63656 (597599), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Вхідний пристрій вольтметра складається з компенсованого подільника напруги , перетворювача імпедансу ПІ (підсилювача з безпосереднім зв‘язком) та атенюатора (рис. 6.33,б). Атенюатор разом з перемикачем S2 задає межі вимірювань 3, 10, 30, 100, 300, 1000 мВ. Компенсований подільник вмикається перемикачем S1 на межах вимірювання 3...300 В і здійснює ослаблення сигналу в 1000 разів.

Рис. 6.33. Вольтметр середньовипрямних значень:

а структурна схема; б принципова схема вхідного пристрою

Розглянута структура вольтметра забезпечує вимірювання синусоїдних напруг, починаючи з одиниць мілівольт, дозволяє досить просто підвищити вхідний опір і зменшити вхідну ємність за рахунок введення схем глибокого місцевого негативного зворотного зв‘язку.

Вольтметри середніх випрямних значень, наприклад, типів В3-38, В3-39 забезпечують вимірювання СКЗ синусоїдних напруг у діапазоні частот від 20 Гц до 5...10 МГц, їх основна відносна похибка складає 2,5 % у межах вимірювання 3...1000 мВ і 4 % в інших межах вимірювання, вхідний опір не менше 4...5 МОм.

Вольтметри середніх квадратичних значень будуються за схемою підсилювач-перетворювач і призначаються для вимірювання СКЗ напруг довільної форми. Перетворювачі змінної напруги в постійну (або в постійний струм) цих вольтметрів мають квадратичну характеристику. У вимірювальній техніці здебільшого використовують термоелектричні перетворювачі.

ретворювачаТ1 вмикається на вихід широкосмугового підсилювача ШП, а нагрівач термоперетворювача Т2 на вихід ППС через подільник зворотного зв’язку. Термопари увімкнуті назустріч одна одній.

Градуювальна характеристика (і шкала) такого вольтметра є лінійною, тобто його покази пропорційні CКЗ вхідної напруги U_x.

Для прикладу наведемо технічні характеристики вольтметра В3-57: він забезпечує вимірювання в діапазоні частот від 5 Гц до 5 МГц, його найменша і найбільша межі вимірювань СКЗ 30 мкВ і 300 В, основна відносна похибка 1...6 %.

6.10.3. Селективні вольтметри

Селективні вольтметри призначаються для вимірювання дуже малих значень синусоїдних напруг і гармонічних складових несинусоїдних сигналів у присутності завад в електричних колах для дослідження спектральної щільності потужності шумових сигналів тощо. Селективні мікровольтметри виконуються за схемою прямого перетворення, їх поділяють на низькочастотні та високочастотні.

Низькочастотний селективний мікровольтметр являє собою калібрований приймач прямого підсилення з двома широкосмуговими підсилювачами ШП1, ШП2, селективним підсилювачем СП і підсилювачем змінного струму П (рис. 6.35,а). Настроювання в межах кожного піддіапазона на частоту вимірюваної гармоніки виконується вручну здвоєним потенціометром R₁ (грубо) і потенціометром R₂ (точно). Про настроювання на потрібну частоту судять за максимальним показом вихідного магнітоелектричного вольтметра V. Вибір піддіапазону здійснюють перемиканням здвоєних регульованих конденсаторів C. Основна відносна похибка низькочастотних селективних мікровольтметрів складає від % до 10...15 %.

Високочастотний селективний мікровольтметр (рис. 6.35,б) являє собою супергетеродинний приймач з подвійним (інколи і потрійним) перетворенням частоти. Наприклад, в одному з селективних мікровольтметрів перша проміжна частота, одержана за допомогою змішувача Зм.1, гетеродина Г1 з плавним перестроюванням частоти від 41 до 70 МГц та підсилювача проміжної частоти ППЧ 1, складає 40 МГц, а друга проміжна частота, одержана за допомогою змішувача Зм.2, гетеродина Г2 з фіксованою частотою 38,4 МГц та підсилювача проміжної частоти ППЧ 2, дорівнює 1,6 МГц. Такий мікровольтметр забезпечує вимірювання гармонік вхідної напруги в межах частот від 1 до 30 МГц.

Рис. 6.35. Структурні схеми селективних вольтметрів:

а низькочастотного; б високочастотного

За наявності двох і більше проміжних частот вдається створити вузькосмугові підсилювачі проміжної частоти з великим і досить стабільним коефіцієнтом підсилення, значною мірою зменшити частотну похибку селективного вольтметра в робочому діапазоні його частот. Основна відносна похибка високочастотних мікровольтметрів досягає 10...15 %.

Головними причинами основної похибки селективних мікровольтметрів є неточність настроювання підсилювачів проміжної частоти, нелінійність перетворення вимірюваної напруги в напругу проміжної частоти, нестабільність коефіцієнта підсилення вузькосмугових підсилювачів, нестабільність рівня напруги гетеродинів і електричних шумів, джерелом яких є сам мікровольтметр, а також досліджуваний об‘єкт. Причини додаткових похибок селективних мікровольтметрів аналогічні причинам їх виникнення у широкосмугових мілівольтметрах В3.

6.10.4. Імпульсні вольтметри

Імпульсні вольтметри призначаються для вимірювання максимальних значень періодичних відео- і радіоімпульсів. Широко використовуються діодно-конденсаторні та автокомпенсаційні вольтметри імпульсної напруги.

Діодно-конденсаторні вольтметри виконуються за схемою перетворювач-підсилювач і відрізняються від вольтметрів змінної напруги тим, що їх шкали градуюються не в СКЗ, а в максимальних значеннях вимірюваної напруги. Точність показів вольтметрів цього типу значною мірою залежить від шпаруватості імпульсної напруги , де період імпульсів; тривалість імпульсів. Це пояснюється тим, що вихідна напруга амплітудного детектора з закритим входом, який використовується як перетворювач імпульсної напруги в постійну, пропорційна не амплітуді , а величині , де постійна складова (середнє значення) імпульсної напруги. Чим більша шпаруватість, тим менша постійна складова , тим ближче значення до амплітуди і тим точніше результат вимірювання. Відносна методична похибка вимірювання може бути оцінена за формулою

.

Наприклад, якщо , то , а якщо , то . Ця похибка систематична для відомого значення Q і може бути скорегована введенням відповідної поправки.

Імпульсні вольтметри за схемою перетворювач-підсилювач у теперішній час не випускаються, проте сам спосіб перетворення імпульсної напруги в постійну використовується в різних вимірювальних пристроях.

На рис. 6.36 наведена схема автокомпенсаційного імпульсного вольтметра зі статичним перетворювачем. Вольтметр містить у собі емітерний повторювач ЕП, змонтований у виносному пробнику, подільник напруги, відеопідсилювач П1, статичний автокомпенсаційний перетворювач, вихідний диференціальний автокомпенсаційний підсилювач ДП та магнітоелектричний вольтметр V. Вимірюваний сигнал через емітерний повторювач ЕП, призначений для узгодження високого вхідного опору з низькоомним опором подільника напруги, та відеопідсилювач П1 подається на вхід статичного автокомпенсаційного перетворювача.

У процесі надходження вимірюваних імпульсів конденсатор C₁ заряджається, а в інтервалі між двома сусідніми імпульсами повільно розряджається через резистор R₁, створюючи на вході підсилювача П2 розширені імпульси. Ці імпульси підсилюються, детектуються, згладжуються фільтром і через резистор зворотного зв‘язку надходять на катод діода Д1 як компенсуюча напруга. В усталеному режимі, як тільки компенсуюча постійна напруга, сформована на конденсаторі , досягне рівня амплітуди імпульсної напруги, діод Д1 закривається і надходження імпульсів на автокомпенсаційний перетворювач припиняється. Крім того, компенсаційна напруга підсилюється диференціальним підсилювачем ДП і вимірюється магнітоелектричним вольтметром.

Рис. 6.36. Структурна схема імпульсного вольтметра з статичним автокомпенсаційним перетворювачем

Сучасні автокомпенсаційні імпульсні вольтметри дозволяють вимірювати відео- та радіоімпульсні сигнали від 3 мВ до 1000 мВ, а вольтметри з зовнішнім подільником до 100 В тривалістю від 3 нс до 100 мкс. Основна відносна похибка вимірювання максимальних значень імпульсних напруг складає 4...5 %.

Характеристики

Список файлов книги