Электронные вольтметры

Электронные вольтметры содержат электронные узлы (усилители, детекторы и др.) и магнитноэлектрический измерительный механизм.

Электронные вольтметры постоянного тока содержат усилитель постоянного тока (УПТ). Нижний предел измерения их не менее 1 мВ, что связано с погрешностью за счет дрейфа УПТ. Расширение пределов измерения осуществляется с помощью делителей напряжения. Условное обозначение В2. Электронные вольтметры переменного тока содержат преобразователь переменного напряжения в постоянное – детектор.

Строятся по двум блок-схемам (рис. 1.21. а, б).

Рис. 1.21.

В схеме рис. 1.21,а измеряемой переменное напряжение проходит через делитель напряжения (для расширения пределов измерения), потом усиливается, а затем детектируется. По такой схеме строятся милли- и микровольтметры переменного тока. Они имеют частотный диапазон, определяемый частотным диапазоном усилителя.

В схеме рис. 1.21,б сначала происходит детектирование измеряемого напряжения, которое потом усиливается УПТ. Частотный диапазон этих вольтметров определяется в основном детектором и может достигать 1000 МГц, однако такие вольтметры имеют более низкую чувствительность, определяемую дрейфом УПТ и большими погрешностями детектора при низких входных сигналах. Условное обозначение вольтметров переменного тока В3.

В качестве детекторов могут использоваться амплитудные детекторы с открытым входом (для измерения пиковых значений сигналов), амплитудные детекторы с закрытым входом (для измерения переменной составляющей сигнала). Градуируются вольтметры с амплитудными детекторами либо в амплитудных, либо в среднеквадратических значениях. В последнем случае при измерении несинусоидальных напряжений возникает погрешность d_а, равная, где K_а – коэффициент амплитуды.

Детектор средневыпрямленного значения – это преобразователь переменного напряжения в постоянный ток, пропорциональный средневыпрямленному значению измеряемого напряжения. Часто такой прибор состоит из одно- или двухполупериодного выпрямителя и магнитоэлектрического измерительного механизма (как правило с мостовым включением диодов). Градуируются эти вольтметры в среднеквадратических значениях, поэтому при измерении несинусоидальных напряжений возникает погрешность d_ф за счет коэффициента формы К_ф, равная .

Детектор среднеквадратического значения – преобразователь переменного напряжения в постоянный ток, пропорциональный квадрату среднеквадратического значения измеряемого напряжения. Показания приборов с детекторами среднеквадратического значения не зависят от формы измеряемого напряжения.

Периодические детермированные сигналы характеризуются следующими параметрами.

1. Пиковое значение напряжения U_m (для гармонического сигнала – амплитудное). Если напряжение за время измерения или период изменяет знак, а кривая напряжения несимметрична, то различают положительные и отрицательные пиковые значения.

2. Среднее значение за период (постоянная составляющая) .

Для синусоидального сигнала среднее значение определяют так:

.

Переменная составляющая сигнала за период

3. Средневыпрямленное значение сигнала за период .

4. Среднеквадратическое значение сигнала за период .

Для синусоидального сигнала среднеквадратическое значение называется действующим (эффективным) значением. Среднеквадратическое значение периодического сигнала сложной формы может быть вычислено по формуле: , где U_k – среднеквадратическое значение k – гармоники; k – номер гармоники.

5. Связь между указанными значениями сигнала устанавливается посредством коэффициента амплитуды К_a = U_m/U и коэффициента формы K_ф = U/U_св.

Для синусоидального сигнала .

6. Для последовательности прямоугольных импульсов можно записать: , где t_и – длительность импульса, Т – период повторения, U_m – амплитудное (пиковое) значение.

Дата добавления: 2014-01-07