Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Коаксиальный направленный ответвитель представляет собой прибор, который выполняет функцию ответвления части энергии, движущейся по фидеру, ответвление происходит в нескольких направлениях. При одном направлении распространения электромагнитной волны сигнал на выходе ответвителя Uотв = Uф / K и где Uф является напряжением на фидере, Ku – коэффициент деления ответвителя. В противоположном направлении распространения Uотв = 0. Главным недостатком практически всех разновидностей направленного ответвителя считается их относительная узкополосность, поэтому в измерителях КСВ устанавливается регулировка чувствительности.

Коаксиальный направленный ответвитель включает в себя датчики тока и сумматор. Датчик тока – одновитковый трансформатор тока, который создан центральной жилой фидера, составляющего первый виток, и специальной полости на экране, представляющем вместе с оплеткой фидера вторичный виток. Разрывы оплетки фидера внутри полости создают магнитную связь, получаемую от внутреннего объема фидера, где благодаря диэлектрику распространяется электромагнитная волна, и полости. Вторичный виток нагружен на шунт, который разработан из равномерно установленных по периметру разрыва резисторов, что дает пренебрежительно малую паразитную индуктивность относительно индуктивности отрезка фидера. Для увеличения индуктивности вторичного витка трансформатора применяется замкнутый магнитопровод из ферритовых колец, которые надеваются на оплетку фидера вблизи места разрыва. Датчик напряжения является резистивным делителем, который устанавливается между центральным проводником фидера и выходом датчика тока и приводит к образованию режима направленного ответвления. Делитель вводится параллельно фидеру, а датчик тока – последовательно, что позволяет создать согласование в широкой полосе частот, а также небольшое постоянное послабление сигнала, движущегося по фидеру, однако частотные искажения проходящего и ответвленного сигналов не учитываются. Для практического применения конструкция создается из двух встречно включенных направленных ответвителей. Несущей конструкцией является экран, который спаян из фольгированного стеклотекстолита. В случае применения фидера с волновым сопротивлением 50 Ом максимальная мощность передатчика примерно 200 Вт и КСВ не выше 4, коэффициент ответвленных сигналов принимается за 100. В случае уменьшения КСВ допустимая мощность пропорционально увеличивается, при увеличении КСВ допустимая мощность пропорционально снижается. Резисторы не должны иметь спиральных токопроводящих канавок, которые повышают паразитную индуктивность, расстояние системы транзисторов до экрана более 15—20 мм. Ферритовые кольцевые магнитопроводы должны обладать проницаемостью 600—4000, диаметр кабеля 8—15 мм. Направленное ответвление можно создать на любом участке фидера. Оплетка при ответвлении плотно и равномерно примыкает по всей длине к диэлектрику, поэтому приспосабливается бандаж, созданный из нити или тонкой проволоки. В случае использования в конструкции прибора этого типа приборно-кабельных разъемов сама конструкция направленного ответвителя существенно упрощается. Также для простоты конструкции прибора возможно применение приборных разъемов. При этом оплетку необходимо жестко зафиксировать на срезе внутреннего диэлектрика кабеля прижимом, остальную часть нужно расплести, после распрямления проводники размеренно располагают по всему периметру. Большой диаметр конуса обладает свойствами некритичности, для его определения используется размер задней части разъема. При помощи пайки по всему периметру можно добиться необходимого электрического контакта. В случае наличия резисторов датчиков тока, напряжения и сумматора, точность которых определяется в ±1% от установленных номиналов, коаксиальный направленный ответвитель считается готовым к эксплуатации. При невыполнении этих условий для налаживания устройства и при измерении очень малых значений КСВ, т. е. менее 1,05, требуется произвести нахождение и подбор такого одного резистора в датчике тока, который соответствовал бы минимальному значению напряжения.

Коаксиальный направленный ответвитель измеряет КСВ в полосе частот 1—500 МГц, в которой мощность фидера не зависит от значения КСВ; исследует ВЧ-тракты для нахождения неоднородностей в разъемных соединениях и фидере, практически до долей процента; находит с довольно высокой степенью точности область пробоев, замыканий, разрывов в кабеле и других элементах ВЧ-трактов. Он получил также применение в системах полудуплекса. Если коаксиальный направленный ответвитель используется исключительно на УКВ, для которых характерно наличие намного меньших мощностей, то используется переход к значительно расширенному диапазону его рабочих частот вверх. Переход осуществляется при помощи уменьшения коэффициента до 10—20, вводятся резисторы МЛТ-0,125, которые устанавливаются в один ряд, а также резисторы МЛТ-0,5 или МОН, делитель датчика напряжения модернизируется в частично компенсированный, что нейтрализует паразитную емкость резистора, в конечном счете верхняя граница может достигнуть 1—15 ГГц.

Волноводно-коаксиальный направленный ответвитель, разработанный на основе скрещенных волноводов, в основном с крестообразными отверстиями связи. В одно из плеч вторичного волновода устанавливается согласованная нагрузка, в другое плечо включаются измеритель мощности или детекторная головка, в результате образуется довольно громоздкая и тяжелая конструкция. Для уменьшения конструкции вторичную коаксиальную линию устанавливают непосредственно в волновод параллельно продольной оси волновода, при этом линия возбуждается поперечными элементами магнитного поля волны в волноводе, ответвитель становится противонаправленным. Величина направленности зависит от изменения микрополосковой линии на коаксиал разъема и коаксиал нагрузки. Направленный ответвитель такого типа действует на электромагнитной связи с поперечными элементами полей Е и Н в волноводе, что приводит при смещении проводника от центра к уменьшению коэффициента связи по косинусоидальному закону. При наличии двух ответвителей в одном сечении получается малогабаритный рефлектометр.

В аппаратуре СВЧ, 30 МГц – 300 ГГц, используется для суммирования и деления энергии волн, а также для установления направления волн, их мощности, фаз и т. д.

Направленный ответвитель используется и в приборе разделения телевизионных сигналов, принимаемых одной антенной, для маломощных приемопередатчиков, в сумматорах и смесителях. Устройства этого типа отличаются хорошей повторяемостью и высоким качеством принимаемого сигнала.

Нефеломеры

Нефеломеры – приборы, измеряющие интенсивность видимого или рассеянного света в исследуемой среде. Освещенные частицы взвесей отражают свет (рассеивают его). Это рассеивание бывает различно, что зависит от размера диспергированных частиц и их соотношения с длиной волны света, по этому рассеиванию определяют концентрацию диспергированных частиц в дисперсных средах и форму и размеры частиц. Если длина волны больше размера диспергированных частиц, то это дает симметричное рассеивание света в пространстве. Если длина волны меньше частиц, то это дает неравномерное рассеивание.

Измерение интенсивности рассеянного света так же эффективно, как и измерение ослабленного проходящего света. Дальнейшее определение концентрации дисперсной фазы осуществляется после калибровки исследуемой среды по суспензиям, чьи концентрации известны. При измерении интенсивности рассеивания света в исследуемой среде можно получить молекулярную массу частиц в их разных концентрациях. Форму частиц можно определить по степени поляризации рассеянного света и его угловой зависимости.

Этот метод химического количественного анализа называется нефелометрическим анализом. Сначала его использовали для определения состава воды в реке. Потом стали применять специально приготовленные суспензии и при их помощи определять концентрацию растворенных частиц.

Нефелометром измеряют интенсивность рассеянного света в суспензии и по калибровке определяют концентрацию частиц.

Нефелометры имеют различную конструкцию, которая зависит от области их применения, но, как правило, их основное рабочее устройство – окуляр, на который направляется под углом 90° рассеянный свет.

Нефелометрический анализ – эффективный и широко распространенный метод исследования.

Приборы для его осуществления используются в фармацевтической, пищевой промышленности, для контроля качества воды и определения в ней нежелательных примесей, в научных исследованиях в биологии, метеорологии, изучении морей, для определения в воде наличия нефтепродуктов, изучения эмульсий и коллоидных систем.