tester (553833), страница 2
Текст из файла (страница 2)
По этой причине шунт амперметра, рассчитанного не6олышой ток, имеет обычно отдельные (токовые) зажимы для34Чтобы можно было одним и тем же амперметром измерять постоянные токиразных значений (в радиоэлектронике наиболее часто приходится иметь дело стоками от десятков микроампер до одного ампера), применяютмногопредельные амперметры (миллиамперметры).
Чаще других встречаютсяприборы с универсальным шунтом (рис. 2.7). Прибор включается в цепь спомощью зажима «Общ.» и одного из зажимов в левой части схемысоответственно выбранному пределу измерений, например, I НОМ 3 .Действующим сопротивлением шунта в этом случае будет суммасопротивлений резисторов R3 + R4 + R5 , а резисторы R1 и R2 войдут в цепьпоследовательно с измерителем. Коэффициент шунтированияm3 =R + R1 + R2R3 + R4 + R5+ 1.(2.13)Аналогично и для других пределов измерения. Преимуществауниверсального шунта заключаются в том, что в нем нет нигде внутреннихнепостоянных контактов, так как соединения всех резисторов между собой и сприбором неразъемные и могут быть хорошо пропаяны.Основная погрешность у амперметра магнитоэлектрической системывозникает от тех же причин, что и у вольтметра, и все расчеты, связанные снею, ведутся аналогично.
Но кроме нее у амперметра есть еще температурнаяпогрешность (точнее, зависимость показаний от температуры окружающейсреды). При изменении температуры сопротивления рамки и пружинизмерителя изменяются (приблизительно на 4% на каждые 10°С).Сопротивление же шунта от температуры не зависит. Поэтому при повышениитемпературы доля тока, протекающего через измеритель, уменьшается, а припонижении увеличивается, т. е. изменяется коэффициент шунтирования:35Для вычисления температурной погрешности выразим с помощью (2.
11) токизмерителя:IИ =1.mс шунтом). Следовательно ток во время измерения будет меньше, чем доизмерения. Вычислим погрешность от включения амперметра.Ток до включенияI=Логарифмируя, а затем дифференцируя это выражение, находимdI Иdm=−.IИmТок, измеренный амперметром,(Измеряемый ток не изменяется и его дифференциал равен 0.)Заменим дифференциалы абсолютными погрешностями:∆I И∆m=−.IИmI ИЗМ =R ИСТEE=+ R Н + R A R ИСТ + R Н1RA1+R ИСТ + R НПогрешность измеренияRA∆I I ИЗМ − I=≈−IIR ИСТ + R НЛевая часть полученного выражения — относительная погрешностьамперметра.
Правая часть представляет собою относительное изменениекоэффициента шунтирования. Обращаясь к формуле (2.11), найдем, что∆R И m − 1∆m∆R==mRИ + R ШRИ m(2.14)Таким образом, изменение коэффициента шунтирования меньшеотносительного изменения сопротивления измерителя∆R И.RИДля уменьшения температурнойпогрешности в ветвь измерителя по–следовательно включается компен–сационный резистор RТК из манга–нина {рис. 2.8).
Так, если принятьRТК = 3RИ , тоE.RИСТ + RН∆m 1 ∆R И m − 1=4 RИ mmи вместо температурной погрешности около 4%на 10°С (при m>> 1) получаем 1%. Но при этомсоответственно увеличится сопротивление шунта и падение напряжения наамперметре от измеряемого тока.2. 6. ВЛИЯНИЕ АМПЕРМЕТРА, НА ИЗМЕРИТЕЛЬНУЮ ЦЕПЬПри измерении тока амперметр включается в измерительную цепьпоследовательно, для чего ее необходимо в месте измерения разорвать. На рис. 2.9разрываемый участок условно обозначен перемычкой, которая вынимается изгнезд а и в, когда в эти гнезда включается амперметр. От этого сопротивлениецепи изменяется: раньше оно было равно R ИСТ + R Н а после включения(2.15)Эта– погрешность принадлежит к разряду методических, так как ее причиназаключается в несовершенстве метода измерения тока. Если бы амперметр былвключен в цепь постоянно (и при измерении и во время работы цепи), то онправильно показывал бы рабочее значение тока.Как видно из формулы (2.
15),погрешность от включения а м перметразависит от соотношения между его сопротивлением и сопротивлениемизмерительной цепи. Лучшим является тот амперметр, у которогосопротивление меньше.Погрешность от включения амперметра особенно велика при измерениитоков в низкоомных цепях, например, при измерении тока накала ламп, токаэмиттера транзистора и т. д. Поэтому в таких местах ток стараются определятьне путем прямого измерения с помощью амперметра, а каким-либо косвеннымпутем.Косвенное определение тока предпочитают еще и потому, что длявключения амперметра в цепь ее приходится разрывать, а это практическисводится к отпайке проводников от соответствующих лепестков детали илигребенки в исследуемой панели, что причиняет некоторые неудобства.
Идеякосвенного метода определения тока заключается в измерении падениянапряжения на резисторе известного сопротивления.Например, в схеме, изображенной на рис, 2.4, падение напряжения нарезисторе R4 = 1 кОм составило U Э =0,9 В. Значит, ток эмиттераIЭ =UЭ0 .9== 0.9 ⋅ 10 −3 А = 0.9 мА.3R4 1 ⋅ 10амперметра стало R ИСТ + R Н + R A , где R A сопротивление амперметра (вместе3637Напряжение между коллектором и общим проводом оказалось равным U k = 4,2 В.Следовательно, падение напряжения на резисторе R3 = 2 кОм составляетВсе эти три параметра связаны между собой определеннымисоотношениями:коэффициентом амплитудыU R 3 = U пит − U к = 6 − 4.2 = 1.8В.Значит, ток коллектора2.7. ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКАПрежде чем рассматривать конкретные методы измерения переменногонапряжения и тока, надо условиться, что следует понимать е таких случаях подизмеряемой величиной.
В стационарных условиях для оценки переменныхнапряжений и токов применяют следующие три параметра: амплитуду,среднеквадратичное и средневыпрямленное значение.Амплитуда определяется как наибольшее значение напряжения U m или тока I mза период T . Если форма колебания несимметрична относительно нуля, товводятся понятия пиковых значений «вверх» и «вниз» ( U m + и U m − или I m + иI m− соответственно).Среднеквадратичное (действующее или эффективное) значение определяетсявыражениямиTUm Im=UI(2.18)kф =UI,=U св I св(2.19)и коэффициентом формыU1/ 8= 0.9 ⋅ 10 −3 A = 0.9 мА.I к = R3 =3R32 ⋅ 10U=ka =значения которых зависят от формы кривой напряжения или тока.Например, для синусоидального напряженияTU =π122U m sin ωt dt =U m sin ωtd (ωt ) = U m ,∫∫T 02π 0πт.
е. для синусоидыU св 2=Um π(2.20)Таким образом, коэффициент формы для синусоидыk =1 πUU Um=== 1.11U св U m U св 1.41 2(2.21)T1 2u dt ,T ∫0I=1 2i dt.T ∫0(2.16)u и i — мгновенные значения напряжения и тока.Среднеквадратичными значениями удобно пользоваться при энергетическихрасчетах, так как мощность, выделяемая в сопротивлении R , вычисляется черезсреднеквадратичные значения U и I без каких-либо коэффициентов:гдеP=U2= I 2 R.RСредневыпрямленное значение напряжения или тока есть постояннаясоставляющая после двухполупериодного выпрямления:Т⎫1U св = ∫ и dt ;⎪Т 0⎪⎬T1I св = ∫ i dt.
⎪⎪T 0⎭(2.17)Для меандра амплитудное, среднеквадратичное и средневыпрямленноезначения совпадают в чем легко убедиться из рис, 2.10: еслиперевернуть отрицательные полупериоды вверх так, что они заполнят про–межутки между положительными (по–казано штриховой линией), то получитсяпостоянное напряжение, при котором«амплитуда», среднеквадратичное исредневыпрямленное значения суть одно и тоже. Примененный прием правомерен, ибо придвухполупериодном выпрямлении, как и привозведении в квадрат, отрицательныезначения преобразуются в положительные.Из рассмотренных примеров видно, чтокоэффициенты амплитуды или формы, вычисленные для одного законаизменения напряжения или тока, нельзя применять при другом законе.3839В случае сложной формы колебания среднеквадратическое значение иногдаудобнее находить через разложение в ряд Фурье.
Так, если задан ток в формеi = I o + I 1m cos ωt + I 2 m cos ωt + .... + I nm cos nωt ,то среднеквадратичное значение токаI = I o2 +2I 12m + I 22m + ... + I nm.2(2.22)Другой пример. Если амплитудно-модулированное напряжениеu = U om (1 ÷ m cos Ωt ) cos ωt ,где U om - амплитуда несущей, а m — коэффициент модуляции, представить ввиде суммы трех составляющих:u = U 0 m cos ωt +mmU om cos(ω − Ω ) + U om cos(ω + Ω )t ,22(2.23)то222U omU om1 ⎛ mU om ⎞1 ⎛ mU om ⎞m21+.+ ⎜U=⎟ + ⎜⎟ =22⎝ 2 ⎠2⎝ 2 ⎠22(2.24)2.8. ВОЛЬТМЕТРЫ И АМПЕРМЕТРЫ СРЕДНЕВЫПРЯМЛЕННЫХЗНАЧЕНИЙДля измерения переменных напряжений и токов в радиоэлектронике обычноиспользуют измерители магнитоэлектрической системы как наиболеечувствительные.
Так как эти приборы реагируют только на постоянный ток, передними ставятся преобразователи измеряемого переменного напряжения или токав постоянный ток.Трем параметрам переменного напряжения или тока соответствуют три видапреобразователей: амплитудных (пиковых), среднеквадратичных исредневыпрямленных значений.Приборы с преобразователями среднеквадратичных значений, естественно, вэтих же значениях и градуируются. Приборы с другими видами преобразователейградуируются соответственно их применению. Например, при измерениинапряжений видеоимпульсов применяется вольтметр с амплитуднымпреобразователем и шкала градуируется в пиковых значениях измеряемогонапряжения.Если приборы с преобразователями амплитудных или средне– выпрямленныхзначений предназначены для измерения синусоидальных напряжений или токов,то их шкалы градуируются обязательнов среднеквадратичных значениях.
Эта градуировка не будет действительнапри отклонении формы измеряемой величины от синусоидальной, о чемникогда не следует забывать. Однако пропорциональность между показаниемприбора и истинным среднеквадратичным значением и в этом случаесохранится — надо только определить новый коэффициентпропорциональности.В этой главе излагается принцип действия только преобразователейсредневыпрямленных значений, широко используемых для измеренийсинусоидальных напряжений низкой частоты.Преобразователь средневыпрямленных значений представляет собойвыпрямитель, выполненный на полупроводниковых диодах.Схемы выпрямителей могут быть однополупериодными и двух–полупериодные.
Однополупериодныесхемы изображены на рис. 2. 11, а и б. Всхеме с двумя выпрямительными диодамиодин служит для выпрямления тока,протекающего через прибор, а второй —для пропускания обратной полуволны, таккак иначе обратное напряжение на первомэлементе недопустимо возрастет и он будетпробит. В схеме, изображенной на рис. 2.11,б роль второго диода выполняет шун–тирующий резистор. Из-за него втораясхема менее чувствительна к току, чемпервая.На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
