которая всегда находится в диапазоне от –1 до +1. Таким образом, общая амплитуда определяется экспоненциальным членом (включая константу U ₀ ), которая называется конвертом. Когда мы смотрим на амплитуду колебаний, нас действительно интересует в амплитуде огибающей амплитуда косинуса хорошо известна и не имеет отношения к нашей цели.

Мы хотим доказать «волшебный рецепт» метода «кольцо вниз», который просто:

Начнем с нахождения времени t , когда (конверт) u (t) это половина того, что было в начале, u (0) :

Заменив u (t) огибающей частью нашего первого уравнения, мы имеют:

Как объяснялось ранее, нас не волнует член cos () , равный u (t) . амплитуда которого всегда находится в диапазоне от –1 до +1; мы заботимся только о часть конверта u (t) , что составляет U ₀ e ^{— (ωt / 2Q)} .

Теперь U ₀ отменяет:

Взяв натуральный логарифм, получим:

Теперь избавляемся от знака минус и находим:

В этом уравнении все еще есть время t , а мы хотим иметь дело с количество циклов N . Для этого считаем, что пульсация ω определяется как следует, где T — период колебания:

Считаем также, что количество циклов N периода T , что случиться за время т как раз:

Собирая все вместе, мы находим:

Теперь T отменяет уход:

Что мы можем решить для Q :

Это именно тот результат, который мы искали, и интересно отметить, что любая зависимость в ω , t , T , U ₀ и φ исчезли: Q зависит только от N .

---

Измерительные контуры резервуаров LC

Даже если метод звонка вниз применим практически к любому резонатору, резервуар LC схемы очень распространены в ВЧ-технике: я думаю, что стоит потратить несколько слова о том, как их измерить. Необходимо подключить два внешних прибора: какой-то генератор сигналов. «встряхнуть» (может быть, «пощекотать» — это жидкое слово) резонатор и, скорее всего, осциллограф для измерения амплитуды сигнала. В обоих случаях важно использовать как можно меньше связи, потому что связь нагружает резонатор и снижает его добротность.

Возможное подключение тестируемого контура резервуара LC к квадрату генератор волн и к осциллографу.

Моя любимая тестовая установка показана на картинке выше. Генератор прямоугольных волн используется для встряхивания резервуара через неплотный индуктивный связь, в то время как осциллограф подключен к резонатору через 10: 1 зонд. Прицел синхронизируется с генератором с помощью специального кабеля: это не обязательно, но значительно упрощает операцию стабилизации изображение на экране.Если у вас есть цифровой осциллограф, вы можете получить данные с помощью всего лишь одиночный импульс, но для аналоговых осциллографов прямоугольная волна дает хороший и устойчивое изображение.

Генератор прямоугольных импульсов работает на гораздо более низкой частоте, чем резонансная. танка. Например, для резонаторов в МГц достаточно нескольких кГц. много МГц диапазона. Его точное значение не имеет значения: оно должно быть намного ниже. Другими словами, индуцированные колебания должны успевать затухать. далеко (почти полностью) до того, как появится следующий край (это просто производит более качественные изображения легче измерить; метод работает независимо от амплитуды когда наступит следующий «пинок»).

Прямоугольная волна должна иметь очень быстрые фронты нарастания и спада: она должна меняться. состояние намного быстрее, чем период колебания танка. Каждый край волны даст танку приятный «пинок». Обычно подойдут лабораторные генераторы сигналов. Если у вас его нет, вы можете легко построить его с TTL (серия 7400) или HCTTL (серия 74HC00) IC, или с любой другой подходящей ИС с быстрой логикой. Для этого, к сожалению, старая добрая микросхема 555 слишком медленная и края недостаточно быстро.Убедитесь, что ваш генератор может справиться с коротким замыканием на выходе: если нет, подключите последовательный резистор (47 Ом или около того).

Различные способы подключения генератора прямоугольных импульсов к резервуару цепь: (а) слабая индуктивная связь, (б) автотрансформаторная связь и (в) слабая емкостная связь.

Генератор сигналов можно подключить несколькими способами. Я предпочитаю со слабой индуктивной связью, как показано в части (а) приведенная выше диаграмма.По сути, это проволочная петля, замыкающая выход, расположенный рядом с резонатором. Преимущество в том, что очень легко заменить муфту и найти лучший компромисс, просто перемещая петлю.

Альтернативный метод — использование индуктора резонатора в качестве повышающего. трансформатор, как показано в (b), но вам нужен доступ к катушке индуктивности намотка, которая в некоторых случаях может быть довольно сложной. Затем для замены муфты нужно постучать в другой точке катушка и может быть довольно сложной, особенно в небольших индукторах.

Емкостная связь, показанная на (c), также работает достаточно хорошо, но требует дополнительных конденсатор C _c . Чем меньше конденсатор, тем слабее связь. Для изменения связи необходимо заменить конденсатор (или использовать емкостный триммер). Для диапазона МГц используйте 1 пФ в качестве отправной точки. Требуемая емкость очень мала: для УКВ или более высоких частот достаточно размещение конца кабеля на расстоянии нескольких мм от резонатора может привести только к паразитной емкости достаточно, чтобы не потребовался настоящий конденсатор связи.

Чтобы заменить прямоугольную волну, я однажды попробовал искру, производимую пьезоэлектрическим преобразователем. зажигалка выстрелила поблизости, чтобы пнуть резонатор, но это была не лучшая идея: она каким-то образом работает в толчке колебаний, но это настолько шумно, что измерения практически бесполезны.

Различные способы подключения осциллографа к контуру бака: (а) прямое подключение зонда с высоким сопротивлением, (б) слабая индуктивная связь, (в) автотрансформаторная связь и (г) слабая емкостная связь.

Для подключения прибора для измерения амплитуды применяются те же методы. объяснил ранее, также работает нормально. Они показаны в пунктах (b), (c) и (d) вышеприведенного рисунка. Но если вы хотите подключить осциллограф, я все же предпочитаю способ (а), где вы просто подключаете его параллельно резервуару. Это работает только с осциллографами из-за их высокого входного сопротивления. Если вы хотите подключить прибор с низким сопротивлением, ваттметр с Например, с импедансом 50 Ом, метод (а) работать не будет; но (б), (в) или (d) подойдет.

Обычный входной импеданс для осциллографа 1 МОм: высокий, но невысокий. очень высоко. Подключение напрямую к резервуару часто работает, но может быть проблемой для High-Q резонаторы, у которых этот дополнительный МОм будет существенно влиять на добротность. Я предпочитаю использовать пробник 10: 1: он имеет входное сопротивление 10 МОм. и загружает резервуар в 10 раз меньше за счет уменьшения сигнала на 10 раз. экран. Пробники 10: 1 также имеют гораздо меньшую паразитную емкость, но это только важно, если вы также хотите рассчитать L или C , соблюдая период колебаний.

Если вы сомневаетесь в чрезмерной нагрузке на резонатор, просто подключите дополнительный параллельный ему резистор примерно того же значения входного сопротивления ваш зонд: если вы видите, что затухание увеличивается (колебания затухают быстрее), чем вы загружаете слишком много, и вам следует уменьшить сцепление. Для этого вы можете использовать другой метод связывания, такой как (b), (c) или (d). которые вы также можете использовать с датчиком 10: 1 для еще большего уменьшения сцепления.

Если исследуемый резонатор уже установлен в цепи, с входом и выходные соединения уже установлены, стоит подумать о повторном использовании этих соединения для измерения (и соответствующие усилители, если они есть), чтобы никакой дополнительной нагрузки не добавляется.В этом случае может возникнуть проблема с согласованием импеданса.

---

Несколько примеров

Давайте посмотрим на несколько примеров, чтобы увидеть, как работает этот метод. Сначала возьмем небольшую ферритовую катушку индуктивности и подключим ее параллельно к керамический конденсатор. Катушка индуктивности имеет размер 2,56 мкГн, а емкость конденсатора — 448 пФ. резонансная частота, следовательно, 4,700 МГц, что соответствует периоду 213 нс). Схема тестирования показана на рисунке ниже, где петля подключается к генератор прямоугольных импульсов и осциллограф подключены параллельно к LC-цепь с датчиком напряжения 10: 1.Поскольку индуктор экранирован, контур связи должен быть достаточно близким. к контуру бака, чтобы иметь некоторую связь.

Небольшой ферритовый индуктор 2,56 мкГн и керамический 448 пФ конденсатор тестируется методом кольцевого опускания. Генератор прямоугольных импульсов подключен к контуру, а осциллограф находится в параллельно через зонд 10: 1 (щелкните, чтобы увеличить).

Генератор прямоугольных сигналов установлен на частоте около 2 кГц, а осциллограф — синхронизирован с ним.Форма волны видна на картинке ниже:

Сигнал вызова контура. 10 мВ / дел, 0,5 мкс / дел. Амплитуда сигналов уменьшается вдвое примерно за 2,5 цикла, добротность составляет поэтому 11.3 (нажмите, чтобы увеличить).

Как видите, амплитуда сигналов уменьшается вдвое примерно за 2,5 цикла и мы можем легко вычислить добротность, умножив на 4,53, и находим Q = 11,3 .

Добротность этого танка не очень хорошая: 11.4 довольно мало, но это не так удивительно. Небольшие катушки индуктивности, подобные этой, в основном предназначены для переключения мощности. расходные материалы и обычно имеют добротность от 10 до 20, только некоторые дорогие а редкие модели могут достигать 40. Керамический конденсатор, используемый здесь, хорош для высокочастотных приложений и не влияет (отрицательно) на добротность.

Давайте проделаем тот же тест с более совершенным индуктором. Здесь я взял индуктор с воздушным сердечником, сделанный из толстой медной проволоки (трубы), которая измеряет 2,05 мкГн (не такая же индуктивность, как раньше, но близко достаточно) и высоковольтный керамический конденсатор емкостью 490 пФ ( поэтому резонансная частота равна 5.022 МГц, что соответствует периоду 199 нс). Эти компоненты предназначены для создания передатчиков большой мощности: они обрабатывать большую мощность с очень небольшими потерями. Индуктор состоит из 8 витков медной трубки Ø8 мм. намотан на воздушный сердечник с внутренним диаметром Ø62 мм. Шаг катушки 14 мм.

Схема тестирования показана на рисунке ниже, где петля подключается к генератор прямоугольных импульсов и осциллограф подключены параллельно к LC-цепь с датчиком напряжения 10: 1.Положение петли было отрегулировано до тех пор, пока не будет достигнута желаемая муфта. Достигнуто: в данном случае довольно далеко от индуктора, потому что воздушный сердечник конфигурация обеспечивает гораздо лучшее сцепление, чем раньше.

Большой воздушный сердечник индуктора 2,05 мкГн и высоковольтная керамика Конденсатор емкостью 490 пФ испытывается методом кольцевого отключения. Генератор прямоугольных импульсов подключен к контуру, а осциллограф находится в параллельно через зонд 10: 1 (щелкните, чтобы увеличить).

Как и раньше, генератор прямоугольной волны установлен на частоте около 2 кГц, а частота осциллограф синхронизируется с ним.Результирующая форма волны видна на картинке ниже:

Сигнал вызова контура. 10 мВ / дел., 2 мкс / дел. Амплитуда сигналов уменьшается вдвое примерно за 63 периода, добротность составляет поэтому 285 (нажмите, чтобы увеличить).

Как видите, амплитуда сигнала уменьшается гораздо медленнее и половинки примерно за 63 цикла. Мы можем легко вычислить добротность, умножив на 4,53, и находим Q = 285 . Это очень хороший показатель качества: хороших катушек индуктивности обычно около 250, но цена, которую нужно заплатить, — это больший размер и большое количество драгоценных медь (а иногда и серебро) требовалось для их постройки.

Ради интереса давайте взглянем на еще более совершенный резонансный контур LC: магнитная рамочная антенна. Тот, что представлен на картинке ниже, состоит из 2-х витков Медная трубка Ø18 мм на воздушном сердечнике Ø95 см. Шаг катушки составляет 40 мм и составляет 7,4 мкГн. Он настроен на 1,850 МГц с помощью вакуумного конденсатора 1,0 нФ.

Магнитная рамочная антенна, настроенная на 1,850 МГц, испытывается с метод звонка вниз. Генератор прямоугольных сигналов подключен к небольшому контуру посередине и осциллограф подключается напрямую через два зажима (щелкните, чтобы увеличить).

Генератор прямоугольных импульсов здесь установлен на частоте около 1 кГц, а осциллограф синхронизируется с ним. Чтобы избежать демпфирования этого резонатора с очень высокой добротностью, осциллограф напрямую подключается через два зажима (метод (c), описанный ранее), так как прямое подключение датчика 10: 1 привело бы к небольшой нагрузке в резервуар. Генератор прямоугольных сигналов подключен к небольшому контуру посередине. Результирующая форма волны видна на графике ниже:

Сигнал вызова антенны.Амплитуда сигналов уменьшается вдвое примерно за 116 мкс, что соответствует 215 циклов на частоте 1,850 МГц: поэтому добротность составляет 970 (щелкните, чтобы увеличить).

Здесь добротность настолько высока, что невозможно непосредственно наблюдать и считать циклы больше. Но мы видим, что для уменьшения амплитуды до значения требуется 116 мкс. половина. На частоте 1,850 МГц имеется 215 циклов за 116 мкс (напомним, что 116 мкс · 1,850 МГц = 215 циклов). Следовательно, коэффициент качества можно получить, как обычно, умножив 215 на 4.53 и находим Q = 972. Это очень хорошая добротность для резонансного индуктора. цепи, в основном из-за большого количества меди, используемой в катушке.

Все предыдущие примеры были электрическими схемами. Давайте теперь посмотрим на механический резонатор, так как метод кольца вниз относится практически к любому резонатору. Я выбираю камертон 440 Гц, используемый гитаристами для настройки своих инструмент. Для измерения амплитуды колебаний он был подключен к пьезоэлектрический преобразователь и подключенный к осциллографу, как показано на рисунок ниже.Пьезоэлектрический преобразователь здесь работает как микрофон. Здесь важен не выбор щупа, а способ удержания вилки. на месте критично: в итоге я привязал его к длинной деревянной палке тонкой медный провод, стараясь не затягивать его слишком сильно.

Камертон 440 Гц, установленный на пьезоэлектрическом преобразователе и проходит тестирование методом «звонка вниз» (нажмите, чтобы увеличить).

Здесь не используется генератор прямоугольных сигналов; Я просто осторожно ударяю по вилке ручкой отвертки.Поскольку это «одноразовая» операция, ее гораздо проще выполнить с помощью цифровой осциллограф, который может записывать одиночное событие. Результат показан на следующем графике:

Звонок вниз сигнал камертона. Амплитуда сигналов уменьшается вдвое примерно за 2,4 с, что соответствует около 1060 циклов при 440 Гц: поэтому добротность составляет 4800 (щелкните, чтобы увеличить).

Опять же, добротность настолько высока, что невозможно непосредственно наблюдать и подсчитайте циклы.В сигнале присутствует некоторый шум, улавливаемый микрофоном, когда измерения, но мы видим, что для уменьшения амплитуды требуется 2,4 с. до половины. При 440 Гц происходит около 1060 циклов за 2,4 с и качество коэффициент Q = 4800. В этом нет ничего удивительного: ударяя по камертону, мы слышим его тон. довольно долго (много секунд): он должен быть очень качественным фактор. Обратите внимание, что из-за шума рассчитывать Q не стоит. со слишком большим количеством значащих цифр.

---

Заключение

Метод определения добротности резонатора методом кольцевого опускания был применен. описаны, проиллюстрированы и прокомментированы. Его можно просто возобновить, подсчитав, сколько циклов потребуется, чтобы сократить вдвое амплитуды колебаний и умножив это число на 4,53. Это очень удобный метод, для которого в основном требуется только осциллограф и небольшое дополнительное оборудование. Лично я предпочитаю этот метод, и я считаю его простым и практичным в много ситуаций.

Если вы не одержимы точностью, вы можете просто умножить на 5 вместо 4.53, и вам даже не понадобится калькулятор: вы можете вывести Q просто глядя на экран своего старого аналогового осциллографа.

---

Библиография и дополнительная литература

[1]	Ханс Нуссбаум, DJ1UGA. HF-Messungen für den Funkamateur, Teil 1. Verlag für Technik und Handwerk Funk-Fachbuch, 2. Auflage, 2006, Seiten 58-61.
[2]	Х. Матцингер. Анализ II: Кур дю профессора Х. Матцингера. Федеральная политехническая школа Лозанны, 1994/95, Глава XI.2.
[3]	A. Germond. Электротехника, поддержка профессора А. Жермона. Глава 2, Enclenchements et déclenchements Sur sources de напряженность ou de courants continus. Федеральная политехническая школа Лозанны, 1995.

---

---

Определение добротности резонатора только на основе измерения возвратных потерь

Эта статья появилась в Microwaves & RF и была опубликована здесь с разрешения.

Написано Брайаном Уокером, 29 мая 2020 г.

Нет ничего необычного в том, чтобы измерить добротность резонатора. Это может быть сделано для определения его пригодности для использования в фильтре со связанным резонатором или для оценки характеристик RFID-метки.Как правило, это измерение выполняется с очень легким входом и выходом, чтобы уменьшить влияние нагрузки 50-омного источника и сопротивление нагрузки. Связь с резонатором и от него может осуществляться с помощью двух электрически коротких антенн или петель для связи с электрическими или магнитными полями резонатора.

Рисунок 1 — Двухпортовое измерение добротности

Это измерение может быть выполнено с помощью векторного анализатора цепей (ВАЦ) 1,3 ГГц компании Copper Mountain Technologies TR1300. Благодаря невысокой стоимости и частотному диапазону, подходящему для большинства приложений тестирования резонаторов, это идеальный выбор.

Рисунок 2 — ВАЦ TR1300 / 1 от Copper Mountain Technologies

Измерение S21, полученное в результате световой связи, анализируется для определения резонансной частоты и добротности резонатора. Пик отклика принимается за резонансную частоту, а затем два маркера помещаются на 3 дБ ниже пикового значения. Пиковая частота, деленная на ширину пика 3 дБ, тогда равна добротности.

Например, если эта цепь развернута, будет получено измерение, показанное ниже.

Рисунок 3 — Пример схемы

Рисунок 4 — Измерение добротности 3 дБ

Экспериментальный коэффициент добротности из графика составляет 13,62 / (13,99-13,28) = 19,2

Примерная добротность из схемы, без учета влияния конденсаторов связи 12 пФ и источника и нагрузки 50 Ом, равна полной проводимости конденсатора 113 пФ на частоте 13,62 МГц, деленной на проводимость резистора, или 9,673e. -03 / 5e-04 = 19,3, поэтому есть разумное согласие.Немного лучшее измерение возможно, если связь уменьшена, позволяя пику S21 упасть до -40 дБ или около того, но показание S11 станет очень маленьким. Будет показано, что добротность может быть получена из измерения S11, но числа должны быть достаточно большими, чтобы с ними можно было работать.

Так как же это сделать? Очевидно, дело не в том, чтобы искать точки на кривой S11, которые на 3 дБ выше минимума. Кривая, показанная выше, имеет минимум -1,6 дБ, так что об этом не может быть и речи.Оказывается, в схеме без потерь существует взаимосвязь между S11 и S21, то есть:

Из предыдущего графика мы можем вычислить значение для:

Это нереальное значение само по себе, но мы все равно можем его использовать. Расчет значения, уменьшенного на 3 дБ, означает умножение на

.

Теперь вернемся к

.

или -0,748 дБ

Если мы найдем это значение S11 по обе стороны от минимума из более раннего измерения, мы получим следующий результат:

Рисунок 5 — Только измерение S11

И мы можем вычислить добротность из этих трех частот:

Что довольно близко к расчетному значению 19.3!

Таким образом, с помощью довольно тривиального расчета можно определить добротность резонатора из простого измерения обратных потерь.

Измерение добротности с помощью векторного анализатора цепей

Для инженеров по целостности сигналов, которым необходимо охарактеризовать пассивные компоненты межсоединений, такие как разъемы, важным инструментом является векторный анализатор цепей. Я намеренно делаю различие между пассивными и активными соединениями в отношении целостности сигнала — инструменты измерения разные.

Анализаторы цепей

обычно выполняют преобразование во временной области и / или могут экспортировать файлы данных, такие как файлы Touchstone и CITI, в программное приложение. Используя программное обеспечение, вы можете выполнить преобразование, предоставляя инженерам по целостности сигналов практически рог изобилия измерительных возможностей. Недавно мне понадобилось измерить добротность (Q означает качество) на ВАЦ. Такое измерение требуется для определения потерь в проводнике / диэлектрике, связанных с полосковым резонатором, предназначенным для измерения купонов на печатных платах.

Справочник Agilent Technologies по измерению импеданса: Руководство по технологиям и методам измерения, 4-е издание, определяет коэффициент добротности.

Коэффициент качества (Q) служит мерой чистоты реактивного сопротивления (насколько оно близко к чистому реактивному сопротивлению, без сопротивления) и определяется как отношение энергии, запасенной в компоненте, к энергии, рассеиваемой им. компонент. Q — безразмерная единица, выражаемая как Q = X / R = B / G.

Для резонаторов добротность может быть описана как: 2π × (энергия, запасаемая резонатором / энергия, рассеиваемая резонатором за цикл).

При определении добротности

с использованием векторного анализатора цепей традиционно используется характеристика передачи векторного анализатора цепей, т. Е. S-параметр S12 или S21, для получения пиковой резонансной частоты, которая делится на разность нижних точек этого резонанса на 3 дБ. Это отлично подходит для легко различимых резонансных откликов ВАЦ, но знаете ли вы, что добротность также можно определить с помощью диаграммы Смита ВАЦ? Это особенно полезно для определения добротности для резонансных характеристик небольшого ВАЦ. Нижеследующее взято из статьи Фрица Касперса «Основные концепции радиотехники: диаграмма Смита», в которой описывается этот метод определения пиковой резонансной частоты fres и ее нижних точек на 3 дБ f (-3 дБ).См. Рисунок 1 .

Рис. 1 Диаграмма Смита позволяет определить коэффициент добротности.

Очень редко в ВАЦ отсутствуют возможности диаграммы Смита. Некоторые ВАЦ с функцией диаграммы Смита не могут выполнять автоматические измерения добротности (относительно часто). В любом случае я нашел это приложение диаграммы Смита особенно полезным.

Приложение Smith Chart V3.10, написанное Фрицем Деллспергером из Швейцарского Бернского университета прикладных наук, принимает 2-портовые файлы s-параметров VNA и может экспортировать до 5 частотных точек (бесплатная версия) в Smith Chart для автоматического определения коэффициента добротности. измерения.

См. Также :

Что такое механическая добротность Qm и для чего она нужна?

FAQ: У меня вопрос по параметру Qm. Сколько я ни искал, я не мог точно понять, что это такое. Это называется механической добротностью, но что именно она говорит мне об измеряемом мной устройстве? Если устройство имеет Qm = 500, лучше или хуже, чем устройство с Qm = 700? Мистер.Ф.С. Как определяется это значение Qm? Это более высокое дельта-импеданс между резонансной частотой и антирезонансной частотой или более высокое значение Qm? Г-н К.Т.Й.

Затухание вибрации ультразвукового рупора после прекращения возбуждения пропорционально Qm.

Qm — параметр, пропорциональный эффективности испытуемого устройства при вибрации и обратно пропорциональный его демпфированию или внутренним потерям. Для приложений питания, чем выше Qm, тем лучше устройство.Значение Qm приблизительно равно количеству колебаний устройства в режиме холостого хода после прекращения возбуждения. Для автомобиля Qm будет примерно равняться длине (измеренной в метрах), которую он может двигаться по ровной дороге после того, как закончится топливо.

Все, что влияет на эффективность устройства при вибрации, влияет на Qm, например, состояние его соединений, механическую параллельность, сплав, качество пьезокерамики и согласование частот между элементами акустического пакета. Трещины в пьезокерамике или металлических массах резко снижают Qm, что позволяет использовать этот параметр для выявления отказов.

Знание Qm очень полезно для технического обслуживания и контроля качества мощного ультразвукового оборудования, поскольку это абсолютный параметр, поэтому он не зависит от частоты или мощности проверяемого элемента. Как правило, преобразователи для ультразвуковой сварки в хорошем состоянии и чистящие ультразвуковые преобразователи должны иметь Qm равным или большим 250 независимо от мощности и частоты. Критерии по умолчанию программного обеспечения TRZ для минимального значения Qm устройства ультразвуковой сварки показаны в таблице ниже.

Следует отметить, что критерии TRZ являются стандартными значениями, основанными на нашем практическом опыте, в зависимости от вашего случая может потребоваться их уточнение.

TRZ ^® Программные критерии по умолчанию для устройств ультразвуковой сварки Минимальное значение Qm.

Тестируемое устройство	Qm минимум
Преобразователь / преобразователь	250
Преобразователь + усилитель	700
Преобразователь + усилитель + звуковой сигнал	1000

Чтобы проверить ультразвуковое устройство или пьезоэлемент на Qm, он должен работать без нагрузки.Следовательно, вам необходимо поддерживать его в узловой точке, например, в центре диска для радиального режима, или на узловой линии, например, на внешнем диаметре усилителя сварки. Кольцо — не самая подходящая геометрия для проверки пьезоэлементов на Qm.

Что касается расчета Qm, выполненного TRZ® Software, оно равно среднему значению между добротностью (Q) пьезоэлектрической ветви цепи BDV в последовательной и параллельной конфигурации. Схема BDV рассчитывается во вкладке программного обеспечения «EQUIVALENTE CIRCUIT».Формула для добротности пьезоэлектрических ветвей RLC: Q = 1 / R * √ (L / C). Чем выше дельта-импеданс между Zr и Za, тем выше Qm. Кроме того, чем короче интервал между Fr и Fa, тем выше Qm.

Узнайте больше о тестировании преобразователей и акустических стеков.

Метод опускания сигнала для быстрого определения резонаторов с высокой добротностью

18 декабря 2013 г., Ромен Стомп

С миниатюризацией схем и компонентов, таких как МЭМС, а теперь еще и НЭМС (нано-электромеханические системы), резко увеличилось разнообразие и качество макромеханических устройств, что привело к созданию корпусных или встроенных систем с особенно чувствительными электромеханическими свойствами.Основные свойства, такие как резонансные частоты , добротность и рассеиваемая мощность. требует все более сложных измерительных инструментов с большой входной полосой пропускания для измерений в сотнях МГц и добротности около миллиона.

Самый простой метод восстановления механических свойств резонатора — это развернуть частоту возбуждения вокруг резонанса, чтобы вывести f0 и Q из лоренцевой аппроксимации. Но чем выше добротность, тем больше времени требуется для достижения равновесия после каждого шага частоты, что обычно требует времени релаксации , равного примерно Q / f0 .Высокая добротность на низкой резонансной частоте — это наихудший сценарий, но даже, скажем, с добротностью 1 миллион и резонатором на 1 МГц, это соответствует времени установления 1 с на точку данных. Для развертки 300 точек и как минимум 3-кратного увеличения интересующей области потребуется не менее 15 минут для оценки одного резонатора, а часто и больше. Для высокопроизводительных измерений в промышленных условиях это просто невозможно.

Здесь мы опишем и сравним метод с понижающим кольцом для однократного измерения с интервалом в несколько секунд, чтобы точно определить добротность резонатора.Этот метод особенно ценен для высокопроизводительных измерений или для отслеживания изменения добротности в различных условиях (температура, деформация и т. Д.).

Коэффициент добротности при частотной развертке (эталонное измерение)

В пользовательском интерфейсе LabOne синхронного усилителя UHFLI, развертки, плоттера, трассировки осциллографа и программного запуска доступны все измерительные инструменты, необходимые для регистрации времени затухания резонанса и даже переходного времени самого демодулятора.Для сравнения, давайте сначала измерим добротность кварцевого резонатора 1,8 МГц с помощью развертки частоты.

Закрыть

Из измеренного резонанса (щелкните, чтобы увеличить) и перетащив курсоры в положение Full With at Half Maximum (FWHM), мы получаем так называемую естественную полосу пропускания резонатора, Δf, добротность тогда определяется как: Q = f0 / Δf

Для нашего конкретного резонатора получаем Q = 1842/0.098 = 18795 с помощью этого метода, который может быть довольно точным, но также утомительным для получения. В качестве альтернативы коэффициент добротности также можно измерить по наклону фазы в точке перегиба (тот же метод, но для другого сигнала).

Коэффициент добротности по методу обратного вызова

Альтернативный метод измерения добротности резонатора — измерение времени отключения сигнала. После выключения управляющего сигнала резонатора и из-за рассеяния амплитуда свободно затухающего резонанса подчиняется экспоненциальному закону : A (t) = A0.exp (-t / τ) , где постоянная времени τ в экспоненциальном аргументе прямо пропорциональна добротности. Возбуждение белым шумом обычно является самым простым способом возбудить все резонансные моды, но гармоническое возбуждение в области вокруг резонанса тоже нормально. Короткого импульса или остановки в возбуждающем возбуждении будет достаточно, чтобы наблюдать время затухания амплитудных колебаний. Важно помнить о фактической полосе пропускания или постоянной времени используемого демодулятора. В качестве простой иллюстрации влияния постоянной времени (или ширины полосы демодуляции) на измерения ниже мы показываем несколько кривых затухания для различных постоянных времени, TC = 30/20/10/5/1 мс (красным), когда осцилляции падают. от почти 7 мВ до нуля:

Закрыть

Очевидно, что выбранная ширина полосы должна быть достаточно большой, чтобы измерения не влияли на время затухания резонатора.в противном случае вместо этого измеряют постоянную времени синхронизации.

Для наших измерений мы используем TC = 1 мс, чтобы убедиться, что демодулятор не влияет на время затухания. В целях сравнения можно одновременно записывать несколько демодулированных сигналов из одного и того же входного сигнала, но с разными TC, что также помогает экспериментально найти лучший TC.

Закрыть

На рисунке выше (щелкните, чтобы просмотреть подробные сведения о параметрах) показан график, записанный с помощью инструмента Software Trigger от LabOne.Триггер был установлен на 3 мВ от амплитуды резонатора с задним фронтом. Из записанной формы волны мы можем извлечь время экспоненциального затухания τ, которое соответствует времени достижения A / e, где A — амплитуда на вставке затухания, а e — число Эйлера. Для того же резонатора, который был измерен ранее из развертки частоты, τ = 3,20 мс. Коэффициент качества тогда:

.

Q = π.f0.τ

, что соответствует Q = 3,14 * 1842 * 3,2 = 18508 для этого второго метода.Разница между двумя методами составляет менее 2%. Программный триггер отображает спад огибающей (демодулированная амплитуда), которая представляет собой красивую и плавную кривую для измерения времени затухания. Чтобы убедиться в том, что фактический сигнал действительно не зависит от настройки демодулятора, быстрая осциллограмма с предварительным запуском может зафиксировать все событие. Необработанный сигнал переходного процесса будет выглядеть более шумным, но все точки данных будут отображаться с одинаковым временем затухания, независимо от настроек демодулятора:

Закрыть

Нажмите на изображение, чтобы увидеть подробности.Внутренний осциллограф UHFLI может производить выборку данных со скоростью до 1,8 ГГц / с при полной скорости АЦП. Для запуска можно использовать любые необработанные сигналы осциллографа, демодулированные сигналы или входы запуска, что позволяет измерять практически любые переходные процессы.

Заключение

С помощью программного запуска, подтвержденного быстрой кривой осциллографа, доступной для всех пользователей синхронизирующего усилителя UHFLI, мы показали, как быстро определить добротность резонатора, не выполняя полную развертку частоты.Другие способы быстрого определения свойств резонатора будут рассмотрены в будущих блогах.

Почему для индуктора важна добротность?

Введение

Почему коэффициент добротности (коэффициент качества) может сказать нам, насколько близок настоящий индуктор к идеальному. Индукторы являются наиболее распространенными в любом преобразователе силовой электроники, сети фильтров и системе связи, где они часто используются в резонансных сетях. Часто можно подумать, что индукторы имеют чистую индуктивность, тогда как на самом деле они имеют некоторое сопротивление.Коэффициент добротности определяется как отношение реактивного сопротивления катушки к ее сопротивлению. Наиболее очевидная составляющая сопротивления в катушке индуктивности возникает из стандартного сопротивления постоянному току. Итак, какова реальная взаимосвязь между сопротивлением и добротностью? Какое значение имеет добротность?

Что такое добротность?

Каталог

---

Ⅰ Почему добротность важна для индуктора?

Соответствующая функциональная часть должна быть выбрана на основе технического паспорта производителя и карт продуктовой линейки после измерения значения индуктивности для выбранного приложения.Необходимо учитывать коэффициент качества индуктора вместе со значением индуктивности в некоторых приложениях, особенно для приложений на основе ВЧ.

Ⅱ Коэффициент добротности индуктора?

2.1 Не существует идеальных катушек индуктивности

На практике не может быть идеальной детали, как упоминалось ранее. Индукторы формируются путем наматывания катушек на сердечники, называемые различными магнитными материалами. Любое практическое значение индуктивности индуктора получается в зависимости от количества витков, проницаемости материала сердечника, плотности потока, площади сердечника и т. Д.Значение индуктивности можно регулировать в зависимости от приложенного тока, частоты сигнала, переменных старения, условий рабочей температуры и т. Д. При использовании этих катушек индуктивности в практических приложениях.
Но для широкого диапазона частот, данных и температурных параметров стабильная проектная спецификация требует согласованного вывода. Чтобы поддерживать точность вывода продукта, рассчитываются определенные критерии, обеспечивающие работу индуктора. Одним из таких параметров является коэффициент согласованности катушки или добротность катушки индуктивности.

2.2 Что такое Factor-Q?

Рисунок 1. Добротность катушек индуктивности

Катушка индуктивности может иметь значение индуктивности только в идеальной чистой катушке индуктивности. Однако, наряду с этим номинальным значением индуктивности, в функциональной катушке индуктивности также будут присутствовать постоянное и переменное сопротивление и паразитная емкость, что снизит эффективность индуктивности. Включая это паразитное сопротивление и значение емкости, показатели качества или добротность используются для измерения эффективности катушки индуктивности.Q-фактор — это параметр расчета согласованности, который определяет в реалистичном приложении «Качество индуктора» относительно его потерь и производительности. Давайте подробно исследуем это паразитное сопротивление и емкость.

• (DCR или RDC) Сопротивление постоянному току

Катушки, которые наматываются на материал магнитопровода во время изготовления индуктора, имеют некоторое внутреннее сопротивление, которое вместе с номинальным значением индуктивности вносит «сопротивление постоянному току». Разработчики могут получить эти данные сопротивления в столбце «DCR» или «RDC» в техническом описании производителя.Величина сопротивления катушки индуктивности постоянному току зависит от длины провода и шкалы проводов, используемой для фазы обмотки. Если требуемое значение индуктивности выше, необходимо намотать больше витков и использовать более длинный провод, что способствует повышению сопротивления постоянному току (Рисунок 1 дает подробную информацию о значениях сопротивления для разных размеров и длин проводов). В зависимости от рабочего тока производятся индукторы, и для указанных приложений используются катушки соответствующих размеров. Значения сопротивления также зависят от размера провода.Катушки большего диаметра дают более низкое сопротивление постоянному току, чем катушки меньшего диаметра, но частотно-зависимые параметры играют значительную роль в замене катушки большего диаметра на катушку меньшего диаметра.

Примечание. Как рассчитать сопротивление медного провода?
Инженеры часто спрашивают, как рассчитать сопротивление кабеля, есть очень простая формула, которая хорошо работает:

, где
R — сопротивление проводника в Ом
l — длина проводника в метрах
ρ — удельное электрическое сопротивление (также известное как удельное электрическое сопротивление) проводника.
A — площадь поперечного сечения, измеренная в квадратных миллиметрах
π — математическая константа
d — номинальный диаметр проволоки в миллиметрах

• Скин-эффект из-за сопротивления переменному току (Rac)

Поскольку устройство используется примерно выше диапазона частот 50 кГц, сопротивление переменного тока играет наиболее важную роль в увеличении сопротивления провода. «Кожный эффект» известен как этот эффект. Вместо того, чтобы проходить через всю область поперечного сечения проводника, когда сигналы более высокой частоты (более 50 кГц) передаются через проводники, ток будет проходить через поверхность проводов.Сопротивление увеличивается из-за неиспользования максимальной области катушки, и это значение сопротивления изменяется в зависимости от увеличения частоты.

• Потери на гистерезис сердечника из-за сопротивления переменному току (Rac)

Разница в плотности потока соответствует изменению магнитного (H) поля в идеальном сердечнике. Но из-за конструктивных особенностей могут быть небольшие отличия в функциональных ядрах. При применении нулевого поля H плотность потока не будет равна нулю из-за остаточного магнетизма, и плотность потока станет насыщенной после определенного поля H.Чтобы понизить остаточный магнетизм Br до нуля, необходимо ввести дополнительную репрессивную энергию в противоположном направлении. Этой же стратегии следует придерживаться и в отрицательном цикле, чтобы устройство могло работать между положительной и отрицательной областями кривой ЧД. В зависимости от применяемой частоты кривая BH и остаточный магнетизм часто различались, потеря гистерезиса увеличивается с ростом частоты. Потери на гистерезис будут применяться вместе с заданным значением индуктивности с точки зрения сопротивления переменного тока при формировании катушки индуктивности.

Кривая BH

• Сопротивление изоляции (Rd)

Для предотвращения внутренних коротких замыканий в основном материале и обмотках используется изоляция. Диэлектрические материалы, используемые в изоляционных материалах, имеют собственное сопротивление, добавляя ценное значение индуктивности к компоненту с потерями. Эта секция отвечает за ток утечки, а межпроводная емкость создается из-за диэлектрических материалов.

Вышеупомянутые значения сопротивления наряду с номинальными значениями индуктивности присутствуют в функциональной катушке индуктивности.За исключением номинальной индуктивности, общее значение сопротивления определяется следующим соотношением:

Коэффициент качества (Q-Factor) предоставляет информацию о соотношении между составляющими индуктивной реакции и резистором, который генерирует индуктивные потери во время его работы. Формула показателя качества приведена ниже:

Коэффициент Q также может быть выражен в терминологии отношения мощности. Как упоминалось ранее, из-за внешних параметров добавляются компоненты сопротивления с номинальной индуктивностью.Эти резисторы будут добавлять потери в катушку индуктивности, что снижает эффективность катушки индуктивности.

Основываясь на двух приведенных выше отношениях, мы можем указать, что если значения сопротивления постоянного, переменного тока и диэлектрика высокие, потери мощности также выше, а значение коэффициента добротности ниже. Это будет способствовать снижению результатов. Если значение Q высокое, потребитель может сделать вывод, что выбранная катушка индуктивности имеет более низкие уровни сопротивления переменного и постоянного тока и, таким образом, имеет низкие потери мощности по сравнению с катушкой индуктивности с более низким значением Q.Таким образом, коэффициент добротности может предоставить информацию об эффективности катушки индуктивности. Следовательно, чтобы получить от него оптимальный КПД, значение добротности индуктора должно быть высоким.

Ⅲ Какова роль Q-фактора в цепи?

Фактор Q играет доминирующую роль в запасе полосы пропускания фильтра в практических схемах фильтра. Данные, передаваемые с узкой полосой пропускания для приложений с узким спектром радиочастот, таких как система связи общественной безопасности, полицейские беспроводные сети связи, и фильтры, необходимые для этих приложений, потребуют более узкой полосы пропускания, и фильтр должен иметь возможность ослаблять сигналы за пределами диапазона полосы пропускания. насколько это возможно.

Для любых других приложений требуется большая полоса пропускания, и фильтр может пропускать больше частотных сигналов. Отклик фильтра для различных значений Q-фактора показан на рисунке ниже. Катушка индуктивности с более высоким коэффициентом полезного действия, отображаемая красным цветом, дает более высокий коэффициент усиления для очень узкой полосы пропускания. Таким образом, для более широкой интересующей частоты фильтр имеет хорошую эффективность фильтрации, а все другие частоты сигнала ослабляются. Меньший коэффициент усиления по напряжению с улучшенной полосой пропускания дает катушка индуктивности с низкой добротностью, показанная оранжевым цветом.Таким образом, проектировщик должен выбрать оптимальные значения Q-фактора на основе технических характеристик и критериев производительности.

Часто задаваемые вопросы о Q Factor Inductor

1. Как определить добротность катушки индуктивности?
Добротность катушки индуктивности Q по определению равна = wL / R, где w — частота, R — сопротивление катушки индуктивности, а L — ее индуктивность. Интегральные катушки индуктивности имеют сложную распределенную эквивалентную схему, имеющую не только собственное сопротивление, но и паразитную емкость.

2. Как рассчитывается добротность?
Добротность pMUT может быть определена реальной частью частотного спектра импеданса, которая определяется как Q = fr / Δf, где резонансная частота fr — это частота, на которой действительная часть импеданса достигает своего максимума, Δf — ширина пика на его половине высоты, так называемая полоса пропускания 3 дБ.

3. Как снизить добротность?
Самый простой способ снизить добротность — это установить более короткий каркас.Есть много хороших недорогих BB с квадратным конусом, доступных разной длины. Вы можете снять шатуны с вашего нынешнего BB, измерить их, а затем заказать более короткий BB.

4. Имеет ли значение добротность?
Более высокий коэффициент добротности (более широкий протектор) будет означать меньший зазор при повороте (при педалировании) при той же высоте каретки и длине шатуна. Меньший коэффициент добротности (более узкий протектор) желателен на лежачих велосипедах с обтекаемой формой, потому что в этом случае обтекатель также может быть уже, а значит, меньше и легче.

5. Что означает коэффициент добротности? Добротность

В физике и технике добротность или добротность — это безразмерный параметр, который описывает, насколько слабозатухает осциллятор или резонатор. … Фактор добротности альтернативно определяется как отношение центральной частоты резонатора к его ширине полосы при воздействии осциллирующей движущей силы.

Альтернативные модели

Деталь	Сравнить	Производителей	Категория	Описание
Производитель.Часть #: 2N3700	Сравнить: Текущая часть	Производитель: ST Microelectronics	Категория: БЮЦ	Описание: Trans GP BJT NPN 80V 1A 0.Сумка TO-18, 5 Вт (1/2 Вт), 3 контакта,
Производитель № детали: JANTX2N3700	Сравнить: 2N3700 VS JANTX2N3700	Производитель: Microsemi	Категория: БЮЦ	Описание: Trans GP BJT NPN 80V 1A 3Pin TO-18
Производитель.Номер детали: JANTXV2N3700	Сравнить: 2N3700 VS JANTXV2N3700	Производитель: Microsemi	Категория: БЮЦ	Описание: Кремниевый транзистор низкой мощности NPN со сквозным отверстием, 80 В, 1 А, серия JANTXV — TO-18
Производитель.Часть #: 2N3700	Сравнить: 2N3700 VS 2N3700	Производитель: Multicomp	Категория: БЮЦ	Описание: MULTICOMP 2N3700 Биполярный (BJT) одиночный транзистор, NPN, 80 В, 400 МГц, 0.5 Вт (1/2 Вт), 1 А, 300 чFE

422 миллиона планарный интегрированный всеволноводный резонатор с собственной добротностью с шириной линии ниже МГц

1.

Kessler, T. et al. Лазер с шириной линии менее 40 мГц на основе кремниевого монокристаллического оптического резонатора. Нац. Фотоника 6 , 687–692 (2012).

ADS CAS Статья Google ученый

2.

Gundavarapu, S. et al. Интегрированный фотонный лазер Бриллюэна с субгерцовой основной шириной линии. Нац. Фотоника 13 , 60–67 (2018).

ADS Статья CAS Google ученый

3.

Zhang, W. et al. Фотонно-атомный лазер со сверхузкой шириной линии. Laser Photonics Ред. 14 , 13 (2020).

ADS CAS Статья Google ученый

4.

Del’Haye, P. et al. Генерация гребенки оптических частот из монолитного микрорезонатора. Природа 450 , 1214–1217 (2007).

ADS PubMed Статья CAS PubMed Central Google ученый

5.

Киппенберг, Т. Дж., Гаэта, А. Л., Липсон, М., Городецкий, М. Л. Диссипативные солитоны Керра в оптических микрорезонаторах. Наука 361 , eaan8083 (2018).

PubMed Статья CAS PubMed Central Google ученый

6.

Карлсон Д. Р. и др. Саморегулирующиеся частотные гребенки с использованием высокоэффективных волноводов из нитрида кремния. Опт. Lett. 42 , 2314–2317 (2017).

ADS CAS PubMed Статья PubMed Central Google ученый

7.

Sanders, G.A. et al. В Волоконно-оптические датчики и приложения XIII . (ред. Эрик У., Гэри П. и Ду Х. Х.) Proceedings of the SPIE, Vol. 9852, https://doi.org/10.1117/12.2244881 (2016).

8.

Ладлоу, А.Д., Бойд, М.М., Йе, Дж., Пейк, Э. и Шмидт, П.О. Оптические атомные часы. Ред. Мод. Phys. 87 , 637–701 (2015).

ADS CAS Статья Google ученый

9.

Silverstone, J. W. et al. Внутренняя квантовая интерференция между кремниевыми источниками пар фотонов. Нац. Фотоника 8 , 104–108 (2014).

ADS CAS Статья Google ученый

10.

Silverstone, J. W. et al. Запутанность кубитов между источниками пар фотонов кольцевого резонатора на кремниевом кристалле. Нац. Commun. 6 , 1–7 (2015).

Артикул CAS Google ученый

11.

Paesani, S. et al. Генерация и выборка квантовых состояний света в кремниевом чипе. Нац. Phys. 15 , 925–929 (2019).

CAS Статья Google ученый

12.

Орие, А. и Диаманти, Э. Последние достижения в области интегрированных квантовых коммуникаций. J. Opt. 18 , 083002 (2016).

ADS Статья CAS Google ученый

13.

Zhang, G. et al. Интегрированная платформа кремниевого фотонного чипа для непрерывного распределения квантовых ключей. Нац. Фотоника 13 , 839–842 (2019).

ADS CAS Статья Google ученый

14.

Хирата, С., Акацука, Т., Ohtake, Y. & Morinaga, A. Диодный лазер с субгерцовой шириной линии, стабилизированный в оптическом резонаторе со сверхмалым дрейфом и высокой точностью. заявл. Phys. Экспресс 7 , 022705 (2014).

ADS Статья CAS Google ученый

15.

Армани Д. К., Киппенберг Т. Дж., Спиллейн С. М. и Вахала К. Дж. Микрополость тороида сверхвысокой добротности на кристалле. Природа 421 , 925–928 (2003).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

16.

Папп, С. Б. и Диддамс, С. А. Спектральные и временные характеристики гребенки оптических частот из плавленого кварца и микрорезонатора. Phys. Ред. A 84 , 053833 (2011).

ADS Статья CAS Google ученый

17.

Lee, H. et al. Химически травленный клиновой резонатор сверхвысокой добротности на кремниевом кристалле. Нац. Фотоника 6 , 369–373 (2012).

ADS CAS Статья Google ученый

18.

Грудинин И.С., Ильченко В.С., Малеки Л. Сверхвысокая оптическая добротность кристаллических резонаторов в линейном режиме. Phys. Ред. A 74 , 063806 (2006).

ADS Статья CAS Google ученый

19.

Грудинин И.С., Мацко А.Б., Малеки Л. О фундаментальных пределах добротности кристаллических диэлектрических резонаторов. Опт. Экспресс 15 , 3390–3395 (2007).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

20.

Савченков А.А., Мацко А.Б., Ильченко В.С., Малеки Л. Оптические резонаторы с точностью до десяти миллионов. Опт. Экспресс 15 , 6768–6773 (2007).

ADS PubMed Статья Google ученый

21.

Pfeiffer, M.H.P. et al. Photonic Damascene процесс для интегрированной нелинейной фотоники на основе высокодобротного микрорезонатора. Optica 3 , 20–25 (2016).

ADS CAS Статья Google ученый

22.

Блюменталь, Д. Дж., Хейдеман, Р., Гейзебрук, Д., Лейнсе, А., Ролоффцен, К. Нитрид кремния в кремниевой фотонике. Proc. IEEE 106 , 2209–2231 (2018).

CAS Статья Google ученый

23.

Марпаунг, Д., Яо, Дж.И Кэпмани, Дж. Интегрированная микроволновая фотоника. Нац. Фотоника 13 , 80–90 (2019).

ADS CAS Статья Google ученый

24.

Huang, G. et al. Терморефрактивный шум в микрорезонаторах из нитрида кремния. Phys. Ред. A 99 , 061801 (2019).

ADS CAS Статья Google ученый

25.

Ли, Х.и другие. Спиральные резонаторы для встроенной стабилизации частоты лазера. Нац. Commun. 4 , 2468 (2013).

ADS PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

26.

Jin, W. et al. Полупроводниковые лазеры с шириной линии в герцах с использованием сверхвысокодобротных микрорезонаторов КМОП. Препринт на https://arxiv.org/abs/2009.07390 (2021 г.).

27.

Yang, K. Y. et al. Мостовые устройства сверхвысокой добротности и фотонные схемы. Нац. Фотоника 12 , 297–302 (2018).

ADS CAS Статья Google ученый

28.

Wu, L. et al. Коэффициент добротности встроенных микрорезонаторов превышает один миллиард. Опт. Lett. 45 , 5129 (2020).

ADS PubMed Статья Google ученый

29.

Bauters, J. F. et al. Волноводы Si ₃ N ₄ со сверхнизкими потерями и высоким соотношением сторон. Опт. Экспресс 19 , 3163 (2011).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

30.

Bauters, J. F. et al. Плоские волноводы с потерями на распространение менее 0,1 дБ / м, изготовленные с помощью межфланцевого соединения. Опт. Экспресс 19 , 24090 (2011).

ADS CAS PubMed Статья PubMed Central Google ученый

31.

Ji, X. et al. Встроенные резонаторы со сверхнизкими потерями и параметрическим порогом генерации менее милливатт. Оптика 4 , 619 (2017).

ADS Статья Google ученый

32.

Блюменталь Д. Дж. Фотонная интеграция для УФ-ИК-приложений. APL Photonics 5 , 020903 (2020).

ADS CAS Статья Google ученый

33.

Liu, J. et al. Производство высокопроизводительных полупроводниковых фотонных схем из нитрида кремния со сверхмалыми потерями и дисперсионной инженерией. Препринт на https://arxiv.org/abs/2005.13949 (2020).

34.

Rousseau, I. et al. Оптическое поглощение и кислородная пассивация поверхностных состояний в фотонных устройствах с III нитридом. J. Appl. Phys . 123 , 113103 (2018).

ADS Статья CAS Google ученый

35.

Охаши М., Шираки К. и Таджима К. Свойство оптических потерь в одномодовых волокнах на основе диоксида кремния. J. Light. Technol. 10 , 539–543 (1992).

ADS CAS Статья Google ученый

36.

Saito, K. et al. Предел потерь на рэлеевское рассеяние в кварцевом волокне. заявл. Phys. Lett. 83 , 5175–5177 (2003).

ADS CAS Статья Google ученый

37.

Городецкий М. Л., Прямиков А. Д., Ильченко В. С. Рэлеевское рассеяние в высокодобротных микросферах. J. Opt. Soc. Являюсь. 17 , 1051–1057 (2000).

ADS CAS Статья Google ученый

38.

Борселли М., Джонсон Т. Дж. И Пейнтер О. За пределом рэлеевского рассеяния в кремниевых микродисках с высокой добротностью: теория и эксперимент. Опт. Экспресс 13 , 1515 (2005).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

39.

Pfeiffer, M.H.P. et al. Сверхгладкие волноводы из нитрида кремния на основе дамасского процесса оплавления: изготовление и причины потерь. Оптика 5 , 884 (2018).

ADS CAS Статья Google ученый

40.

Haverlag, M., Vender, D. & Oehrlein, G. S. Эллипсометрическое исследование повреждения поверхности кремния при электронно-циклотронном плазменном травлении с использованием CF ₄ и SF ₆ . заявл. Phys. Lett. 61 , 2875–2877 (1992).

ADS CAS Статья Google ученый

41.

Lerber, Tvon & Sigrist, M. W. Принцип «полость-кольцо вниз» для волоконно-оптических резонаторов: экспериментальная реализация потерь на изгибе и измерения затухающего поля. заявл. Опт. 41 , 3567–3575 (2002).

ADS Статья Google ученый

42.

Wang, Y. et al. Расщепление мод, обнаруженное интерференцией Фано. Photonics Res. 7 , 647–651 (2019).

CAS Статья Google ученый

43.

He, L., Özdemir, Ş. К., Чжу, Дж. И Ян, Л. Сверхчувствительное обнаружение расщепления мод в активных оптических микрополостях. Phys. Ред. A 82 , 053810 (2010).

ADS Статья CAS Google ученый

44.

Zhu, J. et al. Встроенное обнаружение одиночных наночастиц и определение размера путем разделения мод в сверхвысокодобротном микрорезонаторе. Нац. Фотоника 4 , 46–49 (2010).

ADS CAS Статья Google ученый

45.

Киппенберг, Т. Дж. Определение размеров частиц путем расщепления мод. Нац. Фотоника 4 , 9–10 (2010).

ADS CAS Статья Google ученый

46.

Li, A. et al. Обратное рассеяние в кремниевых микрокольцевых резонаторах: количественный анализ. Laser Photonics Ред. 10 , 420–431 (2016).

ADS CAS Статья Google ученый

47.

Борселли М., Сринивасан К., Барклай П. Э. и Пейнтер О. Рэлеевское рассеяние, связь мод и оптические потери в кремниевых микродисках. заявл. Phys. Lett. 85 , 3693–3695 (2004).

ADS CAS Статья Google ученый

48.

Пакетт М., Бозе Д., Нельсон К. и Блюменталь Д. Дж. В CLEO: Наука и инновации SM4O – 1 (Оптическое общество Америки, 2019). http://proxy.osapublishing.org/conference.cfm?meetingid=124&yr=2019.

49.

Campanella, C.E. et al. Измерение локальных деформаций с помощью кольцевых полостей волоконной брэгговской решетки. Опт. Экспресс 21 , 29435 (2013).

ADS CAS PubMed Статья PubMed Central Google ученый

50.

Yi, X. et al. Расщепление мод, индуцированное множественными рэлеевскими рассеивателями, в высокодобротном микрорезонаторе с модой шепчущей галереи. Phys. Ред. A 83 , 023803 (2011).

ADS Статья CAS Google ученый

51.

Zhu, J., Özdemir, Ş. К., Хе, Л. и Янг, Л. Управляемая манипуляция расщеплением мод в оптическом микрорезонаторе двумя рэлеевскими рассеивателями. Опт. Экспресс 18 , 23535 (2010).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

52.

Бэр-Джонс, Т., Хохберг, М. и Шерер, А. Фотодетектирование в кремнии за пределами зоны с поверхностными состояниями. Опт. Экспресс 16 , 1659 (2008).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

53.

Моричетти, Ф., Кансамилла, А. и Меллони, А.Статистика обратного рассеяния в оптических волноводах. Опт. Lett. 35 , 1777 (2010).

ADS PubMed Статья Google ученый

54.

Bogaerts, W. et al. Кремниевые микрокольцевые резонаторы. Laser Photonics Rev. 6 , 47–73 (2012).

ADS CAS Статья Google ученый

55.

Бехунин Р.О., Оттерстрем Н.Т., Ракич, П. Т., Гундаварапу, С., Блюменталь, Д. Дж. Динамика фундаментального шума в лазерах Бриллюэна каскадного порядка. Phys. Ред. A 98 , 023832 (2018).

ADS CAS Статья Google ученый

56.

Xiang, C. et al. Эффекты нелинейных потерь в кольцевых резонаторах из высокодобного кремния для гетерогенно-интегрированных перестраиваемых лазеров с узкой шириной линии III-V / Si. Опт. Экспресс 28 , 19926 (2020).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

57.

Кармон Т., Янг Л. и Вахала К. Дж. Динамическое тепловое поведение и термическая самостабильность микрополостей. Опт. Экспресс 12 , 4742–4750 (2004).

ADS PubMed Статья PubMed Central Google ученый

58.

Генри К. Теория ширины линии полупроводниковых лазеров. IEEE J. Quantum Electron 18 , 259–264 (1982).

ADS Статья Google ученый

59.

Мурадян А. Ширина лазерной линии. Phys. Сегодня 38 , 42 (1985).

ADS CAS Статья Google ученый

60.

Ли, Дж., Ли, Х., Чен, Т. и Вахала, К. Дж. Характеристика высококогерентного лазера с микрорезонаторами Бриллюэна на кремнии. Опт. Экспресс 20 , 20170–20180 (2012).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

61.

Drever, R. W. P. et al. Стабилизация фазы и частоты лазера с помощью оптического резонатора. заявл. Phys. B 31 , 97–105 (1983).

ADS Статья Google ученый

62.

Блэк, Э. Д. Введение в стабилизацию частоты лазера Паунда – Древер – Холла. г. J. Phys. 69 , 79–87 (2000).

ADS Статья Google ученый

63.

Доменико, Г. Д., Шилт, С. и Томанн, П. Простой подход к соотношению между частотным шумом лазера и формой лазерной линии. заявл. Опт. 49 , 4801–4807 (2010).

ADS PubMed Статья Google ученый

64.

Zhao, Q.и другие. Волноводы из нитрида кремния D-образной формы с низкими потерями, использующие процесс изготовления с отрывом от диэлектрика. В 2020 Конференция по лазерам и электрооптике (CLEO) 1-2 (2020).

65.

Аллан Д. У. Время и частота (во временной области) характеризация, оценка и прогнозирование прецизионных часов и генераторов. IEEE Trans. Ультразвуковой. Сегнетоэлектр. Freq. Контроль 34 , 647–654 (1987).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

66.

Qiu, F., Spring, A. M. & Yokoyama, S. Атермический и высокодобротный гибрид TiO ₂ — Si ₃ N ₄ кольцевой резонатор с использованием технологии изготовления без травления. ACS Photonics 2 , 405–409 (2015).

CAS Статья Google ученый

67.

Wu, C.-L. и другие. Пятиокись тантала (Ta ₂ O ₅ ) на основе атермического микрокольцевого резонатора.