evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024282), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Эти с х е м ы д о п о л н я ю т д р у г д р у г а . К а ж д а я и з н и х о б л а д а е тсвоимипреимуществамиинедостатками.обладающиеПоширокимпервойчастотнымсхемемогутстроитьсявольтметры,диапазоном(10 Гц —1000 М Г ц ) , но обычно не способные измерять напряжениям е н ь ш е н е с к о л ь к и х д е с я т ы х д о л е й в о л ь т а : д е т е к т о р в ы п р я м л я е т толь*ко достаточно большие напряжения.61Вторая схема позволяет строить чувствительные вольтметры, нижнийпредел измерения к о т о р ы х составляет всего л и ш ь единицы микровольт.Однакоэти п р и б о р ы и м е ю т м е н ь ш и й ч а с т о т н ы й д и а п а з о н , п о с к о л ь к участотныйдиапазонусилителяпеременноготокатруднос д е л а т ь до­статочно б о л ь ш и м .Детекторы,применяемыевыпрямленияпеременноговэ л е к т р о н н ы х вольтметрах, служат д л ят о к а .

О н и м о г у т б ы т ь в ы п о л н е н ы п о раз­л и ч н ы м схемам и подразделяются на детекторы средневыпрямленного,амплитудногозывает,илиисреднеквадратическогокакомуиззначенийсреднеквадратическому)з н а ч е н и й . Этод е л е н и е пока­(средневыпрямленному,измеряемогонапряженияамплитудномусоответствуетнапряжение на выходе детектора.Д е т е к т о р ы с р е д н е в ы п р я м л е н н о г о з н а ч е н и я п р е д с т а в л я ю т с о б о й вы­прямители на п о л у п р о в о д н и к о в ы х диодах — такие же, к а к в приборахвыпрямительной системы.А м п л и т у д н ы е д е т е к т о р ы о б ы ч н о с о д е р ж а т д и о д и к о н д е н с а т о р , ко­т о р ы й заряжается до амплитудного значения и з м е р я е м о г о напряжения.Длянормальнойсопротивлениеработыегоамплитудногонагрузкибылодетектора необходимо, чтобывеликоамплитудный детектор используют в(50—100 М О м ) .Поэтомупервой из схем, представленныхн а р и с .

2 . 2 9 , где е г о н а г р у з к о й я в л я е т с я у с и л и т е л ь п о с т о я н н о г о т о к а ,обладающий в ы с о к и м входным сопротивлением.Детекторысреднеквадратическогозначенияиспользуютквадратич­н ы й участок вольт-амперной х а р а к т е р и с т и к и (ВАХ) диода или диоднойц е п о ч к и , в р е з у л ь т а т е ч е г о с р е д н е е з н а ч е н и е н а п р я ж е н и я на в ы х о д е де­тектораоказываетсяпропорциональнымквадратусреднеквадратичес­к о г о значения и з м е р я е м о г о напряжения.

В д р у г и х схемах детекторовсреднеквадратическогозначениянапряженияприменяютсятермо­преобразователи.По отношениюк постоянной составляющей н а п р я ж е н и я различаютд е т е к т о р ы с о т к р ы т ы м и з а к р ы т ы м в х о д о м . В п е р в о м с л у ч а е постоян­н а я составляющая н а р я д у с переменной вносит свой в к л а д в результати з м е р е н и я , в о в т о р о м — п о с т о я н н а я с о с т а в л я ю щ а я и с к л ю ч а е т с я из-заналичия разделительного конденсатора на входе детектора.В з а в и с и м о с т и о т п р и м е н я е м о й с х е м ы в ы п р я м л е н и я в о л ь т м е т р ы под­разделяютсянавольтметрысредневыпрямленного,амплитудногоисреднеквадратического значений.К а к в и д н о из с т р у к т у р н ы х схем, п р и в е д е н н ы х на рис.

2.29, в составк а ж д о г о электронного вольтметра входит усилитель постоянного илипеременноготока.Однаизвозможныхсхемусилителя постоянногот о к а (в упрощенном виде) представлена на рис. 2.30.И з м е р я е м о е на­п р я ж е н и е U x п о д а е т с я на с е т к у т р и о д а VL1 ч е р е з р е з и с т о р В.ф, к о т о р ы йвместес конденсаторомСфобразуетфильтр,у м е н ь ш а ю щ и й пульса­ц и и н а с е т к е л а м п ы . П р и к о р о т к о з а м к н у т о м в х о д е , т.е. в о т с у т с т в и ен а п р я ж е н и я Ux, п о т е н ц и а л ы с е т о к о б е и х л а м п VL1 и VL2 р а в н ы и уста62Рис.

2.30новкана нульизмерительногомеханизма вольтметра PV может бытьв ы п о л н е н а п р и п о м о щ и п е р е м е н н о г о р е з и с т о р а R4.UxженияпыприведеткизменениюП о я в л е н и е напря­внутреннего ' сопротивлениялам­VL1, в с л е д с т в и е чего н а р у ш и т с я б а л а н с с х е м ы , п о т е н ц и а л ы а н о д о внебудут р а в н ы и через цепь и з м е р и т е л ь н о г ом е х а н и з м а потечет т о к .Н а п р а в л е н и е и з н а ч е н и е э т о г о т о к а з а в и с я т о т з н а к а и з н а ч е н и я измеряе­могоUx. Т а к и м о б р а з о м , ш к а л а и з м е р и т е л ь н о г о механиз­напряженияма м о ж е т быть проградуирована в вольтах постоянного т о к а .У с и л и т е л и п е р е м е н н о г о н а п р я ж е н и я , к о т о р ы е и с п о л ь з у ю т с я в элект­ронныхциентвольтметрах,должныиметьвысокийистабильный коэффи­у с и л е н и я в р а б о ч е м д и а п а з о н е частот, м а л ы е н е л и н е й н ы е иска­жения,бытьпряжениянечувствительнымипитания.Такимкизменениямтребованиямтемпературыотвечаютина­широкополосныем н о г о к а с к а д н ы е усилители, стабилизированные обратной связью.Электронныеимеютвольтметрыбольшоемощность отвходноецепи,вобладаютрядомсопротивление,ценныхпоэтомукачеств.потребляютОнималуюкоторой производятся измерения.

Диапазон ихр а б о ч и х частот м о ж е т п р о с т и р а т ь с я о т н у л я д о с о т е н м е г а г е р ц . Значе­нияизмеряемыхнапряжений лежат в области от н е с к о л ь к и х микро­вольт до киловольт.Кнедостаткамисточниканойэлектронных вольтметровпитания,стабильностьюневысокаяэлектронныхточность,элементовотносятсянеобходимостьобусловленнаянедостаточ­(резисторов, ламп,полу­п р о в о д н и к о в ы х д и о д о в и т р и о д о в и т . д . ) . На э л е к т р о н н ы е в о л ь т м е т р ыу с т а н о в л е н ы к л а с с ы т о ч н о с т и о т 0,1 д о 2 5 .

О б ы ч н ы е к л а с с ы 2 , 5 ;4,0,а на п о в ы ш е н н ы х частотах 6 , 1 0 , 15.В о л ь т м е т р ы с р е д н е в ы п р я м л е н н о г о з н а ч е н и я и а м п л и т у д н ы е вольтмет­ры имеют также погрешности, зависящие от ф о р м ы к р и в о й тока.

Поп р и н ц и п у д е й с т в и я о н и р е а г и р у ю т н а с р е д н е в ы п р я м л е н н о е и амплитуд­ноезначения,нонеквадратическихдляудобства(действующих)работы обычно градуируются всред-з н а ч е н и я х н а п р я ж е н и я . Т а к а я градуи63ровка может быть произведена только для определенной ф о р м ы к р и в о йтока.Обычновольтметрывильныеэтаформапредполагаетсясредневыпрямленногопоказаниятолькоприисинусоидальной.Поэтомуа м п л и т у д н о г о з н а ч е н и й д а ю т пра­синусоидальнойкривой измеряемогонапряжения. Если к р и в а я отличается от синусоиды, погрешности могутвозрастать до десятков процентов.Э л е к т р о н н ы е в о л ь т м е т р ы часто в х о д я т в с о с т а в и я в л я ю т с я о с н о в о ймногопредельныхкомбинированныхприборов,позволяющихнарядус н а п р я ж е н и е м и з м е р я т ь д р у г и е э л е к т р и ч е с к и е в е л и ч и н ы , н а п р и м е р со­противление.Такиеприборыширокоиспользуютсявлабораторнойпрактике, особенно для радиотехнических измерений.О п и с а н н ы е в ы ш е э л е к т р о м е х а н и ч е с к и е и э л е к т р о н н ы е п р и б о р ы яв­л я ю т с я п о к а з ы в а ю щ и м и , в ы п о л н я е м ы м и по схеме п р я м о г о действия ииспользующими'методнепосредственнойоценки(см§1.2и1.4).Они у д о б н ы в работе и имеют малое в р е м я и з м е р е н и я , о д н а к о обладаютсравнительно большими погрешностями.Д л я в ы п о л н е н и я измерений п о в ы ш е н н о й точности применяют болеесложныеприборы.Онивыполняютсяпосхемам уравновешивания ииспользуют м е т о д сравнения.

К т а к и м п р и б о р а м относятся компенсато­ры (потенциометры) и измерительные мосты.2.8. КОМПЕНСАТОРЫКомпенсаторами(илиназываютсяпотенциометрами)при­боры д л я измерения методом сравнения ЭДС, напряжений или величин,функциональнос н и м и с в я з а н н ы х . С у щ е с т в у ю т к о м п е н с а т о р ы к а к по­стоянного, так и переменного тока.Компенсаторыпостоянноготока обычнов ы п о л н я ю т с я п о принци­пиальной схеме, приведенной на рис. 2 .31 .

Источник постоянного т о к аGB1 о б е с п е ч и в а е т п р о т е к а н и е р а б о ч е г о т о к а /последовательносоединенныхрезисторов:в о ч н о г о R y и р е г у л и р о в о ч н о г о jR p . З а ж и м ы Н Эслужат д л яподключения нормальногов ц е п и , с о с т а в л е н н о й изи з м е р и т е л ь н о г о RK, устано­(на схеме не п о к а з а н ы )э л е м е н т а GB2,аз а ж и м ы Ux —д л я п о д к л ю ч е н и я и з м е р я е м о г о н а п р я ж е н и я . П р и п о м о щ и переключате­ля Sг а л ь в а н о м е т р PG м о ж н о в к л ю ч а т ь л и б о в ц е п ь н о р м а л ь н о г о эле­мента( п о л о ж е н и е НЭ), л и б о в ц е п ь и з м е р я е м о г о н а п р я ж е н и я(положе­ние X)В с о о т в е т с т в и и с идеей м е т о д а и з м е р я е м о е н а п р я ж е н и е Ux н е о б х о д и м осравнить с падением напряжения, с о з д а в а е м ы м рабочим т о к о м /на ча­сти R и з м е р и т е л ь н о г о р е з и с т о р а RK.

На п р а к т и к е в к а ч е с т в е J R h исполь­зуютмагазинрезисторов,обеспечивающийв ы с о к у ю точностьзаданиятребуемого значения/?.Процесс измерения напряженияс о с т о и т и з д в у х о п е р а ц и й : установ­л е н и я рабочего т о к а / и у р а в н о в е ш и в а н и я и з м е р я е м о г о н а п р я ж е н и я Uxнапряжением,64создаваемымрабочимтокомнаR.Дляустановлениярабочеготокапереключательгальвано­м е т р а с т а в я т в п о л о ж е н и е НЭ и п р и помо­щи резистора Rp добиваются отсутствиятока в гальванометре.Это будет иметьм е с т о в т о м с л у ч а е , е с л и п а д е н и е напря­жениянаустановочномрезистореRyр а в н о ЭДС нормального элемента:=£нIRV(2.67)Таким образом,при отсутствии токав цепи гальванометра рабочий т о к/EH/R=После(2.68)у•этого переходят ко в т о р о й операции:п е р е к л ю ч а т е л ь гальва­н о м е т р а у с т а н а в л и в а ю т в п о л о ж е н и е X и п р и п о м о щ и м а г а з и н а резисто­ров RKустанавливают такоепроисходитзначениеуравновешиваниен а п р я ж е н и я IR.Этос о п р о т и в л е н и я R, при к о т о р о мизмеряемогонапряженияпроизойдет тогда, к о г д а т о кпадениемчерез гальванометрснова будет отсутствовать.

В результате у р а в н о в е ш и в а н и яU(2.69)= IR.После подстановки выражения д л я рабочего тока / (2.68)в(2.69)получим(2.70)Ч т о б ы избежать вычислений поний, у д о б н о в ы б р а т ь значение Ryчислом,представимым в видеи = 4, то Е н IRy = Ю~4( 2 . 7 0 ) п р и к а ж д о м и з а к т о в измере­т а к и м , ч т о б ы о т н о ш е н и е EH/Ry б ы л о1 0 ~ " , где п — ц е л о е . Е с л и , н а п р и м е р ,и соотношение (2.70) принимает видU x = 0 , 0 0 0 LR.П р и э т о м в ы ч и с л е н и е U x с у щ е с т в е н н о у п р о щ а е т с я . П р а к т и ч е с к и этапв ы ч и с л е н и я и с к л ю ч а е т с я п о л н о с т ь ю , т а к к а к н а ш к а л а х м а г а з и н а ре­зисторовRK,припомощикоторогоустанавливаетсятребуемоезна­чение R, н а н о с я т с я ч и с л о в ы е о т м е т к и , с р а з у д а ю щ и е з н а ч е н и е U x в воль­тах.К с о ж а л е н и ю , Э Д С н о р м а л ь н о г о э л е м е н т а Е н х о т я и с л а б о , но з а в и с и то т т е м п е р а т у р ы .

Характеристики

Список файлов книги