Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Электронные вольтметры

Электронные аналоговые приборы

Общие сведения. Как было сказано в (электромеханические приборы с преобразователями) в качестве преобразователей переменного тока в постоянный наряду с выпрямительными и термоэлектрическими преобразователями используют преобразователи на электронных элементах.

Объединение таких преобразователей с магнитоэлектрическими приборами дают группу приборов, носящих название электронных приборов.

Благодаря применению электронных устройств удается расширить функциональные возможности средств измерений и обеспечить высокий уровень их метрологических характеристик. Это, в первую очередь, относится к:

1. К высокой чувствительности приборов.

2. Широкому диапазону измерений.

3. Малой потребляемой мощности от измеряемой цепи.

4. Широкому частотному диапазону и др.

1. В настоящее время широкое признание получили такие приборы, как электронно – лучевые осциллографы, электронные вольтметры, омметры, анализаторы спектра и др. В то же время некоторые аналоговые приборы, например частотомеры и фазометры, вытесняются соответствующими цифровыми приборами, что обусловлено относительной простотой преобразования этих параметров в кодовый сигнал.

2. Весьма разнообразен перечень выпускаемых промышленностью электронных измерительных преобразователей электрических величин с аналоговым выходным сигналом. Такие преобразователи имеют, как правило, унифицированный выходной сигнал, в частности, в виде напряжения постоянного тока 0 – 10В или постоянного тока 0 – 5 мА. Эти преобразователи широко используются в измерительных информационных системах.

 

В электронных вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется с помощью аналоговых электронных устройств в постоянный ток, который подается на магнитоэлектрический измерительный механизм со шкалой, градуированной в единицах напряжения. Электронные вольтметры обладают:

1. Высокой чувствительностью.

2. Широким диапазоном измеряемых напряжений (от десятка нановольт на постоянном токе до десятков киловольт)

3. Большим входным сопротивлением (более 1Мом).

4. Могут работать в широком частотном диапазоне (от постоянного тока до частот порядка сотен мегагерц).

Эти достоинства обусловили широкое распространение электронных вольтметров.

Наиболее часто в электронных вольтметрах применяют схемы с прямым преобразованием сигналов. В этом случае аналоговые электронные узлы могут вносить значительные погрешности. Особенно это сказывается при измерении малых напряжений или напряжений высоких частот. Поэтому электронные вольтметры обычно имеют относительно невысокие классы точности (1- 6). Вольтметры с уравновешивающим преобразованием, как правило, имеют более высокие классы точности (0,2 – 2,5), но они более сложны и менее удобны в эксплуатации.



В настоящее время выпускается множество различных типов вольтметров. По своему назначению и принципу действия наиболее распространенные вольтметры могут подразделены на вольтметры:

1. Постоянного тока.

2. Переменного тока.

3. Универсальные.

4. Импульсные.

5. Селективные.

Вольтметры постоянного тока.Упрощенная структурная схема таких вольтметров

ВД –входной делитель напряжения; УПТ – усилитель постоянного тока; ИМ – магнитоэлектрический измерительный механизм.

 

Рис. 11.1 – Структурная схема электронного вольтметра постоянного тока

 

Угол отклонения указателя измерительного механизма , где - коэффициенты преобразования (усиления) соответственно ВД и УПТ, - чувствительность по напряжению измерительного механизма; - коэффициент преобразования электронного вольтметра; - измеряемое напряжение.

Есть вольтметры, у которых и основное назначение УПТ в этом случае – обеспечить большое входное сопротивление вольтметра, есть вольтметры (микровольтметры) у которых достигает больших значений () за счет применения специальных схем, убирающих «дрейф» нуля у УПТ (самопроизвольное изменение выходного сигнала).

Вольтметры переменного тока. Такие вольтметры состоят из преобразователя переменного напряжения в постоянное, усилителя и магнитоэлектрического измерительного механизма. Возможны две обобщенные структурные схемы вольтметров переменного тока (рис 11.2), различающиеся своими характеристиками. В вольтметрах по схеме рисунка 11.2 а) измеряемое напряжение сначала преобразуется в постоянное напряжение, которое затем подается на УПТ и ИМ, являющиеся, по существу, вольтметром постоянного тока. Преобразователь Пр представляет собой малоинерционное нелинейное звено (см. далее), поэтому вольтметры с такой структурой могут работать в широком частотном диапазоне (от десятков герц до 10 3 МГц).

 

а) б)

Рис. 11.2 – Структурные схемы вольтметров переменного тока

 

В вольтметрах, выполненных по схеме 11.2. б), благодаря предварительному усилению удается повысить чувствительность. Однако создание усилителей переменного тока с большим коэффициентом усиления, работающих в широком диапазоне частот, - достаточно трудная техническая задача. Поэтому такие вольтметры имеют относительно низкий частотный диапазон (1 – 10МГц); верхний предел измерений при максимальной чувствительности составляет десятки или сотни микровольт.

В зависимости от вида преобразователя переменного напряжения в постоянное отклонения указателя измерительного механизма вольтметров могут быть пропорциональны:

1. Амплитудному (пиковому).

2. Среднему (средневыпрямленному)

3. Действующему значениям измеряемого напряжения.

В связи с этим вольтметры называют соответственно вольтметрами амплитудного, среднего или действующего значения (среднеквадратического). Однако независимо от вида преобразователя шкалу вольтметров переменного тока , как правило, градуируют в действующих значениях напряжения синусоидальной формы.

Вольтметры среднего значения имеют преобразователи переменного напряжения в постоянное, аналогичные преобразователям, используемым в выпрямительных приборах, у них

Вольтметры действующего значения имеют преобразователь переменного напряжения с квадратичной статической характеристикой преобразования . В качестве такого преобразователя используют термопреобразователи, квадратирующие устройства с кусочно – линейной аппроксимацией параболы, электронные лампы и другие, у них

У вольтметров амплитудного значения преобразователь служит для выделения амплитудного значения измеряемого напряжения. Вольтметры выпускаются для измерения напряжения от 1мВ до 150В, у них

Преобразователь, служащий для выделения амплитудного значения, строится по схеме:

 

(в общем случае может присутствовать). Конденсатор через диод заряжается в положительный полупериод до напряжения . При разряде падения на будет равно разности . Т.е. .

Т.е. это разность падения напряжения на не зависит от . После фильтрации переменной составляющей напряжения на цепочке напряжение на выходе будет .

Универсальные вольтметры. Такие вольтметры предназначены для измерения напряжений постоянного и переменного токов. Обобщенная структурная схема показана рис. 11.3., где – переключатель. В зависимости от положения переключателя вольтметр работает по схеме вольтметра переменного тока с преобразователем (положение 1) или вольтметра постоянного тока (положение 2).

В универсальных вольтметрах, называемых также комбинированными, часто предусматривается возможность измерения сопротивлений в таких вольтметрах имеется преобразователь , выходное напряжение которого зависит от неизвестного сопротивления: на основание этой зависимости шкала прибора градуируется в единицах сопротивления. При измерении резистор с неизвестным сопротивлением подключается к входным зажимам преобразователя, а переключатель ставится в положение 3.

 

 

где представляет собой

Рис.11.3 – Универсальный вольтметр

Кроме рассмотренных вольтметров переменного ока, в настоящее время выпускаются диодно – компенсационные вольтметры.

Принцип действия таких вольтметров поясняется схемой основными элементами, которой являются: диод ; высокочувствительный гальванометр – нуль – индикатор ; образцовый делитель напряжения .

 

В отсутствие ток через диод не протекает.

 

При подключении напряжения при < через диод начинает протекать некоторый ток, вызывая отклонения указателя нуль – индикатора. Увеличивая (по модулю) компенсационное напряжение , добиваются отсутствия тока через . В момент, когда ток в исчезает, . Отсчет снимают по положению рукоятки . Высокая чувствительность и высокая точность установки позволяют получать малые погрешности измерений (до 0,2%).

Эти вольтметры являются наиболее точными из существующих электронных вольтметров, обладают высоким входным сопротивлением, широким частотным диапазоном (до 103 МГц). Недостаток прибора – сложность эксплуатации.

Для измерения амплитуды импульсных сигналов различной формы применяют импульсные вольтметры. Особенности работы импульсных вольтметров определяется малой длительностью измеряемых импульсов (от 10 –100 нс) и значительной скважностью Ө = (до 109), где - период следования импульсов.

Импульсные вольтметры градуируют в амплитудных значениях измеряемых импульсов.

Селективные вольтметры. Такие вольтметры предназначены для измерения действующего значения напряжения в некоторой полосе частот или действующего значения отдельных гармонических составляющих измеряемого сигнала.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Электронные вольтметры

Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 764; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.162.19.123
Генерация страницы за: 0.097 сек.