Краткие теоретические сведения. Важным элементом схем измерительного прибора является преобразователь переменного

Важным элементом схем измерительного прибора является преобразователь переменного напряжения в постоянное. Остальные элементы служат для усиления постоянного напряжения и отображения напряжения на шкале отсчетного устройства. В аналоговом электронном вольтметре эти функции выполняются усилителем постоянного тока и магнитоэлектрическим измерительным механизмом, угол a_АН отклонения которого (отклонение стрелки) пропорционален постоянной составляющей выходного напряжения преобразователя. В цифровом вольтметре постоянная составляющая выходного напряжения преобразователя предварительно отфильтровывается, а затем измеряется цифровым вольтметром, обычно состоящим из аналого-цифрового преобразователя и цифрового отсчетного устройства. Выходной код или цифровой отчет a_Ц пропорционален отфильтрованной постоянной составляющей выходного напряжения преобразователя.

От вида преобразования переменного напряжения в постоянное во многом зависят свойства вольтметров. Преобразователи бывают трех типов:

– преобразователи амплитудных значений, при которых a = k _ВМ U _m,

– преобразователи средневыпрямленных значений, при которых a = k _ВС U _СР.,

– преобразователи действующих значений, при которых a = k _ВД U _.,

где: a - обобщенное обозначение показаний электронного или цифрового вольтметров;

k _ВМ, k _ВС , k _ВД – коэффициенты преобразования соответствующих вольтметров;

U _m, U _СР, U – амплитудное, средневыпрямленное и действующее значения входного напряжения.

Амплитуда входного напряжения:

U _m = max u (t), , (4.1)

Независимо от используемого преобразователя вольтметры переменного тока градуируются в действующих значениях синусоидального сигнала. Из этого следует, что показания вольтметров могут существенно зависеть от формы измеряемого сигнала; при этом возникают большие погрешности, если измеряются сигналы несинусоидальной формы и не корректируются показания таких вольтметров при различной форме сигналов (если она известна).

В лабораторной работе исследуется влияние сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы на показания вольтметров. Для этого на синусоидальном сигнале устанавливаются показания вольтметров в диапазоне 0.5 – 0.7 от верхнего предела измерений выбранной шкалы. Настраивается изображение сигнала на осциллографе, как было указано в предыдущем пункте, измеряется амплитуда (или двойная амплитуда) синусоидального сигнала.

Последовательно измеряются сигналы прямоугольной и треугольной формы обоими вольтметрами. При измерениях необходимо отслеживать по осциллограмме постоянство амплитуды сигналов; при необходимости отрегулировать амплитуду ручкой изменения выходного напряжения генератора.

Для выполнения работы необходимо собрать схему, представленную на рис. 4.1, где ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы, ЦВ – цифровой вольтметр, ЭВ – электронный вольтметр, ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф.

Рисунок 4.1 Схема проведения эксперимента.

В электронных и цифровых вольтметрах переменного тока в том или ином виде должен присутствовать преобразователь переменного тока в постоянный. На рис. 4.2 представлены упрощенные структурные схемы соответственно электронного и цифрового вольтметров переменного тока, где: Пр – преобразователь переменного напряжения в постоянное, УПТ – усилитель постоянного тока, ОУ – аналоговое отсчетное устройство, обычно – магнитоэлектрический измерительный механизм, ФНЧ - фильтр нижних частот, АЦП – аналого-цифровой преобразователь, ЦОУ – цифровое отсчетное устройство, ЦВ – цифровой вольтметр (на рис.4.2(б) обведен пунктирной линией); в данной работе ЦВ совместно ФНЧ измеряет постоянную составляющую напряжения на

выходе преобразователя Пр.

Рисунок 4.2 Упрощенная структурная схема вольтметра переменного тока:

а) электронного; б) цифрового

Дата добавления: 2015-09-03