2016-12-25
Персональный сайт Вячеслава Горчилина
Все статьи
Индикаторы стоячей волны в катушке индуктивности
У многих читателей часто возникает вопрос: как увидеть или померить стоячую волну в катушке индуктивности? Точные замеры такой волны могут потребовать больших трудозатрат, но вполне можно обойтись и менее точными, но куда более простыми методами таких измерений. Их точность, как правило, достаточна для всех радиолюбительских задач, при этом частотный диапазон катушек может быть довольно большим: 10 кГц .. 300 МГц.
Для измерения стоячей волны будем использовать индикаторы электрического поля: на частотах более 300 кГц они на порядок чувствительнее и дают куда более точные значения узлов и пучностей, чем, например, магнитные индикаторы или люминесцентные лампы. Наша задача состоит в следующем: получить максимально точную картину узлов и пучностей, при этом, как можно меньше вмешиваясь в волновые процессы в катушке. Для этого наши индикаторы должны быть небольших размеров, потреблять мало энергии и не иметь прямой связи с землёй.
Самый точный, но не самый удобный в использовании индикатор представлен на рисунке 1.1. В нём, в качестве измерителя выступает прибор М476/1 — это стрелочный индикатор от магнитофонов. Безусловно, здесь можно применить и другой прибор, но из всех исследованных автором М476 оказался оптимальным. К примеру, миллиамперметры, из-за их габаритов и меньшей чувствительности, показали наихудшие результаты.
Более удобный индикатор изображён на рисунке 1.2, а его конструктив — на рис. 1.3. Здесь, вместо стрелочного прибора, применяется светодиод. Индикатор получается очень простым в изготовлении и достаточно точным — в измерении. Светодиод следует выбирать из разряда суперярких, т.к. обычные могут не дать требуемой чувствительности.
Индикаторы стоячей волны в катушке индуктивности
Делается такой индикатор довольно просто. К светодиоду подпаивается мост VD1-VD4, а к двум его нижним концам — проводки длиной 2-3 см. Они разводятся под углом 20-30 градусов друг относительно друга. Фото реальных индикаторов стоячей волны На светодиод и мост надевается кембрик по его диаметру, а от плюсового вывода моста припаивается проволка 0.1 .. 0.3 мм, которая накручивается на кембрик сверху — по схеме, это антенна A2. Длина этой намотки должна перекрывать пространство от светодиода до моста. На нижние проводки также надевается кембрик: на рисунке 1.3 он изображён пунктирной линией.
Мост VD1-VD4 состоит из четырёх сверхбыстрых диодов с малой проходной ёмкостью. Хорошие результаты показали диоды серии 1N4148.
Представленные конструкции индикаторов хоть и являются оптимальными, но их вполне можно сделать и по-другому. Будем рады, если вы, наши уважаемые читатели, пришлёте свои варианты.
Как измерять?
На схемах 1.1 и 1.2 изображены две антенны. Первая — A1, представляет из себя пару усиков, являющиеся приёмниками электрического поля. При измерении, они должны быть обращены к катушке, и на следующей анимации изображены условно зелёным прямоугольником. Расстояние от индикатора до катушки вы регулируете визуально, в зависимости от напряженности поля и светимости светодиода. Вторая антенна A2, в общем случае, представляет собой уединённую ёмкость. Усилить эту ёмкость можно просто взявшись за неё пальцами рук.
Ниже представлен интерактивный стенд наглядно визуализирующий процесс измерения. По умолчанию, на нём представлена четвертьволновая катушка, но вы можете выбрать и другие значения. Индикаторный светодиод можно перемещать мышкой вправо-влево. От его положения над катушкой зависит уровень свечения. Он же определяет точки узлов и пучностей электрического поля в катушке. Здесь предполагается, что её левый конец заземлён.
Кратность длины волны в катушке:  

Горчилин Вячеслав, 2016 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдения авторских прав

2009-2017 © Vyacheslav Gorchilin