Лекции по метрологии (866861), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

Диапазон измеряемых величин от единицы мАдо сотен тысяч ампер. Для увеличения диапазона при изменении переменноготока шунты не применяют, т.к. они всегда вносят значительные потери.Используются приборы с секционированными катушками в многопредельныхприборах или трансформаторы тока для однопредельных.11IID2d– образцовоеG – в нольВеличина добавочного сопротивления может быть определена с помощьюсоотношения:æ=:−²прпргде ²пр - предельный допустимый ток прибора.Набор добавочных сопротивлений позволяет создать вольтметры спеременной шкалой с пределами до 1,5 кВ.Применяются также приборы электродинамической системы.Измерение напряжения компенсаторами применяется для величин отединиц мкВ до 1 В.

Компенсатор с регулируемым образцовым напряжениемподключается к исследуемой цепи, причём считывание величины напряженияпроизводится при равенстве тока через регистрирующий амперметр нулю.Поэтому при таком методе на измеряемую цепь не оказывается никакоговлияния и погрешности измерения не превышают тысячных долей %.

Дляизмерения компенсационным методом больших напряжений, компенсаториспользуется совместно с высокоомным делителем. Широкое применениенаходят электронные вольтметры, которые обладают высоким входнымсопротивлением и позволяют измерять как малые, так и большие величины.75Измерение напряжении на промышленной частоте может бытьпроизведено прямым методом электромеханическими приборами, кромемагнитоэлектрических, либо электронным вольтметром.Пределы измерения электромагнитных приборов расширяют при помощитрансформаторов.

Измерение напряжения на высоких частотахосуществляется электронными вольтметрами, электроннымиосциллографами, электростатическими вольтметрами, комбинированнымиприборами. Электростатические вольтметры используются для измеренияочень высоких напряжений как постоянного, так и переменного.Электронные вольтметры обладают широким диапазоном измеряемыхамплитуд и позволяют измерять напряжение в широкой полосе частот.Недостатком их является то, что требуются дополнительные источникипитания, конструкция сложная. Достоинством является высокое входноесопротивлениеВольтметры постоянного токаВходная цепь вольтметра представляет собой высокоомный делитель.Усилитель постоянного тока (УПТ) необходим, чтобы согласовать высокоесопротивление делителя с низким сопротивлением измерительного прибора.Недостатком УПТ является дрейф нуля, поэтому используется схема сглубокой отрицательной обратной связью.

Некоторые приборы,предназначенные для измерения малых напряжений, имеют преобразовательпостоянного напряжения в переменное и усилитель переменногонапряжения, за счёт чего удаётся повысить чувствительность прибора. Втаких приборах чувствительность достигает 0,5 мкВ.Электронный вольтметр переменного тока собирается по двум основнымсхемам:а) усилитель-детектор;б) детектор-усилитель.762Измерение переменного напряжения.11IIDЛекция №12.11IID2Схема (а) имеет высокую чувствительность, но небольшую рабочую полосучастот;Схема (б) обладает широкой полосой измеряемых частот, но имеетотносительно низкую чувствительность.

Переключение пределов измеренияосуществляется в вольтметре переменного тока также при помощивысокоомного делителя. При измерении напряжения высокой частотыцелесообразно использовать пробник, который имеет малую входнуюёмкость и индуктивность и позволяет измерять напряжениенепосредственно на объекте. В случае схемы (а) пробник содержит входнуюцепь, один каскад усилителя переменного тока и катодный повторитель.

Вслучае схемы (б) он содержит входную цепь и детектор. Различаютдетекторы действующего, среднего и пикового значения напряжения.Детекторы среднего значения должны иметь линейную вольтампернуюхарактеристику, а детекторы действующего значения - квадратичную.Пиковые детекторы бывают 2-х типов с открытым входом и закрытымвходом.7711IID2Детектор с открытым входом (а) имеет малую постоянную зарядаконденсатора, т.к. заряд происходит через открытый диод и большуюпостоянную разряда ≫ б , поэтому конденсатор быстро успевает78IID11зарядиться до значения равного :v , а за время разряда напряжение на немпрактически не изменяется. Однако детектор с открытым входомприменяется редко, т.к.

он не позволяет выделить переменнуюсоставляющую. В схеме с закрытым входом (б) напряжение насопротивлении :Î равно сумме напряжений на конденсаторе и входногонапряжения :R . Напряжение на конденсаторе, как и в схеме (а), равномаксимальному значению измеряемого напряжения. Поэтому напряжение:Î является пульсирующим, изменяющимся от 2:v до 0. Измерительныйприбор магнитоэлектрического типа, подключенный к сопротивлению,покажет величину, равную среднему значению напряжения, т.е.

:v .Применение электровакуумных диодов объясняется их надёжностью, иххарактеристики не зависят от температуры и они не имеют обратноготока. Погрешность электронных вольтметров складывается из основнойпогрешности равной погрешности измерительного прибора идополнительной, обусловленной электрической схемой, например, частотнаяпогрешность, которая лежит в пределах от 0,1-6%.2Цифровые электронные вольтметры.Достоинствами электронных цифровых вольтметров являютсянаглядность и удобство считывания информации.

Особенностьюэлектронных цифровых вольтметров является то, что они отражаютзначение измеряемой величины не непрерывно, а дискретно. Такой процессназывается квантованием по уровню.Погрешности электронных цифровых вольтметров составляют 0,005%, авремя измерения доли секунд. Для того, чтобы провести измерениецифровым прибором необходимо, чтобы аналого-цифровой преобразователь,входящий в состав прибора, перевёл измеряемую величину из аналоговой7911IIDКодоимпульсный метод состоит в последовательном сравнении величины сдискретным рядом эталонных значении. Применяется в большинствеэлектромеханических цифровых вольтметров. Времяимпульсный методзаключается в преобразовании измеряемой величины в интервал времени ейпропорциональный, а затем измерении интервала с помощью счётчикаимпульсов.

Частотно импульсный метод заключается в преобразованииизмеряемой величины в частоту, затем измерении этой частоты спомощью счётчика импульсов. Уравновешивание в электронном вольтметребывает статическое и динамическое. При статическом уравновешиванииизмеряемая величина сравнивается с эталонной, изменяющейсяступенчатым образом. Если разница между измеряемой и эталоннойвеличинами меньше дискрета эталонной величины, то такое состояниесчитается уравновешенным и процесс уравновешивания прекращается.При динамическом уравновешивании эталонная величина изменяется попилообразному закону в определённых пределах.

Процесс уравновешиванияпрекращается в момент равенства измеряемой величины и эталоннойвеличины.Индексация осуществляется при помощи дисплея.802формы представления в цифровую. Существуют следующие методыаналого-цифрового преобразования (АЦП):1) Кодоимпульсный;2) Времяимпульсный;3) Частотноимпульсный.11IIDЦифровые вольтметры с кодоимпульсным преобразованием.2Функциональная схема вольтметра включает в себя входную цепь (Вх.Ц),схему сравнения (СС), цифровой потенциометр (ЦП), источник образцовогонапряжения (ИОН), устройство управления (УУ) и цифровой индикатор(ЦИ).При подаче во входную цепь напряжения в схеме сравнения начинаетвырабатываться сигнал рассогласования между входным напряжением инапряжением, снимаемым с цифрового потенциометра.

Этот сигналвоздействует на устройство управления, которое имеет возможностьизменять положение (переключать) цифровой как потенциометр, так иделитель, находящийся во входной цепи. Этот процесс происходит до техпор, пока разница между напряжением входной цепи и напряжениемцифрового потенциометра не будет меньше дискрета вольтметра.Одновременно цифровой индикатор под воздействием управляющегоустройства вырабатывает показания, равные величине измеряемогонапряжения. Достоинства: высокая точность, благодарянепосредственному сравнению :R с образцовым. Погрешности измеренийвозникают в таких приборах, за счёт нестабильности источникаобразцового напряжения, погрешностей делителей и чувствительностисхемы сравнения, и составляет 0,01 %.

Быстродействие приборовсоставляет до 10è измерений в секунду.8111IIDЭлектронные вольтметры с временным преобразованием.2ВЦ - входная цепь;ГПН - генератор пилообразного напряжения;БУ - блок управления;ЭК - электронный коммутатор;ГСИ - генератор счётных импульсов;СС - схема сравнения.Измеряемое напряжение подаётся на входную цепь. В момент времениблок управления открывает электронный коммутатор и счетные импульсыначинают поступать в счётчик импульсов. Одновременно с открытиемэлектронного коммутатора блок управления запускает генераторпилообразного напряжения.

Измеряемое и пилообразное напряжениеподаётся на схему сравнения, которая при их равенстве выдаёт команду назакрытие электронного коммутатора. Получается, что время открыванияэлектронного коммутатора и, следовательно, количество прошедшихимпульсов пропорционально измеряемому напряжению.8211IID2Погрешность прибора зависит от линейности генератора пилообразногонапряжения, стабильности генератора счётных импульсов,чувствительности схемы сравнения.Вольтметры данного типа чувствительны к воздействию помех. Важнымпреимуществом вольтметра с времяимпульсным преобразователемявляется их высокое быстродействие (до 10000 изм/сек).Недостаток: влияние различных помех на результат изменения, так кактакой вольтметр измеряет мгновенные значения напряжения.Цифровые вольтметры с амплитудным преобразованием.Измеряемое напряжение подается сразу на несколько схем сравнения, вкоторых сравнивается :R с опорными напряжениями : , : , :/ , …,задаваемыми образцовым источником и делителем напряжения.Дешифратор отбирает ближайший к :R из всех сигналов и выдает наиндикатор значения напряжения, соответствующей данной схемесравнения.Данный тип преобразователя самый быстродействующий (десятки тысячизмерений в секунду).

Погрешность составляет 0,5 %.8311IID2Основной недостаток – необходимость большого числа элементов.Сегодня имеются схемы, в одном кристалле которых содержится до 250устройств сравнения и дешифратор.Электронные вольтметры с частотно-импульсным преобразованием.Электронные вольтметры с частотно-импульсным преобразованиемсвободны от указанного выше недостатка (от влияния помех) поскольку ониобладают интегрирующим действием.Пусть измеряемое напряжение :R .Суммарное напряжение : = :R + V - ¶V - ¶ - напряжение помехи.Если помеха носит не синусоидальный характер, то: = :R + Š V sin( ¶ ):=1À] é:R + Š V sin( ¶ )êФункциональная схема вольтметра включает входную цепь,преобразователь напряжения в частоту, счётчик импульсов.8411IID2Если на вольтметр воздействует помеха и измеряемое напряжениеколеблется, то соответственно будет иметь изменение и частотаимпульсов, поступающих на счётчик.

Характеристики

Список файлов лекций