Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Измерение постоянных напряжений аналоговыми электронными вольтметрами.

Требования к эталонам единиц величин | Поверка и калибровка средств измерений | Организация передачи размеров единиц от первичного эталона к рабочим | Исторические примеры построения эталонов. | Государственный первичный эталон ампера | Государственные специальные эталоны единицы напряжения переменного тока | Государственный первичный эталон единицы индуктивности | Метрологические особенности радиоизмерений. | Основные метрологические свойства (характеристики) измерительных приборов, используемых в радиотехнике. | МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН |


Читайте также:
  1. II.1 Измерение плотности вещества
  2. II.2 Измерение выталкивающей силы
  3. II.6 Измерение оптической силы линзы
  4. асчет допускаемых напряжений
  5. вазистационарные процессы можно исследовать с помощью законов постоянного тока, если применять эти законы к мгновенным значениям сил токов и напряжений на участках цепи.
  6. Векторная диаграмма напряжений. Закон Ома для цепи переменного тока.
  7. Виды напряжений

В отличие от электромеханических аналоговых вольтметров {2К11} электронные вольтметры имеют в своем составе усилители напряжения. Информативный параметр измеряемого напряжения преобразуется в этих приборах в постоянный ток в обмотке катушки магнитоэлектрического измерительного механизма {2К4}, шкала которого градуируется в единицах напряжения.

Усилитель электронного вольтметра должен иметь стабильный коэффициент усиления в определенном частотном диапазоне от некоторой нижней частоты f н до верхней f в. Если f н = 0, то такой усилитель обычно называют усилителем постоянного тока, а если f н > 0 и коэффициент усиления равен нулю при f = 0 – усилителем переменного тока.

Упрощенная схема электронного вольтметра постоянного тока состоит из трех основных узлов: входного делителя напряжения {2К9}, усилителя постоянного тока, подключенного к его выходу, и магнитоэлектрического вольтметра. Высокоомный делитель напряжения и усилитель постоянного тока обеспечивают высокое входное сопротивление электронного вольтметра (порядка 1 МОм). Коэффициенты деления и усиления можно дискретно регулировать, что позволяет делать вольтметры многодиапазонными. За счет высокого коэффициента усиления у электронных вольтметров обеспечивается более высокая чувствительность по сравнению с электромеханическими.

Особенностью электронных вольтметров постоянного тока является дрейф показаний – медленные изменения показаний вольтметра при неизменном измеряемом напряжении {1К14}, вызванные изменениями параметров элементов схем усилителей постоянного тока. Наиболее существенен дрейф показаний при измерении малых напряжений. Поэтому перед началом измерений необходимо с помощью специальных регулировочных элементов осуществить установку нулевого показания вольтметра при закороченном входе.

Если на рассматриваемый вольтметр подать переменное периодическое напряжение, то в силу свойств магнитоэлектрического измерительного механизма он будет измерять постоянную составляющую этого напряжения, если только переменная составляющая не слишком велика и усилитель вольтметра работает в линейном режиме.

Наиболее распространенные аналоговые электронные вольтметры постоянного тока позволяют измерять напряжения в диапазоне от 10-6 до 103 В. Значения пределов основной приведенной погрешности зависят от диапазона измерений и составляют обычно ± (0,5 – 5,0) %.

5.4.1.6. Измерение переменных напряжений аналоговыми электронными вольтметрами.

Аналоговые электронные вольтметры используются в основном для измерения действующих значений периодических напряжений в широком частотном диапазоне.

Основное отличие схемы электронного вольтметра переменного тока от рассмотренной выше схемы вольтметра постоянного тока связано с наличием в нем дополнительного узла – преобразователя информативного параметра переменного напряжения в постоянное. Такие преобразователи часто называют «детекторами».

Различают детекторы амплитудного, среднего по модулю и действующего значений напряжения. Постоянное напряжение на выходе первого пропорционально амплитуде напряжения на его входе, постоянное напряжение на выходе второго – среднему по модулю значению напряжения на входе, а третьего – действующему.

Каждую из трех указанных групп детекторов можно, в свою очередь, разделить на две группы: детекторы с открытым входом и детекторы с закрытым входом. У детекторов с открытым входом выходное напряжение зависит от постоянной составляющей входного напряжения, а у детекторов с закрытым входом – не зависит. Очевидно, если в схеме электронного вольтметра имеется детектор с закрытым входом или усилитель переменного тока, то показания такого вольтметра не зависят от постоянной составляющей измеряемого напряжения. Такой вольтметр выгодно использовать в тех случаях, когда полезную информацию несет только переменная составляющая измеряемого напряжения.

Упрощенные схемы амплитудных детекторов с открытым и с закрытым входами приведены соответственно на рис. 5.4 и 5.5.

       
   
 
 

 

 


 

При подаче на вход амплитудного детектора с открытым входом напряжения u(t) = Umsinωt конденсатор заряжается до напряжения Um, которое запирает диод. При этом на выходе детектора сохраняется постоянное напряжение Um. Если же подать на вход напряжение произвольной формы, то конденсатор зарядится до максимального положительного значения этого напряжения.

При подаче на вход амплитудного детектора с закрытым входом напряжения u(t) = Umsinωt конденсатор также заряжается до напряжения Um и на выходе образуется напряжение u(t) = Um + Umsinωt. Если такое напряжение или пропорциональный ему ток подать на обмотку катушки магнитоэлектрического измерительного механизма, то показания прибора будут зависеть от постоянной составляющей этого напряжения, равной Um {2К4}. При подаче на вход напряжения u(t) = Uср + Umsinωt, где Uср – среднее значение напряжения u(t), конденсатор заряжается до напряжения Um + Uср, а на выходе устанавливается напряжение u(t) = Um + Umsinωt, не зависящее от Uср.

Примеры детекторов среднего по модулю и действующего значений напряжения были рассмотрены в подразделе 5.4.1.4 (соответственно рис. 5.2 и 5.3).

Детекторы амплитудного и среднего по модулю значения проще детекторов действующего значения, однако вольтметры на их основе можно использовать только для измерения синусоидальных напряжений. Дело в том, что их показания в зависимости от типа детектора пропорциональны средним по модулю или амплитудным значениям измеряемого напряжения. Поэтому рассматриваемые аналоговые электронные вольтметры можно градуировать в действующих значениях только при определенной форме измеряемого напряжения. Это сделано для наиболее распространенного – синусоидального напряжения.

Наиболее распространенные аналоговые электронные вольтметры позволяют измерять напряжения от 10-6 до 103 В в частотном диапазоне от 10 до 109 Гц. Значения пределов основной приведенной погрешности зависят от диапазона измерений и частоты измеряемого напряжения и составляют обычно ± (0,5 – 5,0) %.

Методика измерений с помощью электронных вольтметров отличается от методики применения электромеханических вольтметров. Это связано с наличием в них электронных усилителей с источниками питания напряжениями постоянного тока, работающими, как правило, от сети переменного тока.

В простейших схемах усилителей один из входных зажимов соединен с «землей» – общей точкой источников питания. Эта «земля» через паразитные емкостные и гальванические связи между обмотками силового трансформатора соединена с сетью переменного тока; кроме того, возможны паразитные связи «земли» с другими источниками напряжений. Упрощенная эквивалентная схема электронного вольтметра, учитывающая эти паразитные связи, представлена на рис. 5.6, где ЭВ – электронный вольтметр, Zвх – входное сопротивление ЭВ, I 1 – паразитный ток, Z 1 – выходное сопротивление источника паразитного тока.

В паразитном токе обычно преобладает периодическая составляющая с частотой сети 50 Гц, но имеются и высокочастотные помехи. Действующее значение этого тока может достигать единиц микроампер. Сопротивление Z 1 обычно представляет собой параллельное соединение резистора (порядка сотен мегаом) и конденсатора (порядка десятков пикофарад).

 

 

 
 

 


При проведении измерительного эксперимента необходимо подключить электронный вольтметр так, чтобы ток I 1, а также аналогичные паразитные токи в источнике измеряемого напряжения (который также может питаться от сети) не влияли на результат измерения.

 


Дата добавления: 2015-08-02; просмотров: 121 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Измерение переменных токов и напряжений электромеханическими приборами.| Измерение напряжений компенсаторами.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.007 сек.)