Рисунок 7.7 – Схема измерения постоянного напряжения дифференциальным методом

Рисунок 7. 7 – Схема измерения постоянного напряжения дифференциальным методом

Дифференциальный метод основан на измерении разности между измеряемым и образцовым напряжением при их неполной компенсации. Схема измерения представлена на рис. 7. 7. Высокоомный электронный вольтметр  с чувствительным пределом служит для измерения разностного напряжения между измеряемым  и образцовым напряжениями. Магнитоэлектрический аналоговый или цифровой вольтметр  используется для измерения образцового напряжения . Рекомендуется при измерить вольтметром  ориентировочное значение , а уже затем установить по вольтметру удобное для отсчета напряжение . Измеряемое напряжение  при указанной полярности включения вольтметра определяется как.

Дифференциальный метод обеспечивает высокую точность измерения напряжения. Погрешность измерения определяется в основном погрешностью вольтметра, измеряющего .

Входное сопротивление цепи

(7. 7)

и намного превышает входное сопротивление  вольтметра  

Гальванометрические компенсаторы служат для измерения малых постоянных напряжений (порядка В). Основными элементами гальванометрического компенсатора (рис. 7. 8) являются: измерительный механизм магнитоэлектрического зеркального гальванометра , образцовый резистор обратной связи , фоторезисторы  и , источники постоянного напряжения с , магнитоэлектрический микроамперметр. На зеркальце гальванометра  направлен луч света от прожектора Пр. При отсутствии напряжения  луч света, отраженный от зеркала, одинаково освещает фотосопротивления, в результате ток. При подаче на вход измерителя напряжения  в цепи гальванометра  появляется ток , подвижная часть гальванометра поворачивается на некоторый угол и происходит перераспределение освещенности фоторезисторов и изменение их сопротивлений. Согласно схеме включения фоторезисторов и полярности  сопротивление фоторезистора  уменьшится, a  увеличится. Через резистор  потечет ток , создавая на  компенсирующее напряжение , почти равное измеряемому напряжению . Значение тока  автоматически изменяется в зависимости от изменения измеряемого напряжения , но всегда так, что выполняется условие , обеспечиваемое за счет небольших изменений тока  в цепи гальванометра:

     (7. 8)

Чем чувствительнее гальванометр, тем при меньших изменениях  произойдет соответствующее изменение тока, нужное для выполнения условия .

Повышение чувствительности достигается благодаря применению специальной конструкции гальванометра, что обеспечивает при токах порядка максимальный угол поворота подвижной части.

Значение компенсирующего тока  зависит от значений , относительного изменения фотосопротивлений и может достигать нескольких десятков микроампер.

Рисунок 7. 8 – Схема гальванометрического компенсатора

Гальванический компенсатор имеет высокую чувствительность при высоком входном сопротивлении.

Электрометрические компенсаторы - измерители напряжения, использующие электромеханический электрометр и имеющие весьма высокое входное сопротивление (). Они просты и удобны в эксплуатации. Электромеханический электрометр представляет собой чувствительный электростатический измерительный механизм, легкая подвижная часть которого подвешивается на тонкой упругой нити. В механизме применяется световой указатель положения подвижной части. Схема электрометрического компенсатора представлена на рис. 7. 9, где электрический электрометр, состоящий из двух неподвижных обкладок 1, 2 иподвижной обкладки 3, расположенной симметрично относительно неподвижных. К подвижной обкладке прикреплено миниатюрное зеркальце. На неподвижные обкладки подается напряжение возбуждения , что позволяет повысить чувствительность и возможность установки нуля показаний электрическим путем (при замкнутых зажимах посредством переменного резистора ).

Принцип работы электрометрического компенсатора аналогичен работе гальванометрического компенсатора.

При подключении измеряемого напряжения подвижная часть электрометра Э повернется на некоторый угол, что приведет к перераспределению световых потоков, освещающих фоторезисторы  и, к появлению тока компенсации и соответственно напряжения , уравновешивающего измеряемое напряжение . Подвижная часть электрометра будет отклоняться до тех пор, пока не наступит равенство напряжений . Так как сопротивление резистора обратной связи R_K может быть незначительным, то ток может быть сравнительно большим и измеряться микроамперметром. Входной ток компенсатора определяется токами утечки, поэтому он мал, а, следовательно, входное сопротивление велико ( Ом). Кроме измерителей напряжения строятся и высокочувствительные электрометрические измерители тока.