Изложите основные сведения о аналоговых электронных вольтметрах. Назовите основные узлы электронных вольтметров и укажите их назначение.

Аналоговые электронные вольтметры

При измерении напряжения методом непосредственной оценки вольтметр подключается параллельно участку исследуемой цепи. Для уменьшения ме­тодической погрешности измерения собственное потребление вольтметра должно быть мало, а его входное сопротивление велико. Поэтому в послед­ние годы в основном используются электронные вольтметры. Электронные вольтметры представляют собой сочетание электронного преобразователя и измерительного прибора. В отличие от вольтметров элек­тромеханической группы электронные вольтметры постоянного и переменного токов имеют высокие входное сопротивление и чувствительность, широкие пределы измерения и частотный диапазон (от 20Гц до 1000 МГц),малое потребление тока из измерительной цепи.

Классифицируют электронные вольтметры по ряду признаков:

• по назначению – вольтметры постоянного, переменного и импульсного напряжений; универсальные, фазочувствительные, селективные;

• по способу измерения — приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;

• по характеру измеряемого значения напряжения — амплитудные (пико­вые), среднего квадратического значения средневыпрямленного значения;

• по частотному диапазону — низкочастотные, высокочастотные, сверх­высокочастотные.

Рассмотрим схемные решения основных функциональных узлов, определяющих

метрологические характеристики аналоговых вольтметров. Большинство этих

узлов применяются и в других видах электронных измерительных приборов.

 

Входное устройство

ВУ предназначено для расширения пределовизмерения вольтметра. В простейшем случае оно представляет собойаттенюатор, выполненный по резистивной, емкостной, или комбинированной схемам. УсилителиУсилители обеспечивают получение мощности, достаточной для приведения вдействие ИМ магнитоэлектрического прибора, и согласование входногосопротивления ИУ с выходным сопротивлением ВУ или детектора. К УПТпредъявляются два основных требования: высокое постоянство коэффициентаусиления и пренебрежимо малые флюктуации выходной величины при отсутствииUx= (Дрейф нуля). Детектор Тип детектора определяет, как уже указывалось, принадлежность вольтметровпеременного тока к вольтметрам амплитудного, среднеквадратического илисредневыпрямленного напряжения. В соответствии с этим сами детекторыклассифицируются следующим образом: по параметру Ux~^ которомусоответствует ток или напряжение в выходной цепи детектора: пиковыйдетектор, детекторы среднеквадратического и средневыпрямленного значенийнапряжения; по схеме входа: детекторы с открытым и закрытым входом попостоянному напряжению;по характеристике детектирования: линейные и квадратичные детекторы. 62) изложите основные сведения о аналоговых электронных вольтметрах. Раскройте свойства аналоговых ЭВ и особенности их включения.

Аналоговые электронные вольтметры

При измерении напряжения методом непосредственной оценки вольтметр подключается параллельно участку исследуемой цепи. Для уменьшения ме­тодической погрешности измерения собственное потребление вольтметра должно быть мало, а его входное сопротивление велико. Поэтому в послед­ние годы в основном используются электронные вольтметры. Электронные вольтметры представляют собой сочетание электронного преобразователя и измерительного прибора. В отличие от вольтметров элек­тромеханической группы электронные вольтметры постоянного и переменного токов имеют высокие входное сопротивление и чувствительность, широкие пределы измерения и частотный диапазон (от 20Гц до 1000 МГц),малое потребление тока из измерительной цепи.

Классифицируют электронные вольтметры по ряду признаков:

• по назначению – вольтметры постоянного, переменного и импульсного напряжений; универсальные, фазочувствительные, селективные;

• по способу измерения — приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;

• по характеру измеряемого значения напряжения — амплитудные (пико­вые), среднего квадратического значения средневыпрямленного значения;

• по частотному диапазону — низкочастотные, высокочастотные, сверх­высокочастотные.

Свойства электронных вольтметров определяются схемой входа, полным входным сопротивлением, схемой и характеристикой преобразователя, зависимостью показаний прибора от формы и частоты измеряемого напряжения, диапазоном измерений и погрешностью.

Измерительные преобразователи напряжения характеризуются: полным диапазоном измерений преобразуемой величины; частотным диапазоном; основной и дополнительными погрешностями.

Погрешность обусловлена изменением неинформативных параметров, наличием методических погрешностей, нелинейностью функции преобразования, ограниченной точностью средств градуировки, воздействием дестабилизирующих факторов.
Входное сопротивление вольтметра состоит из активной и реактивной составляющих. Активная составляющая входного сопротивления зависит от схемы входа, от вида преобразователя, от типа применяемого линейного элемента, от вида используемого диэлектрика во входном конденсаторе.

Входная емкость электронного вольтметра обусловлена наличием емкости входных элементов токопроводящих проводников, а также межэлектродной емкостью входных нелинейных элементов.

На высоких частотах учитывается также входная индуктивность. С ростом входное сопротивление уменьшается, поскольку уменьшается сопротивление электрических потерь во входной емкости. Для понижения частотной погрешности измерения собственная частота входной цепи вольтметров должна быть в 5–10 раз выше частоты измеряемого вольтметром напряжения.

Поскольку входное напряжение определяет мощность потребления вольтметра, оно должно быть в 50–100 раз выше сопротивления участка цепи, к которому вольтметр подключается параллельно.

Для исключения погрешностей, вызываемых влиянием паразитных емкостей, клеммы вольтметра и объекта измерения, соединенные с корпусом должны быть соединены вместе и закреплены.

По пределам измерения напряжений вольтметр выбирают так, чтобы нижний предел обеспечивал достаточно высокую чувствительность, а верхний позволял по возможности обходиться без всяких усилителей напряжения.

Шкалы большинства вольтметров независимо от типов преобразователя градуируют в среднеквадратичных значениях синусоидального сигнала на частоте 50 Гц. Поэтому градуировка справедлива только для измерения сигналов в синусоидальной форме.

Р и с. 3.13. Обобщенная структурная схе­ма аналогового вольтметра прямого пре­образования.

63) изложите общие сведения о измерении мощности. Укажите методы измерения мощности. Раскройте метод измерения мощности в цепях постоянного тока по показаниям вольтметра и амперметра. Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.Из выражения для мощности на постоянном токе Р = IU видно, что ее можно измерить с помощью амперметра и вольтметра косвенным методом. Однако в этом случае необходимо производить одновременный отсчет по двум приборам и вычисления, усложняющие измерения и снижающие его точность. Электродинамические ваттметры выпускают в виде переносных приборов высоких классов точности (0,1 - 0,5) и используют для точных измерений мощности постоянного и переменного тока на промышленной и повышенной частоте (до 5000 Гц). Ферродинамические ваттметры чаще всего встречаются в виде щитовых приборов относительно низкого класса точности (1,5 - 2,5). Методы измерения мощности существенно отличаются друг от друга в зависимости от параметров цепи, пределы измерения мощности частного диапазона. Для измерения мощности исп. Прямые и косвенные виды измерения.Прямые измерения осуществляются с помощью электродинамических феромагнитных и электронных ваттметров, косвенные сводятся к определению мощности по средствам амперметра и вольтметра или осцылографа. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАТОТЫ (f = 50)/Мощность в цепях пост. Тока можно определить косвенным путем по показаниям вольтметра и амперметра:

A

V

R

A

V

R

Рис А Рис Б

На рис А схема для измерения мощности по показаниям А и В при малых сопротивлениях. На рис Б при больших сопротивлениях.

При таком измерении мощности возникает значительная погрешность измерения, т. К. погрешность приборов суммируется и кроме того возникает погрешность за счет собственной мощности потребления этими приборами. Мощность потребления нагрузки P=UI. Мощность Рх вычисленная по показаниям приборов рис А: P_x = U_vI_А = U(I_v + I) = =UI_v + UI= P_v + p. Мощность вычисленная по показаниям приборов рис Б: P_x = U_vI_A = =(U_A + U)I = U_AI + UI = P_A + P.

Погрешность определения мощности в нагрузке тем меньше, чем меньше входное сопротивление амперметра, поэтому схема рис А применяю для измерения при малых сопротивлениях нагрузки, а схему рис Б при больших сопротивлениях нагрузки.

Если известны входное сопротивление приборов, то можно внести к их показаниям соответствующие поправки и уменьшить погрешность определения мощности, т.е. получить более точный результат измерения.

Z

Rk

Для измерения мощности в цепях постоянного и переменного тока применяют электродинамические ваттметры.

W

 

 

C_k

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: