Назначение, классификация и структурная схема измерительных генераторов
Измерительный генератор – это источник электрических колебаний, параметры которого заранее известны, предназначенный для настройки, исследования, а также проверки функционирования электрических устройств и цепей.
Существует восемь основных подгрупп измерительных генераторов (Г1…Г8): установки для проверки измерительных генераторов, генераторы шумовых сигналов, генераторы низкой частоты, высокочастотные генераторы, импульсные генераторы, генераторы сигналов специальной формы и генераторы качающейся частоты.
Сами генераторы классифицируются по следующим признакам:
- Форма входного напряжения. Согласно данному признаку генераторы делятся на генераторы импульсных, синусоидальных сигналов, а также сигналов в виде шума и сигналов специальной формы.
- Диапазон частот. Согласно данному признаку генераторы делятся на инфракрасночастотные (до 20 герц), низкочастотные (от 20 герц до 300 килогерц), высокочастотные (от 0,1 до 100 мегагерц) и сверхвысокочастотные. (до 40 гигагерц).
- Вид модуляции. Согласно данному признаку генераторы делятся на генераторы фазовой, амплитудной, частотной и комбинированной модуляции.
Как правило в процессе измерений используется генератор гармонических колебаний или импульсных сигналов прямоугольной формы. Гармонические сигнал является универсальным, потому что сигнал любой сложности включается в себя набор гармонических составляющих. В измерительных технологиях измерительные генераторы предназначены для имитации рабочих сигналов, в качестве вспомогательных устройств в процессе измерений и питания измерительных цепей при испытаниях и настройке радиоэлектронной, электронно-вычислительной и измерительной аппаратуры и устройств автоматики. Пример структурной схемы измерительного генератора изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Структурная схема измерительного генератора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 - задающий генератор; 2 - источник питания; 3 - преобразователь; 4 - выходное устройство; 5 - измерительное устройство.
Задающий генератор является главным функциональным узлом, который определяет форму и частоту генерируемого сигнала. В зависимости от назначения измерительного генератора задающий может быть генератором шума, синусоидальных колебаний, периодической последовательности импульсов. Преобразователь, в зависимости от функций выполняемых измерительным генератором, может увеличивать уровень сигнала или придавать сигналу определенную форму. Выходным устройством регулируется уровень выходного сигнала и изменяется его выходное сопротивление. В состав данного устройства могут входить повторитель, согласующий трансформатор или аттенюатор.
Аттенюатор – это электронное устройство, уменьшающее мощность или амплитуду сигнала без значительного изменения его формы.
Аттенюаторы измерительных генераторов калибруются в децибелах, а общий коэффициент ослабления сигнала представляет собой сумму ослабления всех включенных звеньев. Одному децибелу соответствует напряжение 0,775 вольт.
Процедура, которая заключается в контролировании параметров измерительного сигнала называется поверкой. Результат поверки - аттестация устройства на его соответствие паспортному классу точности. Погрешность измерительного оборудования при поверке не должна быть выше, чем 0,1…0,3 от максимально допустимой погрешности контролируемого параметра.
Основные параметры, метрологические характеристики измерительных генераторов и требования к ним
Основные параметры измерительных сигналов можно разделить на две группы: частотные параметры и параметры выходного напряжения. Параметрами первой группы характеризуются стабильность и точность установки частоты, а также диапазон генерируемых колебаний. Параметрами выходного напряжения определяется опорное напряжение - напряжение на выходе аттенюатора; сопротивление нагрузки, стабильность и уровень точности выходного напряжения, а также пределы ступенчатого или плавного изменения выходного напряжения. К основным метрологическим характеристикам измерительного генератора относятся пределы искажения формы сигнала, диапазон и пределы частот, погрешность установки, диапазон и пределы уровней воспроизводимых сигналов, нестабильность частоты, погрешность установки частоты.
Основные требования к измерительным генераторам предъявляются к:
- экранировке измерительного генератора.
- ширине диапазона частот.
- минимальному воздействию выходных параметров измерительного генератора.
- уровню точности установки частоты.
- пределам изменения выходной мощности.
- сохранению установленной формы выходного напряжения.
- стабильности установки частоты.
- стабильности основных параметров во времени.
