evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Их схемы приведены на рис. 2.51. Принцип работы логометрическнх частотомеров основан на зависимости разности вращающих моментов, воздействующих на скрепленные между собой подвижные катушки 1 н 2 с токами 1~ и 1э, как от частоты, так и от положения катушек. Основная погрешность электромеханических аналоговых частотомеров составляет 1 — 2,5%.
Оин имеют узкие диапазоны измерения и используются в качестве щитовых приборов. В лабораторных условиях нередко для измерения частоты исполь. эуют осциллографы. Это оправдано, если к точности измерения не предъявляется жестких требований. Получение фигур Лиссажу, использование круговой развертки с модуяяцией яркости, определение частоты исходя из измеренного значения периода напряжения — наиболее распространенные способы осциллографических измерений частоты. Элекгронлые конденсаторные частаэомеры применяются для измерения частот от 10 до 1 МГц.
Принцип работы таких частотомеров иллюстрируется схемой, приведенной на рис. 2.52. Конденсатор С при помощи электронного ключа Я переключается то на заряд от батареи СВ, то на разряд через магннтозлектрический измерительный механизм РА. За время одного такого цикла через индикатор РА будет про- 96 текать заряд Д = СУ. Если частота переключений равна измеряемой частоте Г у~, то средний ток, протекаощий через нцщпсатор, равея1ср = И„' = СЮх, т. е. показание индикатора пропорцио- ~ 17 иально частоте. Условием нормальной ав- ~ рл С работы конденсаторного частотомера является постоянство П и С. Кроме того, необходимо, чтобы время зарцца Рис, 2.52 и разряда было меньше периода измеряемой частоты. Управление электронным ключом осуществляется напряжением измеряемой частоты, которое для нормальной работы схемы предварительно усиливается и приобретает форму, близкую к прямоугольной.
Основная приведенная погрешность таких частотомеров лежит в пределах 2 — 3%, Семейство перечисленных выше аналоговых частотомеров дополняет гегеродияные частотомеры, принщип действия которых основан на сравнении измеряемой частоты с частотой перестраиваемого стабильного генератора.
Сравнение осуществляется посредством гетеродинирования напряжений сравниваемых частот. Гетеродинирование — это процесс нелинейного взаимодействия двух напряжений, в результате которого кроме исходных частот са, и сот возникают комбинационные частоты ~лш, + лхот 1, где л и и — целые числа. В окрестности равенства частот ол и ьзз появляются низкочастотные (нулевые) биения, которые удобно наблюдать на осциллографическом индикаторе. Достоинствами гетеродинных частотомеров является возможность измерения очень высоких частот — до 100 ГГц с погрешностью нехуже10 з — 10 з %. Среди приборов для измерения частоты видное место занимают цифровые частотомеры.
Электронно-счетные частотомеры являются цифровыми приборами. Они основаны на счете числа периодов измеряемой частоты за некоторый, строго определенный интервал времени, т.е. использую~ аналогоцифровое преобразование частоты в последовательность пересчитываемых импульсов. Погрешность этих частотомеров в основном определяется нестабильностью формирования калиброванного интервала времени и погрешностью квантования. Последняя уменьшается с увеличением измеряемой частоты. Электронно-счетные частотомеры являются наиболее точными 1относительная погрешность может не превышать 10 ~ %) и обладают всеми перимушествами цифровых приборов, поэтому они нашли широкое применение.
Диапазон измеряемых частот —. от 10 Гц до сотен мегагерц. Чтобы расширить диапазон измерений в сторону низких частот, в неко. торых частотомерах дополнительно вводится время-импульсное аналого. цифровое преобразование. Это дает возможность с большой точностью 97 Рас. 253 измерять период низкочастотного напряжения. Затем следует пересчет периода в частоту при помощи микропроцессорного вычислителя. Такие частотомеры имеют нижний частотный предел 0,1 — 0,01 Гц. В результате применения микропроцессоров в цифровых частотомерах появилась возможность проведения многократных измерений с усреднением их результатов, исключения некоторых систематических погрешностей, проведения автоматического контроля правильности работы прибора, работы в составе измерительного комплекса по заданной программе н т.д.
Измерение угла сдвига фаз. Методы измерения угла сдвига между двумя гармоническими напряжениями зависят от частотного диапазона и требуемой точности измерения. На низких частотах наиболее употребительны электромеханические фазометры, построенные на основе злектродинамнческих и ферродинамических логометров. Однако их показания довольно значительно зависит от частоты, поэтому такие фазометры используются в основном на промышленных частотах 50 — 400 Гц и имеют классы точности 0,5 — 2,5. Электронные аналоговые 95атометры используют принцип преобразования фазового сдвига во временной интервал. Структурная схема такого частотомера приведена на рис. 253,а.
Напряжения и, низ, угол сдвига фаз межпу которыми требуется измерить, после усиления, ограничения, дифференцирования и детектирования преобразуются в короткие импульсы и~ и из, управляющие триггером. Напряжение с выхода 98 три1тера подается на цепочку, состоящую из резистора и магнитоэлектрического прибора.РА. Показания индикатора РА пропорциональны среднему значению тока„протекающего через прибор. Но Гср = Уют 12я, т.е.
показания прибора пропорциональны углу сдвига фаз. На рис. 2.53, б приведены временные диаграммы, иллюстрирующие принцип работы электронного фазометра. Электронные аналоговые фаэометры работают в диапазоне частот от десятков герц до единиц мегагерц. Их относительная погрешность составляет 1 — 2%. В лабораторных условиях для измерения угла сдвша фаз можно использовать осциллограф. Метод линейной развертки применяется, если осциллограф двухлучевой. В этом случае на экране получают изображение двух кривых напряжений и, и из, взаимное расположение которых несет искомую информацию. Метод эллипса основан на том факте, что при подаче двух синусоидалы~ых напряжений на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины на экране наблюдается эллипс, форма и наклон которого зависят от угла сдвига фаз.
Погрешность измерения этими методами довольно велика — 5 — 10%. Цифровые фазомегры строятся на основе аналого-цифрового преобразования фазового сдвига в интервал времени, т.е. используют время- импульсные АЦП. Они работают в широком диапазоне частот (например, фазометр Ф2-4 от 20 Гц до 10 МГц, Ф5126 от 1 до 150 МГц), имеют высокое входное сопротивление (до 1 МОм), могут работать с напряжениями от нескольких мнлливольт до сотен вольт. Абсолютная погрешность измерений составляет доли грыгусов.
2.ЗЗ. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ К параметрам электрических цепей относятся сопротивление, ю~дуктивность, взаимная индуктивносп и емкость. Сопротивление постоянному току измеряется как приборами непосредственной оценки — омметрами, так и мостами. Используются и косвенные измерения. Омметры выполняют. на основе магнитоэлектрического механизма или логометра ( й 2.2) . В зависимости от схемы они предназначены для измерения либо больших (от единиц ом до десятков или сотен мегаам), либо малых (от десятитысячных долей ома до нескольких ом) . Много- предельные омметры могут объединять эти две схемы в одном приборе. Логометрические омметры имеют достоинства, вытекающие из независимости его показаний от напряжения питания. Погрешность омметров рассматриваемых типов обычно лежит в диапазоне от одного до нескольких процентов, причем она неодинакова на разных участках шкалы и резко возрастает на обоих ее концах.
Большие сопротивления (до 10'е — 10~ т Ом) измеряются электронными мегаомметрами и тераомметрами, ко~орые обычно включают в себя операционные усилители, обеспечивающие высокое сопротивление прибора. Одинарные мосты постоянного тока Одинарнгче мосты постоянного тока, собраьшые по схеме„представлены на рис. 2.35, широко применяются для измерения сопротивлений средних размеров (от 1 до 10'е Ом). Встречаются также одинарные мосты, диапазон измерений которых расширен либо в сторону меньших (до 10 4 Ом), либо в сторону больших (до 10'з Ом) значений сопротивления.
Конструктивно мост представляет собой стационарный илн переносный прибор с набором магазинов сопротивления, соединенных в мостовую схему. Индикатором нуля обычно служит гальванометр магннтоэлектрической системы. Он может быль встроенным в прибор или наружным, так же как и батарея или блок питания. Измеряемое сопротивление определяется по формуле А = А~Аз/А~ поэтому погрешности в изготовлении резисторов А2, АЗ н А4 вносят вклад в погрешность измерения. Значительная погрешность, особенно при малых значениях измеряемых сопротивлений, может быть обусловлена влиянием сопротивления соединительных проводников, при помощи которых измеряемое сопротивление подключается к соответствующим зажимам. Измерение больших сопротивлений затруднено малой чувствительностью схемы и влиянием параэитных проводимостей. Типичные значения прнвепенной погрешности при измерении сопротивлений одинарным мостом составляют 0,005 — 1,0%.
Однако при измерении больших сопротивлений погрешность может досппвть 5 — 10%. Явойной мост. Для измерения малых сопротивлений применяют двойной мост, схема которого приведена на рис. 2.54. Двойной мост содержит четыре резистора АА А2, АЗ и А4, гальванометр Р6, образцовый резистор Ае, а также источник постоянного напряжения 6, ампер. метр и переменный резистор для установки рабочего тока. Резистор А„, сопротивление которого надо измерять, подключается последовательно с образцовым сопротивлением Ае.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
