Автор Тема: Четверть волновая катушка  (Прочитано 17685 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

DIMON

  • *
  • Сообщений: 11
  • Microsmart.eu
Четверть волновая катушка
« : 27 Сентябрь, 2015, 15:58:51 »
Здравствуйте. У меня такой вопрос. А возможно ли каким либо косвенным методом определить волновой резонанс катушки(или провода намотанного и бифилярно в т.ч). Может у кого есть подобный опыт. Поделитесь.
Лично сам пробывал но не факт что правильно  определять(кустарным конечно способом, но все же) так: если провод является ¼ длины волны то на этой частоте его сопротивление этой частоте максимально, применив его как антену, одним концом к резистору,вторым вникуда, резистор вторым концом заземлен и на его концах осцилографом пытаюсь найти максимум амплитуды синуса , который наводится с расположенного рядом провода(или же намотанного поверх этой импровизированной антенны), подключенного к генератору изменяемой частоты в пределах предполагаемой расчетной(по длиннее волны). В принципе что то похожее и выходит, но смущает тот факт что амплитуда того волнового резонанса почему то изменяется при приближении предметов к антенне, т.е. вроде как при изменении  именно LC параметров этой антенны. Хотя и LC резонанс тоже показывает максимум амплитуды. Помогите разобраться или как то по иному определить.
PS: эксперемент проводил при имеющемся проводе-40м, генератор выход до 30МГц с амплитудой 5в, осцилограф до 50МГц

Livemaker

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 1892
  • www.microsmart.eu
    • Microsmart
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #1 : 28 Сентябрь, 2015, 08:47:15 »
Есть такое понятие "волновой резонанс"?
Если говорить о четвертьволновом резонаторе, то да, получится стоячая волна. Для того, что бы пытаться настроиться, нужно, для начала, узнать резонансную частоту LC катушки, что бы не путать происходящее.

Phil

  • *****
  • Сообщений: 589
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #2 : 28 Сентябрь, 2015, 10:11:36 »
С бифиляром (если имеется ввиду "безиндуктивный"  ), не так то просто найти рез. частоту.  ;D
Его остаточная (если можно так сказать) индуктивность довольно низкая.
+ до кучи и геометрия намотки (направление токов в половинках ) , влияют сильно.
Простые LCR метры, - безполезны в таких катушках.
Но всё возможно, но понадобится "прерыватель", к примеру можно использовать БП описываемый в соседней ветке :)
А чё такоё "волновой резонанс" я не знаю.



DIMON

  • *
  • Сообщений: 11
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #3 : 28 Сентябрь, 2015, 13:16:49 »
Имелось в виду :если катушку представить как длинную линию длинна которой равна четверти длинны волны, которая при определённых условиях может породить стоячую той же частоты в пределах этой линии(катушки).  LC-резонанс у неё тоже имеется определён некой индуктивностью и межвитковой емкостью, и в принципе был измерен таким же кустарным способом, (ну нет в наличии спец приборов :'( ), и что самое интересное: добавление куска провода,как продолжение вывода этой обмотки(просто припаянного,удлинён) на LC резонанс почти не влияет(разница в еденицы десятки Гц) а вот на ¼ волновый влияет и несколько неточно с расчётным теоретически, возможно из-за геометрически неидеального удлинения припоем провод в нахлест, также разнйца из-за  сечения удлиняемого провода.

Владимир

  • ****
  • Сообщений: 289
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #4 : 28 Сентябрь, 2015, 19:15:09 »
Здравствуйте. У меня такой вопрос. А возможно ли каким либо косвенным методом определить волновой резонанс катушки(или провода намотанного и бифилярно в т.ч). Может у кого есть подобный опыт. Поделитесь.
Есть стандартная лабораторная работа по курсу РАДИОИЗМЕРЕНИЯ.

 Берете резистор 51 ом, последовательно с ним включаете испытуемую катушку, и эту цепь подсоединяете на вход генератора с синусоидальным выходом.

 Параллельно катушке цепляете конденсатор, реальная  емкость которого известна с точностью не менее 5%, параллельно резистору - осциллограф.

Увеличивая  частоту генератора, наблюдаете на экране осциллографа сперва уменьшение амплитуды сигнала с генератора, а после некоторой частоы - увеличение амплитуды сигнала.
 
Выявленную частоту минимума сигналя подставляете в формулу
                                                                                                             L = 1/4C·( пиf)2 ≈0,025 Сf2
где L - индуктивность в генри;
      С - емкость в фарадах;
      f  - частота в герцах   
 
  Есть много размеров катушки, при которых её индуктивность будет одинаковой, в том числе можно подобрать и такие. где длина провода катушки будет составлять 1/4 длины волны в контуре или линии.

 Есть компьютерные программы, где, задав индуктивность катушки и длину её провода, получаете варианты геометрии катушки, отвечающие заданным параметрам - длине провода и индуктивности катушки.
« Последнее редактирование: 28 Сентябрь, 2015, 19:56:28 от Владимир »

DIMON

  • *
  • Сообщений: 11
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #5 : 28 Сентябрь, 2015, 20:25:53 »
Владимир, я так понимаю,  что это расчёт именно LC резонанса.(или я чего то недопонимаю). Вопрос в том что ¼волновой резонанс возникает отражаясь от концов провода(длинной линии), всё было бы идеально если бы не заземление,к примеру, ведь его провод будет являться как бы продолжением катушки, а если еще учесть что разное сечение вносит свои коррективы в значение этой частоты. И выходит вариант что практичнее узнать эту частоту методом замера(конечно при условии  известной примерной длины этой длинной линии и соответственно зная примерную частоту, около которой нужно искать истинную) а не только имперически.
Согласен что LC резонанс или его гармоники возможно будут как основополагающие

Владимир

  • ****
  • Сообщений: 289
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #6 : 29 Сентябрь, 2015, 00:17:21 »
Владимир, я так понимаю,  что это расчёт именно LC резонанса.(или я чего то недопонимаю). Вопрос в том что ¼волновой резонанс возникает отражаясь от концов провода(длинной линии), всё было бы идеально если бы не заземление,к примеру, ведь его провод будет являться как бы продолжением катушки, а если еще учесть что разное сечение вносит свои коррективы в значение этой частоты. И выходит вариант что практичнее узнать эту частоту методом замера(конечно при условии  известной примерной длины этой длинной линии и соответственно зная примерную частоту, около которой нужно искать истинную) а не только имперически.
Согласен что LC резонанс или его гармоники возможно будут как основополагающие
  По опыту и своему,  и коллег, специализиующихся на подобной тематике, могу сказать, что зачастую всё находится "методом подбора", потому как точнее расчеты очень громоздки, да и расчетчик не всегда учитывает все реальные факторы.

   Я в предыдущем сообщении показал "канву",  алгоритм действий, а то, что написАл сейчас - завершаюшая операция в этой цепочке действий.

DIMON

  • *
  • Сообщений: 11
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #7 : 30 Сентябрь, 2015, 06:51:29 »


Цитировать
  По опыту и своему,  и коллег, специализиующихся на подобной тематике, могу сказать, что зачастую всё находится "методом подбора"
В том то всё и дело, а вот именно способ проверки (измерения, определения)"подобранной" частоты каков? Ведь если таких ¼- волновых фильтров несколько и каждый влияет на работу последующих, подбирать можно очень долго... Пробывал косвенно определять через функцию fft осцилографа, тоже указывает на приближенно расчетную по ¼-волны.

Livemaker

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 1892
  • www.microsmart.eu
    • Microsmart
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #8 : 30 Сентябрь, 2015, 09:03:37 »
Думаю, при работе четвертьволнового резонатора на "правильной" частоте, он должен излучать максимум ВЧ энергии. Это несложно измерить. Опять-таки, нужно не спутать с максимальной раскачкой колебательного контура.

DIMON

  • *
  • Сообщений: 11
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #9 : 30 Сентябрь, 2015, 19:53:47 »
Именно по этому принципу я и измерял катушку используя её как антенну. Есть ещё ксв-метр, но нужна мощность подводимая к такой "антенне",и согласование с 50 омным разьемом,которые вносят свои коррективы...

DIMON

  • *
  • Сообщений: 11
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #10 : 11 Октябрь, 2015, 15:15:40 »
В общем дарю "грабли перевёрнутые остриями вниз", кому пригодится конечно.
Предистория: провёл дома заземление, проводом 10кв.мм в ПВХ изоляции ПуГВ 1*10.брал бухту 40 м, дома перемерил- чуть нагрели , см на 40, выходит чуть короче. Задался вопросом волнового резонанса этого провода, заземленного с одной стороны и ,пока, свободного с другой.
В наличии генератор вч, 65 г.выпуска
и осцилограф двух лучевой с возможностью  замера fft, до 50МГц,
Калькулятор, 6часов времени.
Исключаю значение LC резонанса и чисто теоретически допускаю его длину как ¼ волны частота которой должна в ней создать стоячую волну,
Выходит F=1,892MГц- это конечно не учитывая коэф замедления скорости распространения волны, конечно отличающуюся от распространения в вакууме.
Подцепляю щуп осцилографа(режим fft) к свободному концу и первое что удивило - не всплеск, но выразительная волна в районе 6-10 МГц, не обратил на неё внимание может помехи или наводки; к включенному генератору синуса подключился импровизированную катушку- 4..5 витков толстой шинки(выход с генератора 0,1...1,0 в на 100 омной нагрузке), расположил её вблизи измеряемого провода - как оказалось вид "излучателя" и взаимное расположение мало влияет на частоту в приёмнике, изменения лишь в амплитуде .
Искал в райное 1,6...2,5 МГц- осцилограф не видит явное увеличение амплитуды, хотя синус присутствует на всех диапазонах частот излучателя(0,1...30МГц). Но этой частоты и не должно было появиться, ведь в этом случае приёмная антенна(мой заземляющий кабель) подключена одним концом в землю, а не как в случае ¼ антенны:один конец ввоздухе, другой в нагрузке, второй конец которой на землю. И возможно распределение волны по такому отрезку"длинной линии" происходит иначе.
Веду поиск на более высоких частотах, именно в диапазоне ранее замеченного увеличения АЧХ на проводе. И оказалось пик АЧХ вышел на частоте
F=6.0407МГц, в пересчете на длину ¼ волны-12.407 м, а длинна волны- 49.628 м.
 И эта цифра меня больше нравится более приближенная к реальной длиннее провода, конечно есть ещё и погрешность измерений, погрешность расчёта коэф укорочения длины волны из-за "несовершенной" геометрии длинной линии и состава диэлектрика окружающего его, те не менее.
Далее решил исключить, теперь уже эксперементально, составляющую именно LС резонанса.
Часть провода(около ¾ к свободному концу) скручиваю в виде соленоида. Размеры примерно: диаметр намотки 11см(длинна витка 39см),длина намотки 43 см, кол-во витков 59. Получилось нечто вроде индуктивности, значение которой явно больше чем было  у провода до этого(был разбросан по комнате ввиде огромного неполного  и неправильной формы витка). По теории частота резонанса (LС конечно) теперь должна уменьшиться: т.к индуктивность больше и ёмкость, межвитковая (провода же ближе друг к другу) больше.
Очередной замер АЧХ:
F=8.30186 МГц (волна-36.111 м)
- опаньки, частота увеличилась(?). Остаётся предположить что коэф укорочения волны или коэф замедления линии передачи изменяется из за вида длинной линнии- намотанной виток к витку. К сожалению не нашёл литературы по этому поводу - везде идёт речь либо о двухпроводной ,либо о экранированной линни передач.
Теперь добавляю 2 м провода толстой шинки алюминий, и судя по всему длина провода увеличивает длинну волны, замер:
F=7.26377 МГц (41.272 м)
Теперь отматываю витки с новоиспеченной индуктивной длинной линии и укладываются провод поодаль от остального(для уменьшения ёмкости) и делаю очередной замер, уже без алюминиевого куска:
Минус 3 витка- 8,12045 МГц (39.912 м)
ещё минус 7 витков - 7.63070 МГц (39.288 м)
ещё минус 3 витка- 7.38366 МГц (40.602 м)
ещё минус 7 витков 6.71520 МГц (44.644 м)

По тому же принципу измерял резонанс незаземленных длинных линий в виде соленоидов, только схема подключения осцилографа иная. И пики частот видны два, видимо ещё и LC резонанса, отличаются почти в 4 раза, возможно из за погрешностей измерений либо не точности подгона LC контура.

Владимир

  • ****
  • Сообщений: 289
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #11 : 11 Октябрь, 2015, 19:53:26 »
Как учитывалась и/или  компенсировалась входная  емкость и входная индуктивность осциллографа и соединения провода с генератором?

DIMON

  • *
  • Сообщений: 11
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #12 : 11 Октябрь, 2015, 20:57:10 »
Согласен, ёмкость входная осцилографа в принципе вносила свои коррективы, но какая бы она не была - она была одинакова во всех замерах и последовательно с внутренней ёмкостью и контура LC и линии. И измерения проводил с одного конца провода, т.е земля осцилографа никак не связана с заземлением и была лишь подцеплена через "нагрузочный" резистор на щуп осцилографа и его цель шунтирование помех. А с замером линии не связанной землёй разницы не заметил с заземлением  корпуса осцлика и без него, видимо исходя из теории согласование линии и нагрузочного резистора очень плохое( или явно емкостного характера) и отраженная волна(той линии) в большем отношении к бегущей, "пробегающей" сквозь нагрузку к земле
Да и целью эксперемента было определение приближенного значения и именно ¼волнового  а не LC резонанса а по значениям и изменениям частот они были явно не LC . а более точное, действительное их значение уже на практикепрактике, но как говорится уже есть точка отсчёта и её погрешность покажет дальнейшие эксперементы.
Схема измерения:
Соленоид из заземленного провода:

Замер незаземленной"линии:
« Последнее редактирование: 11 Октябрь, 2015, 21:51:39 от DIMON »

DIMON

  • *
  • Сообщений: 11
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #13 : 11 Ноябрь, 2015, 10:46:27 »
А вот кстати и опыт, подтверждающий, и проверенный лично на подобной катушке( с небольшим отличием: ведь наличие лишних подключений вносит свои коррективы) http://youtu.be/3VMfU-Exe6w

главный колбасист

  • *
  • Сообщений: 5
  • Microsmart.eu
Re: Четверть волновая катушка
« Ответ #14 : 13 Апрель, 2016, 11:19:19 »
А совместить волновой и LC резонанс получалось?