דלג לתוכן

LM.2 · Measurement loading, amplifier gain and detector response

GRE · GRE Subject Test · GRE Physics · נושא 43

43.1

עומס מדידה, מגבר ריבוי ותגובה גלאי

מד מתח משנה את המעגל שהוא מודד; הקריאה היא תוצאת מחלקת מתח, ולא המתח במעגל פתוח.

דרישות מקדימות: 14, 21, 30.

  • לחשב את עומס המדידה מהעכבות המקור והמדידה הסופית
  • לקבוע ריבוי מגבר פשוט ותגובת מסנן בדרגה ראשונה
  • לפרש יעילות גלאי, רזולוציה, זמן מת and טעות כיול
מילון מונחים אימון
English עברית
dead time/ded taɪm/ זמן מת
input impedance/ˈɪnpʊt ɪmˈpiːdəns/ התנגדות כניסה
voltmeter/ˈvəʊltmiːtə/ מדיח
43.2

דגם המדידה

דגם את המעגל הנמדד כמקור ת'וורני V_th עם התנגדות R_th והמכשיר כהתנגדות כניסה R_m. הקריאה היא V_th·R_m/(R_m+R_th), בעלת אותו סימן כמו V_th וגודל שאינו עולה על |V_th| עבור התנגדויות חיוביות. מקור 10 V עם R_th=100 kΩ שנמדד על ידי מד 1 MΩ נותן 10×(1/1.1)=9.09 V, שגיאת נמוכה של 9%. מקדם 10× למדיסקופ משבייע את ההתנגדות הכניסה האפקטיבית ומפחית את האות פי עשר; ציין את שתי ההשפעות.

43.3

הגדרת ריבוי ותדירות חיתוך

שלב אופ-אם לא-הופך אידיאלי יש לו ריבוי 1+R2/R1; השלב ההופך הוא −R2/R1, כאשר הסימן מובא במפורש. מסנן RC נמוך-תדר בדרגה ראשונה יש לו תדירות חיתוך f_c=1/(2πRC); היחס המשרעת שלו הוא 1/sqrt(1+(f/f_c)²) והפאזה היא −arctan(f/f_c). בתדר f=f_c המשרעת היא $1/\sqrt{2}$ (נקודת ה−3 dB), ולא חצי. עבור R=1 kΩ ו-C=100 nF, f_c≈1.59 kHz.

43.4

דרגת גלאי

יעילות גלאי ε היא אירועים שנמדדו חלקי אירועים שנפלו; רזולוציה אנרגטית מצוינת כ-FWHM/E, כגון 13.2 keV בקו 662 keV, כ-2%. גלאי שאינו משתתק עם זמן מת τ מקלט m=n/(1+nτ) מקצב אמיתי n; הפיכה נותנת n=m/(1−mτ), שהיא נכשלת כאשר mτ→1. ציין את דגם זמן המת שאתה מניח; התנהגות משתתקת שונה.

43.5

כיול עם הגבלותיו

כיול ליניארי נגד סטנדרטים ידועים יכול לתקן סטיית אפס ושגיאת קנה מידה; הוא אינו מסיר רעש ואינו מבטיח תיקון של אי-ליניאריות. עקומת כיול ממפה ערכים מוצגים לערכים אמיתיים; אינטרפולציה בין נקודות מניחה חלקיות מקומית. דווח על רזולוציה ועליה בנפרד: שיאים חדים עם יעילות נמוכה עדיין מחמיצים אירועים, ויעילות גבוהה עם רזולוציה רחבה עדיין מערבבת קווים סמוכים.

43.6

שיטה מפורטת

מד מתח בעל התנגדות כניסה סופית יוצר מחלקת מתח עם התנגדות המקור.

$$V_m=V_{th}\frac{R_m}{R_m+R_{th}} =(12\,\mathrm V)\frac{1.0\,\mathrm{M}\Omega}{1.0\,\mathrm{M}\Omega+0.20\,\mathrm{M}\Omega}=10.0\,\mathrm V.$$
עבור גלאי שאינו משתתק עם קצב נצפה m וזמן מת tau,
$$n=m/(1-m\tau),\qquad m\tau<1.$$
יעילות, זמן מת ורזולוציה ספקטרלית הן תיקונים שונים; אחד אינו יכול להחליף את השני.

עומס מדידה, מגבר ריבוי ותגובה גלאי: תרשים מקורי GRE
עומס מדידה, מגבר ריבוי ותגובה גלאי: תרשים הוראה מקורי GRE.
43.7

בדוק תנאים ומילוגיה

התייחסות לתדירות החיתוך $1/\sqrt{2}$ כחצי, התעלמות מכך שמד סופי קורא נמוך דרך מחלקת המתח, או יישום תיקון לא-משתתק מעבר לטווח שלו.

זמן מת: המרווח הקטן ביותר לאחר אירוע שנרשם, שבו הגלאי אינו יכול לזהות אירוע נוסף.

התנגדות כניסה: העומס האפקטיבי שמציג מכשיר מדידה למעגל הנבדק.

שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה

לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.

נושאים נוספים בGRE · GRE Subject Test · GRE Physics

היכנס או צור חשבון

IGCSE, A-Level & AP