Волномер

Волномер электромагнитных волн

ВОЛНОМЕР, в радиотехнике, прибор для измерения длин электромагнитных волн, в последнее время термин волномер часто заменяется словом частотомер. Так как длина волны и частота колебаний являются сопряженными понятиями, то формулой перехода от одного выражения к другому служит равенство: λ = c/f. При употребительных теперь единицах (для длины волны - м и для частоты - килоциклы в сек.) имеем: λ = 300000/f.

Точное определение частоты колебаний в радиотехнике является вопросом первостепенной важности: достаточно указать, что одновременная работа ряда радиостанций в общем районе (например, Западная Европа) возможна без помех друг другу лишь при условии точного разграничения длин излучаемых ими волн. Такой контроль длин волн радиопередатчиков осуществляется специальными, почти ежегодными, конференциями в Западной Европе и в Америке. В то же время волномер является наиболее употребительным измерительным в радиотехнике прибором, допускающим точное определение не только длины волны, но и почти всех других параметров колебательного контура.

Волномеры в общем можно подразделить на два класса: стандартные, служащие первичными и вторичными эталонами, и технические, градуируемые по первым и обычно употребляемые в радиотехнической практике.

Существеннейшими частями всякого волномера служат: измерительный контур, индикатор колебаний и возбудитель колебаний. Измерительный контур состоит из конденсаторов, катушек самоиндукций и соединительных проводов; основное требование к измерительному контуру - возможно малое его затухание. Параметры измерительного контура связаны между собой формулой Томсона:

Параметры измерительного контура связаны между собой формулой Томсона

где λ, С и L выражены в см. Индикаторами колебаний (показателями наличия и интенсивности колебаний в измерительном контуре) служат: 1) светящиеся трубки с разреженным газом (He, Ar или Ne), включаемые параллельно конденсатору; 2) лампочки накаливания (для напряжений около 2V), приключаемые так же, как и светящиеся трубки; 3) тепловые амперметры, включаемые в измерительный контур или непосредственно или при помощи индуктивно связываемой апериодической цепи; 4) барретеры; 5) детекторы любого вида в соединении с телефоном или гальванометром. Возбудителями колебаний в волномерах обычно служат зуммеры или ламповые генераторы.

Главные области применения волномера: 1) измерение длины волны (частоты) у передающих радиостанций и в месте приема, 2) измерение затухания, 3) определение самоиндукций, 4) определение емкостей, 5) измерение коэффициентов связи связанных систем; применяются волномеры также для поверки чистоты тона (при тональной передаче), испытания чувствительности детекторов и т. д.

Основных схем включения волномеров две: 1) волномер как вибратор - употребляется чаще всего при измерениях в месте приема; 2) волномер как резонатор - используется чаще всего при измерениях вблизи передающих радиостанций. При включении по первой схеме (фиг. 1) в измерительном контуре волномера I появляются колебания, вызываемые зуммером с батареей; эти колебания передаются через индукцию L и катушки связи в цепь II, длину волны которой требуется определить.

Схема включения волномера

Путем изменения (при схеме по фиг. 1 - вращением ручки конденсатора С) излучаемой волномером длины волны добиваются наибольшего эффекта в той или иной индикаторной цепи, приключенной к исследуемой цепи (при схеме по фиг. 1 - наибольшей силы звука в телефоне Т). Момент наступления наибольшего эффекта в индикаторной цепи указывает, в свою очередь, на резонанс, т. е. что длина волны, излучаемой волномером совпадает с длиной волны исследуемой цепи. При включении по второй схеме (фиг. 2) к измерительному контуру волномера I приключается его индикатор; измерительный контур связывается тем или иным образом с цепью II, длину волны существующих колебаний в которой надлежит определить. Путем изменения параметров измерительного контура волномера I добиваются, как и в первом случае, наступления резонанса, определяемого по максимальному эффекту в индикаторной цепи волномера.

Схема включения волномера

Фиг. 2 представляет полную схему современного коротковолнового волномера фирмы Маркони для волн 10—100 м; фиг. 3 дает общий вид такого волномера. Этот тип волномера может служить только как резонатор; отсутствие вибраторной схемы объясняется трудностью получения при помощи зуммера в таком ходовом приборе точно калибрирован, коротких волн.

Общий вид волномера

Индикатором в этом типе служит (фиг. 2): А - неоновая трубка и детектор D (кристаллический) с телефоном Т. Для перекрытия всего заданного диапазона волн измерительный контур волномера устраивают теперь б. ч. по следующей схеме: один конденсатор переменной емкости и ряд сменных катушек самоиндукции (на фиг. 3 одна из катушек - на самые короткие волны - видна прикрепленной к крышке ящика волномера, три остальные находятся в правой половине того же ящика). Исходя из основного требования к волномерам - наименьшего затухания его измерительного контура, - конденсатор в волномере всегда делают с воздушным диэлектриком. Конструкция конденсатора переменной емкости в волномере является наиболее ответственной частью, определяющей точность волномера. Наилучшая форма пластин конденсатора пока еще не выбрана; за границей технические волномеры имеют часто конденсаторы типа квадратичного. Во избежание пробивания конденсатора в сильном электрическом поле (вблизи передатчика) конденсатор снабжают предохранительным искровым промежутком. Для устранения «влияния руки» (добавочной емкости, вносимой телом экспериментатора) конденсаторы в волномерах делают всегда хорошо экранированными, в металлических кожухах, причем с корпусом соединяется подвижная система пластин конденсатора. Катушки самоиндукции в волномере на средние и длинные волны конструируют обычно в форме плоских спиралей, заделываемых в эбонит; намотку их производят исключительно литцендратом; только для волномеров на короткие волны применяется голый провод. Устройство волномера по схеме фиксированного конденсатора и переменной самоиндукции (например, вариометра) неудобно уже по одному тому, что при настройке таким волномером будет изменяться и коэффициент связи волномера с контуром, длину волны которого измеряют.

К волномерам предъявляются следующие основные технические требования: 1) точность и чувствительность, 2) малое затухание, 3) легкость манипуляций при настройке и 4) жесткость конструкции с наибольшим обеспечением постоянства градуировки. В хороших практических волномерах точность характеризуется цифрой ±0,5%; затухание на самых длинных волнах выражается цифрой 0,015—0,020. Первичные стандарты обладают значительно большей точностью; так, например, стандарт в германском физико-техническом государственном институте на волнах λ = 1000—100000 м дает точность 0,01—0,02%.

К каждому техническому волномеру прилагаются графики его градуировки, выполненной на заводе по стандартному волномеру. Для каждой из катушек самоиндукции получаются две слегка разнящиеся кривые: одна для волномера как вибратора, другая для волномера как резонатора (фиг. 4).

К каждому техническому волномеру прилагаются графики его градуировки

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.