Электротехнические измерения 25.04.2020
Электронным вольтметром называется измерительный прибор, показания которого вызываются током от источника питания, а измеряемое напряжение управляет величиной этого тока. Структурно электронные вольтметры состоят из электронного преобразователя и измерительного механизма.
Электронные вольтметры, в отличие от вольтметров электромеханической группы, имеют большое входное сопротивление. Они обеспечивают измерение напряжений в высокоомных цепях без нарушения их электрических режимов. Измерения могут проводиться в широком диапазоне частот — от постоянного тока до единиц гигагерц.
Номенклатура выпускаемых промышленностью электронных вольтметров достаточно широкая. В качестве основного признака, по которому принято классифицировать электронные вольтметры, — это их назначение. Различают следующие виды вольтметров:
В1 — установки или приборы для поверки вольтметров;
В2 — вольтметры постоянного тока;
ВЗ — вольтметры переменного тока;
В4 — вольтметры импульсного тока;
В5 — вольтметры фазочувствительные;
В6 — вольтметры селективные;
В7 — вольтметры универсальные;
В8 — измерители отношения напряжений и разности напряжений;
В9 — преобразователи напряжений.
Аналоговые электронные вольтметры исполняются в основном по схемам, показанным на рис. 5.5.
Электронный вольтметр постоянного напряжения состоит из входного устройства, усилителя постоянного тока (УПТ), ИМ иотсчетно- го устройства (рис. 5.5, а).
Входное устройство обычно представляет собой многопредельный высокоомный делитель на резисторах. Важным элементом такой схемы вольтметра является УПТ.
Рис. 5.5. Структурные схемы аналоговых электронных вольтметров: а — постоянного напряжения; б — переменного напряжения; в — для измерения малых переменных напряжений; г — универсального вольтметра
Делитель и усилитель постоянного тока обеспечивают ослабление или усиление входного напряжения до значений, необходимых для нормальной работы ИМ. ИМ обычно магнитоэлектрический.
Аналоговые электронные вольтметры постоянного напряжения имеют основную погрешность 0,5...5% [3]. Основными источниками погрешности являются нестабильность элементов схем, собственные шумы электронных цепей, ИМ, градуировка шкалы.
Аналоговые электронные вольтметры переменного напряжения в большинстве случаев реализуют по схеме, представленной на рис. 5.5, б. Обязательным элементом измерительной цепи здесь является преобразователь переменного напряжения в постоянное.
Постоянное напряжение на выходе этих преобразователей пропорционально одному из значений измеряемого переменного напряжения: амплитудному, средневыпрямленному, среднеквадратическому. В связи с этим вольтметры называют вольтметрами амплитудного, средневыпрямленного и среднеквадратического значений. Однако независимо от вида преобразователя шкалу вольтметров переменного напряжения, как правило, градуируют в среднеквадратических значениях напряжения синусоидальной формы, что следует учитывать при определении значения измеряемой величины (см.п. 5.2).
Преобразователи амплитудных (пиковых) значений (ППЗ) часто выполняют в виде выносного пробника, позволяющего подключить его непосредственно к источнику измеряемого напряжения, что дает возможность уменьшить негативное влияние входной цепи и, как следствие, расширить диапазон частот измеряемого напряжения (до 1000 МГц).
Рассматриваемые вольтметры имеют широкий частотный диапазон измерений (10 Гц... 1000 МГц), но не обладают высокой чувствительностью, т.е. с их помощью нельзя измерять малые напряжения (меньше нескольких долей вольта), так как преобразователь не обеспечивает выпрямление малых сигналов.
Более чувствительными являются вольтметры, выполненные по схеме, представленной на рис. 5.5, в. Вольтметры этого типа используют для измерения малых переменных напряжений от единиц микровольт до единиц вольт. Это возможно благодаря предварительному усилению переменного напряжения. Однако создание усилителей, работающих в широком диапазоне частот и имеющих большой коэффициент усиления,— трудная техническая задача, поэтому такие вольтметры имеют относительно низкий частотный диапазон (Г..10 МГц).
На рис. 5.5, г показана схема универсального вольтметра. В зависимости от положения переключателя прибор работает по схеме вольтметра переменного напряжения, вольтметра постоянного напряжения и измерителя сопротивления. В режиме измерения сопротивления в схему включается преобразователь, выходное напряжение которого зависит от величины измеряемого сопротивления Rx, подключаемого к входу преобразователя, а шкала прибора при этом измерении отградуирована в единицах сопротивления.
Задание:
1) Прочитать внимательно текст.
2) Составить кластер.
3) Составить синквейн.
Критерии оценивания:
Менее 50% или не сдано задание -2
50 – 65% выполненного задания – 3
70 – 85% выполненного задания – 4
90 -100% выполненного задания – 5