Вольтметры

Виды измерительных приборов

Теоретические сведения

Измерительные приборы разнообразны по назначению, принципу действия, метрологическим и эксплуатационным характеристикам. По форме представления измерительной информации их подразделяют на аналоговые и цифровые.

Аналоговые приборы бывают электромеханическими и электронными. Электромеханический прибор состоит из измерительной цепи 1, измерительного механизма 2 и отсчетного устройства 3. Измерительная цепь 1 служит для преобразования измеряемой физической величины Х (напряжения, силы тока, мощности и т.п.) в некоторую промежуточную электрическую величину Х ₁ (ток или напряжение), функционально связанную с величиной Х и непосредственно воздействующую на измерительный механизм 2 (делитель напряжения, шунт). Отсчетное устройство 3 содержит шкалу с делениями и указатель (механический – стрелка или световой – пятно). Обобщенная структурная схема такого прибора показана на рис. 2.1.

X

X₁

X

α

Рисунок 2.1 – Структурная схема электромеханического прибора

В целях повышения чувствительности прибора, расширения диапазона измерений величин в сторону малых значений измерительная цепь содержит электронные узлы. Такие приборы, в отличие от обычных аналоговых приборов прямого преобразования, называют электронными.

Цифровым называется прибор, у которого выходной сигнал является цифровым, т.е. содержит информацию о значении измеряемой величины, закодированную в цифровом коде. Структура цифрового прибора во входной части подобна структуре электронного аналогового прибора. Необходимым элементом каждого цифрового измерительного прибора является аналого-цифровой преобразователь (АЦП). АЦП – это измерительное устройство, которое осуществляет автоматическое преобразование размера выходной величины (преимущественно напряжения) входного преобразователя в её цифровое (численное) значение. На выходе цифрового прибора используется цифровое отсчетное устройство, с помощью которого через дешифратор результат измерения представляется в виде цифр и других знаков.

При измерении часто используются приборы, называемые мультиметрами, предназначенные для измерений в различных диапазонах нескольких электрических величин: постоянных и переменных тока и напряжения, электрического сопротивления и т.д.

Аналоговые вольтметры постоянного и переменного периодического напряжения строят на базе измерительных механизмов различных типов. Измерительный механизм (ИМ) имеет следующие характеристики: R_м – сопротивление механизма, І_м – ток полного отклонения механизма и следовательно, напряжение полного отклонения стрелки механизма.

.

Если измеряемое постоянное напряжение превышает U_м (U_x>U_м), то включают масштабный преобразователь (делитель) измеряемого напряжения (рис. 2.2). Тогда конечное значение шкалы вольтметра будет U_к = U_{м ∙}К_мп.

Недостатками вольтметра постоянного напряжения будут малое сопротивление между зажимами вольтметра R_v и недостаточная чувствительность.

МП

ИМ

К_мп ≤ 1

U_x

Рис. 2.2 – Электромеханический вольтметр постоянного напряжения

Электронный аналоговый вольтметр имеет большее R_v и большую чувствительность за счет включения электронного масштабного преобразователя с К_мп ≥ 1 (рис. 2.3).

МП

ИМ

К_мп ≤ 1

U_x

МП

К_мп ≥1 1  

Выбор шкалы вольтметра

Рисунок 2.3 – Электронный вольтметр постоянного напряжения

Дата добавления: 2014-12-24