Рисунок 7.15 – Схема импульсного вольтметра для измерения размаха напряжения

Рисунок 7. 15 – Схема импульсного вольтметра для измерения размаха напряжения

Измерение амплитуды импульсного напряжения автокомпенсационным вольтметром. Измерение амплитуды импульсного напряжения осуществляют методом сравнения последнего с калиброванным постоянным напряжением. Компенсирующее постоянное напряжение при компенсационном методе устанавливают вручную, а при автокомпенсационном - автоматически с помощью замкнутой следящей системы. На рис. 7. 16 представлена схема авто компенсационного вольтметра с открытым входом. Положительный импульс с амплитудой  после прохождения через диод  частично заряжает емкость  и поступает на вход усилителя импульсов. Усиленный импульс той же полярности, пройдя через диод, заряжает конденсатор большой емкости, который по цепи обратной связи через резистор  разряжается на конденсатор  так, что напряжения на конденсаторах становятся одинаковыми до прихода следующего импульса. Напряжение на конденсаторе создает отрицательное смещение на диоде  поэтому следующий положительный импульс частично пройдет через него. Таким образом, каждый последующий импульс будет заряжать конденсаторы и до тех пор, пока напряжение на них не сделается равным амплитуде положительного импульса. Значение этого напряжения фиксируется на резисторе  и измеряется электронным вольтметром  постоянного тока.

Входное сопротивление вольтметра может быть от нескольких десятков килоом до сотен мегаом в зависимости от частоты следования и длительности измеряемых импульсов.

Рисунок 7. 16 – Схема автокомпенсационного вольтметра с открытым входом

Измерение напряжения одиночных импульсов. Одиночные импульсы длительностью от сотых долей микросекунды до нескольких миллисекунд встречаются в технике лазерной, полупроводниковой плазмы и т. д. При измерении одиночного импульса энергия, необходимая для измерения, поступает в измерительную систему (элемент преобразования) лишь в течение существования импульса. Поэтому измерительная система должна «успевать» регистрировать напряжение импульса во время его действия, т. е. система должна быть либо безынерционной, либо запасать необходимую информацию о напряжении импульса за время его действия. Для этой цели могут быть использованы специальные осциллографы с фоторегистрацией или запоминанием однократных процессов.

Измерить амплитуду одиночных импульсов можно также с помощью аналоговых вольтметров, принцип действия которых основан на преобразовании одиночного импульсного напряжения в квазипостоянное напряжение или интервал времени. Уменьшение амплитуды и длительности измеряемых импульсов, отсутствие предварительной информации о их полярности и значении амплитуды усложняют схему преобразования и требуют построения автоматических входных устройств.

Рисунок 7. 17 – Схема измерителя с преобразованием импульсного напряжения в квазипостоянное напряжение (а) и временные диаграммы поясняющие его работу (б)

При преобразовании одиночного импульсного напряжения в квазипостоянное напряжение роль накопителя информации об амплитуде одиночного импульса выполняют одно- и многоступенчатые диодно-конденсаторные преобразователи импульсов ( см рис. 5. 5) в сочетании с системами долговременного запоминания. Схема измерителя с преобразованием амплитуды импульса в квазипостоянное напряжение представлена на рис. 7. 17, а. Преобразователь амплитуды импульса в квазипостоянное напряжение расширяет (запоминает) сигнал на уровне, близком к его пиковому значению. Накопительный конденсатор преобразователя быстро заряжается через прямое сопротивление диода во время действия на входе импульса. После окончания действия импульса диод запирается, и накопительный конденсатор медленно разряжается на измерительный прибор с большим входным сопротивлением (постоянная времени разряда много больше постоянной времени заряда). Входное сопротивление прибора должно быть велико, поэтому используют измеритель постоянного напряжения с высокоомным входом - электростатический вольтметр (10¹⁴ Ом и выше), ламповый электрометр и др. Временные диаграммы, поясняющие принцип преобразования, показаны на рис. 7. 17, б, где - напряжения исследуемого импульса соответственно на входе и выходе преобразователя; - длительность исследуемого импульса; - время запоминания импульса; - абсолютная погрешность запоминания импульса; – абсолютная погрешность из-за недозаряда; - максимальное напряжение на выходе преобразователя после окончания импульса.