Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634699)
Контекстум
.

Метрология и радиоизмерения (250,00 руб.)

0   0
АвторыЛютиков И. В., Фомин А. Н., Леусенко В. А., Викторов Д. С., Филонов А. А., Лященко Л. И., Копылов В. А., Викторов Д. С.
ИздательствоСиб. федер. ун-т
Страниц509
ID664650
АннотацияВ учебнике изложены основы теории погрешностей, методы измерения радиотехнических величин, принципы построения и правила применения наиболее распространенных радиоизмерительных средств измерений.
Кем рекомендованоВУНЦ ВВС ВВА в качестве учебника для обучения курсантов военных учебных центров, обучающихся по укрупненной группе подготовки специалистов 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи»; 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы»; 11.05.02 «Специальные радиотехнические системы»
Кому рекомендованоУчебник предназначен для студентов вузов, обучающихся по укрупненной группе подготовки специалистов 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи»; 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы»; 11.05.02 «Специальные радиотехнические системы», а также может быть полезен инженерно-техническому составу, интересующемуся методами и средствами измерений.
ISBN978-5-7638-3477-2
УДК621.396.96:006.91(07)
ББК30.10я73
Метрология и радиоизмерения : учебник / И.В. Лютиков, А.Н. Фомин, В.А. Леусенко, Д.С. Викторов, А.А. Филонов, Л.И. Лященко, В.А. Копылов; ред. Д.С. Викторов .— Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2016 .— 509 с. : ил. — ISBN 978-5-7638-3477-2 .— URL: https://rucont.ru/efd/664650 (дата обращения: 24.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Метрология_и_радиоизмерения.pdf
Стр.2
Стр.3
Стр.501
Стр.502
Стр.503
Стр.504
Стр.505
Стр.506
Стр.507
Стр.508
Метрология_и_радиоизмерения.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет 60-летию Военной академии Воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова посвящается МЕТРОЛОГИЯ И РАДИОИЗМЕРЕНИЯ Допущено ВУНЦ ВВС ВВА в качестве учебника для обучения курсантов военных учебных центров, обучающихся по укрупненной группе подготовки специалистов 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи»; 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы»; 11.05.02 «Специальные радиотехнические системы», рег. номер 015 от 08.11.2016 г. Под общей редакцией доктора технических наук Д.С. Викторова Красноярск СФУ 2016
Стр.2
УДК 621.396.96:006.91(07) ББК 30.10я73 М546 Авторы: И.В. Лютиков, А.Н. Фомин, В.А. Леусенко, Д.С. Викторов, А.А. Филонов, Л.И. Лященко, В.А. Копылов М546 Метрология и радиоизмерения : учебник / И.В. Лютиков, А.Н. Фомин, В.А. Леусенко [и др.] ; под общ. ред. Д.С. Викторова. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2016. – 508 с. ISBN 978-5-7638-3477-2 В учебнике изложены основы теории погрешностей, методы измерения радиотехнических величин, принципы построения и правила применения наиболее распространенных радиоизмерительных средств измерений. Учебник предназначен для студентов вузов, обучающихся по укрупненной группе подготовки специалистов 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи»; 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы»; 11.05.02 «Специальные радиотехнические системы», а также может быть полезен инженерно-техническому составу, интересующемуся методами и средствами измерений. Электронный вариант издания см.: http://catalog.sfu-kras.ru УДК 621.396.96:006.91(07) ББК 30.10я73 ISBN 978-5-7638-3477-2 © Сибирский федеральный университет, 2016
Стр.3
Оглавление ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ......................................................................................... 3 РАЗДЕЛ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ ............ 4 Глава 1. Основы обеспечения единства измерений ............................. 4 1.1. История развития метрологии .............................................................. 4 1.2. Роль отечественных учёных в развитии метрологии ......................... 9 1.3. Понятие об измерении ........................................................................... 13 1.4. Связь измерений с познанием окружающего объективного мира ... 15 1.5. Определение измерения ........................................................................ 20 1.6. Роль измерений в науке и технике ....................................................... 26 1.7. Понятие метрологического обеспечения ............................................ 30 1.8. Система обеспечения единства измерений ......................................... 31 1.9. Структура и функции государственной метрологической службы и метрологических служб организаций ............................................... 37 1.10. Государственная поверочная служба ................................................. 41 1.11. Средства измерений. Классификация средств измерений ............... 44 1.12. Обобщённая классификация радиоизмерительных приборов. Система обозначений радиоизмерительных приборов ...................... 50 1.13. Общие характеристики измерительных приборов ........................... 57 1.14. Проблемы радиоизмерительной техники .......................................... 65 Контрольные вопросы .................................................................................. 70 Глава 2. Основы теории погрешностей .................................................. 71 2.1. Погрешности измерений ....................................................................... 71 2.1.1. Понятие погрешности измерений ............................................. 71 2.1.2. Классификация погрешностей .................................................. 72 2.2. Статистическая теория погрешностей измерения .............................. 79 2.2.1. Методы описания погрешностей. Законы распределения ...... 79 2.2.1.1. Нормальный закон распределения ............................... 80 2.2.1.2. Равномерный закон распределения ............................. 83 2.2.1.3. Распределение Стьюдента ............................................ 84 2.2.2. Среднеквадратичная погрешность ............................................ 85 2.2.3. Среднеквадратические погрешности среднеарифметического значения результата измерения ...... 86 2.2.4. Оценка, соответствующая центру рассеяния ........................... 86 2.2.5. Медианная оценка ....................................................................... 88 2.2.6. Эффективные оценки истинного значения измеряемой величины для различных законов распределения погрешности ................................................................................ 89 500
Стр.501
Оглавление 2.2.6.1. Оценка истинного значения измеряемой величины при нормальном законе распределения погрешностей .......... 89 2.2.6.2. Эффективная оценка истинного значения измеряемой величины при распределениях, отличающихся от нормального ............................................................................ 94 2.2.7. Оценка среднеквадратической погрешности ........................... 95 2.2.8. Доверительная погрешность ...................................................... 98 2.2.9. Оценка погрешности при малом числе измерений ................. 101 2.2.10. Обнаружение промахов ............................................................ 102 2.2.11. Критерий Романовского ........................................................... 106 2.2.12. Статистическая обработка результатов многократных измерений ......................................................... 106 2.2.13. Обработка неравноточных измерений .................................... 107 2.2.13.1. Проверка гипотезы о неравноточности результатов наблюдений ............................................................ 108 2.2.13.2. Анализ однородности средних арифметических значений ......................................................... 108 2.2.13.3. Проверка однородности дисперсий ........................... 109 2.2.13.4. Определение доверительного интервала оценок среднеквадратичного отклонения ............................................. 113 2.2.14. Определение законов распределения. Критерии согласия ... 114 2.2.14.1. Критерий Пирсона ....................................................... 114 2.2.14.2. Проверка нормальности распределения по составному критерию d ........................................................ 119 2.2.14.3. Критерий Колмогорова ............................................... 121 2.2.15. Погрешности косвенных измерений ....................................... 123 2.2.15.1. Систематические погрешности косвенных измерений ................................................................. 123 2.2.15.2. Систематические погрешности косвенных измерений ................................................................. 124 2.2.15.3. Суммирование составляющих погрешности измерения ..................................................................................... 127 2.2.16. Вычисление погрешности косвенных измерений методом статистического моделирования ............................................... 130 2.3. Представление результатов измерений по ГОСТ 8011–72 ................ 132 Контрольные вопросы .................................................................................. 137 РАЗДЕЛ 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА ......................................... 138 Глава 3. Электромеханические измерительные преобразователи. Принципы построения ............................................................... 138 3.1. Общие сведения об электромеханических преобразователях ........... 138 501
Стр.502
Оглавление 3.2. Магнитоэлектрические измерительные преобразователи. Области применения .............................................................................. 142 3.3. Электромагнитные измерительные преобразователи. Области применения .............................................................................. 146 3.4. Электродинамические измерительные преобразователи. Области применения .............................................................................. 148 3.5. Электростатические измерительные преобразователи. Области применения .............................................................................. 150 3.6. Логометрические преобразователи ...................................................... 154 3.7. Расширение пределов измерения тока и напряжения ........................ 155 3.8. Метрологические характеристики электромеханических преобразователей ................................................................................... 159 Контрольные вопросы .................................................................................. 162 Глава 4. Измерение напряжений ............................................................. 163 4.1. Значения измеряемых напряжений: амплитудное, среднее, среднеквадратическое, средневыпрямленное ..................................... 163 4.2. Стрелочные вольтметры ........................................................................ 164 4.2.1. Классификация, структурная схема. Основные узлы ............. 164 4.2.2. Преобразователи электронных вольтметров ........................... 167 4.2.2.1. Пиковый детектор .......................................................... 167 4.2.2.2. Детектор средневыпрямленного значения .................. 170 4.2.2.3. Квадратичный детектор ................................................ 172 4.2.3. Термоэлектрические преобразователи ..................................... 173 4.2.4. Усилители .................................................................................... 175 4.2.5. Зависимость показаний вольтметров от формы измеряемого напряжения ........................................................... 178 4.2.6. Погрешности стрелочных вольтметров на низких и высоких частотах ..................................................................... 180 4.3. Цифровые вольтметры .......................................................................... 183 4.3.1. Классификация цифровых вольтметров постоянного напряжения .................................................................................. 183 4.3.2. Цифровые вольтметры с временным преобразованием ......... 184 4.3.3. Интегрирующие цифровые вольтметры .................................. 189 4.3.4. Цифровые вольтметры с частотным преобразованием ........... 192 4.3.5. Принципы построения цифровых вольтметров с весовым усреднением .............................................................. 194 4.3.6. Цифровые вольтметры уравновешивающего преобразования ........................................................................... 200 4.4. Особенности цифровых вольтметров переменного напряжения ..... 203 4.5. Погрешности цифровых вольтметров ................................................. 206 Контрольные вопросы .................................................................................. 209 502
Стр.503
Оглавление Глава 5. Измерение временных интервалов ......................................... 210 5.1. Общие сведения об измерении временны́ х интервалов ..................... 210 5.2. Цифровое измерение временны́ х интервалов ..................................... 211 5.2.1. Структурная схема цифрового измерителя временны́ х интервалов ................................................................................... 211 5.2.2. Погрешности цифрового метода измерения временны́ х интервалов ................................................................................... 213 5.2.3. Методы уменьшения погрешности дискретности ................... 216 5.2.3.1. Метод статистического усреднения ............................. 217 5.2.3.2. Метод корреляционного усреднения ........................... 218 5.2.3.3. Метод рандомизации ..................................................... 219 5.3. Метод задержанных совпадений .......................................................... 223 5.4. Метод преобразования время – амплитуда ......................................... 224 5.5. Метод преобразования масштаба времени ......................................... 226 5.6. Нониусный метод измерения временны́ х интервалов ....................... 227 Контрольные вопросы .................................................................................. 229 Глава 6. Измерение частоты ..................................................................... 231 6.1. Определение мгновенной и средней частоты ..................................... 231 6.2. Классификация методов измерения частоты ...................................... 232 6.2.1. Метод заряда – разряда ёмкости ................................................ 232 6.2.2. Резонансный метод ..................................................................... 234 6.2.3. Метод нулевых биений ............................................................... 237 6.2.4. Методы сравнения ....................................................................... 240 6.2.4.1. Гетеродинный метод измерения частоты .................... 240 6.2.4.2. Осциллографические методы измерения частоты сигналов ......................................................................... 242 6.2.5. Оптимальный алгоритм цифрового измерения частоты ......... 244 6.2.6. Метод дискретного счёта (цифровое измерение частоты) ..... 244 6.2.7. Структурная схема частотомера. Погрешности измерения. Возможности цифрового частотомера ..................................... 245 6.2.8. Новые идеи повышения точности цифрового измерения частоты ...................................................................... 253 6.2.9. Измерение нестабильности частоты ......................................... 255 6.2.10. Особенности применения микропроцессоров в цифровых измерителях частоты ................................................................ 257 Контрольные вопросы .................................................................................. 266 Глава 7. Измерение фазового сдвига....................................................... 267 7.1. Общие сведения об измерении фазового сдвига ................................ 267 7.2. Классификация методов измерения фазового сдвига ........................ 268 7.3. Аналоговые фазометры ......................................................................... 268 503
Стр.504
Оглавление 7.3.1. Обобщённая структурная схема аналогового фазометра ....... 268 7.3.2. Осциллографические методы измерения фазы ........................ 270 7.3.3. Компенсационные фазометры ................................................... 274 7.3.4. Стрелочные фазометры .............................................................. 276 7.4. Цифровые фазометры ............................................................................ 278 7.4.1. Общие сведения о цифровых фазометрах ................................ 278 7.4.2. Цифровые фазометры с преобразованием фазовый сдвиг – напряжение ..................................................... 279 7.4.3. Цифровые фазометры компенсационные ................................. 280 7.4.4. Ортогональные цифровые фазометры ...................................... 283 7.5. Фазометры с преобразованием частоты .............................................. 286 7.5.1. Гетеродинные фазометры ........................................................... 286 7.5.2. Стробоскопические фазометры ................................................. 287 7.6. Особенности применения микропроцессоров в цифровых фазометрах ........................................................................ 288 7.7. Характеристики современных фазометров ......................................... 290 Контрольные вопросы .................................................................................. 294 Глава 8. Измерение спектров.................................................................... 295 8.1. Общие сведения об измерении спектра ............................................... 295 8.2. Методы измерения спектров ................................................................. 296 8.3. Структурные схемы анализаторов ....................................................... 298 8.3.1. Анализаторы спектра параллельного действия ....................... 298 8.3.2. Анализаторы спектра последовательного действия ................ 300 8.3.3. Цифровые анализаторы спектра ................................................ 304 8.4. Основные характеристики анализаторов ............................................ 306 Контрольные вопросы .................................................................................. 311 Глава 9. Электронно-лучевые осциллографы ...................................... 312 9.1. Назначение и классификация электронно-лучевых осциллографов. Области применения.................................................. 312 9.2. Обобщённая структурная схема осциллографа .................................. 314 9.3. Виды развёрток. Параметры развёртывающих напряжений ............. 318 9.3.1. Линейная непрерывная развёртка ............................................. 318 9.3.2. Линейная ждущая развёртка ...................................................... 319 9.3.3. Синусоидальная развёртка ......................................................... 321 9.3.4. Круговая развёртка ...................................................................... 322 9.3.5. Спиральная развёртка ................................................................. 323 9.4. Многоканальные и многолучевые осциллографы .............................. 324 9.5. Особенности построения осциллографов для наблюдения наносекундных импульсов и сигналов диапазона СВЧ ..................... 326 9.6. Скоростные осциллографы ................................................................... 327 504
Стр.505
Оглавление 9.7. Стробоскопические осциллографы ...................................................... 330 9.8. Цифровые запоминающие осциллографы ........................................... 333 9.9. Характеристики современных осциллографов ................................... 336 Контрольные вопросы .................................................................................. 346 Глава 10. Измерение параметров модулированных сигналов .......... 348 10.1. Параметры модулированных сигналов ............................................. 348 10.2. Методы измерения коэффициента амплитудной модуляции ........ 351 10.3. Методы измерения девиации частоты ............................................... 357 Контрольные вопросы .................................................................................. 360 Глава 11. Измерительные генераторы ................................................... 361 11.1. Назначение, классификация, основные требования ......................... 361 11.2. Генераторы низких частот ................................................................. 363 11.2.1. Назначение генераторов низкочастотных .............................. 363 11.2.2. Метрологические параметры генераторов измерительных низкочастотных ............................................... 363 11.2.3. Классы точности генераторов .................................................. 364 11.2.4. Разновидности генераторов измерительных низкочастотных ........................................................................... 365 11.2.4.1. RС-генераторы .............................................................. 365 11.2.4.2. Генераторы на биениях ............................................... 371 11.2.4.3. Генераторы с диапазонно-кварцевой стабилизацией ............................................................................. 372 11.3. Генераторы инфранизких частот ....................................................... 373 11.4. Генераторы высоких частот ............................................................... 375 11.4.1. Назначение генераторов высокочастотных ............................ 375 11.4.2. Группы генераторов высокочастотных .................................. 375 11.4.3. Параметры генераторов высокочастотных ............................ 376 11.4.4. Классы точности генераторов высокочастотных .................. 376 11.4.5. Генераторы радиовещательного диапазона ........................... 377 11.4.6. Генераторы метрового и дециметрового диапазонов ........... 383 11.4.7. Генераторы СВЧ-диапазона ..................................................... 385 11.4.8. Генераторы сигналов высокочастотные цифровые ............... 390 11.5. Шумовые генераторы ......................................................................... 401 11.5.1. Общие сведения о шумовых генераторах .............................. 401 11.5.2. Источники теплового шума ..................................................... 402 11.6. Синтезаторы частоты .......................................................................... 406 11.6.1. Классификация синтезаторов частот сигналов ...................... 406 11.6.2. Способ синтеза частот .............................................................. 407 11.6.3. Структурное построение синтезаторов частоты .................... 408 Контрольные вопросы .................................................................................. 411 505
Стр.506
Оглавление Глава 12. Измерение нелинейных искажений ...................................... 413 12.1. Общие сведения о нелинейных искажениях сигналов .................... 413 12.2. Структурная схема измерителя нелинейных искажений ................ 414 12.3. Измерение коэффициента гармоник ................................................. 418 12.3.1. Измерение коэффициента гармоник низкочастотных трактов ........................................................... 418 12.3.2. Измерение коэффициента гармоник модулированных колебаний .................................................... 420 Контрольные вопросы .................................................................................. 423 Глава 13. Измерение параметров цепей ................................................. 425 13.1. Параметры цепей с сосредоточенными постоянными .................... 425 13.2. Метод вольтметра и амперметра ....................................................... 428 13.2.1. Измерение активных сопротивлений методом вольтметра-амперметра ............................................ 428 13.2.2. Измерение ёмкости методом вольтметра-амперметра .......... 430 13.2.3. Измерение индуктивности методом вольтметра-амперметра ............................................ 432 13.3. Резонансный метод измерения индуктивности, ёмкости ............... 433 13.4. Резонансные схемы измерения параметров цепей .......................... 435 13.5. Измерители добротности ................................................................... 438 13.6. Мостовые методы измерения индуктивности, ёмкости, сопротивления резисторов ................................................................. 439 13.6.1. Измерение параметров цепей мостовым методом на постоянном токе .................................................................. 439 13.6.2. Измерение параметров цепей мостовым методом на переменном токе .................................................................. 444 Контрольные вопросы .................................................................................. 449 Глава 14. Измерение мощности ................................................................ 451 14.1. Общие сведения об измерении мощности ........................................ 451 14.2. Измерение мощности на звуковых и высоких частотах ................. 452 14.3. Измерение мощности на промышленных частотах ........................ 454 14.4. Электродинамические ваттметры ..................................................... 455 14.5. Метод, основанный на эффекте Холла ............................................. 456 14.6. Измерение мощности в диапазоне СВЧ ........................................... 458 14.7. Калориметрический метод ................................................................. 461 14.8. Метод терморезистора, болометры, термисторы ............................ 463 14.9. Мостовые методы измерения мощности .......................................... 465 14.10. Термоэлектрический метод измерения мощности СВЧ-сигналов ...................................................................................... 467 14.11. Измерение проходящей мощности ................................................... 469 506
Стр.507
Оглавление 14.11.1. Метод поглощающей стенки ................................................. 470 14.11.2. Зондовый метод ....................................................................... 470 14.11.3. Пондеромоторный метод ........................................................ 471 14.11.4. Метод направленных ответвителей ....................................... 472 14.12. Измерение весьма малой мощности. Радиометры .......................... 474 Контрольные вопросы .................................................................................. 478 Глава 15. Измерение характеристик случайных процессов .............. 479 15.1. Общие понятия .................................................................................... 479 15.2. Выводы эргодической теоремы ......................................................... 483 15.3. Измерение среднего значения ........................................................... 485 15.4. Измерение дисперсии и мощности случайных процессов ............. 488 15.5. Измерение авто- и взаимокорреляционных функций ..................... 489 15.6. Измерение энергетических спектров случайных процессов .......... 490 15.7. Измерение законов распределения: плотности и функции распределения вероятностей .............................................................. 491 Контрольные вопросы .................................................................................. 494 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 495 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................... 498 507
Стр.508

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
.