Вольтметры среднеквадратических значений.
Измерение СКЗ напряжений требует применение измерительного преобразования U в const, имеющего квадратичную характеристику.
Тогда если это const U подать на магнитоэлектрический вольтметр, то его показания будут пропорциональными квадрату СКЗ .Если при градуировке шкалы провести операцию извлечения корня, то показания вольтметра будут пропорциональны СКЗ.
Вольтметры
СКЗ обеспечивают наиболее высокую
точность при измерении СКЗ
имеющих большое число гармоник.
В основном в таких вольтметрах используется детектор с диодной цепочкой и термоэлектрический преобразователь. Детектор с диодной цепочкой обладает значительной нестабильностью параметров, обусловленной нестабильностями элементов. Частотный диапазон ограничен снизу свойствами трансформатора, сверху-параметрами цепочки, индуктивностью проводов, собственной емкостью, и составляет от 20Гц до 100 кГц. Для создания вольтметра общего применения такой диапазон узок.
Лучшие показатели в отношении частотного диапазона имеют термоэлектрические преобразователи, но они имеют малую чувствительность, что требует для обеспечения широкого частотного диапазона вольтметра широкополосного усилителя. Рассмотрим структурную схему вольтметра СКЗ пропорционально напряжению с использованием термоэлектрических преобразователей.
В данной схеме используются 2 одинаковых термопреобразователя ВК1 и ВК2 с косвенным подогревом и включены встречно на входе УПТ.
На нагреватель ЕК1 поступает усиленный измеряемый сигнал Кш Ux, где Кш- коэффициент преобразования вх цепи усилителя, а нагреватель Е К2 подключен к выходу УПТ.
Каждый из термопреобразователей имеют квадратичную характеристику, так что U1=ΚTΚш2U2x, , U2=ΚTβ2U2з и K(U1—U2)=U3 (1) , где ΚT – постоянная величина, характеризующая термопреобразователь; β – коэффициент обратной связи.
Подставив значения U1 и U2 в уравнение связи, получим
Входное устройство обычно включает в себя истоковый повторитель и Т-образные аттенюаторы на ВЧ резисторах, переключением которых достигается изменение пределов измерения. Широкополостный усилитель должен обеспечить стабильное усиление в полосе частот от 20Гц до 50-60МГц. Время измерения из-за инерционности термопреобразователей составляет 1-3с.
Погрешность вольтметра включает следующие составляющие: погрешность образцовой аппаратуры, по которой производится градуировка; погрешность градуировки, случайная составляющая погрешности стрелочного индикатора, неидентичность термопар, неравномерность частоты. Характеристику, нестабильность элементов схемы. Величина погрешности лежит в пределах 2,5-10% в диапазоне частот 20Гц-50МГц. Верхнее значение погрешности и место на краях частотного и динамического диапазона
Вольтметры средневыпремленных значений
Обычно они выполняются на основе двухполупериодных выпрямителей. Эти преобразователи в качестве нелинейного элемента содержат вакуумные или
,не содержат накопительных емкостей и поэтому обладают большим быстродействующим по сравнению с вольтметром СКЗ и пиковыми, чтобы детектор работал на линейном участке ВАХ, на него надо подать сравнительно большой сигнал (0,1-0,3В). Поэтому вольтметр СВЗ для обеспечения высокой чувствительности в широкой полосе частот должен иметь широкополосный усилитель переменного напряжения , которым в значительной мере будет определяться качество вольтметра. На точность измерений в значительной мере будет влиять нелинейность ВАХ, нестабильности параметров диодов усилителя, других элементов выпрямителя. Для уменьшения этих влияний схему обычно охватывают глубокой отрицательной связью.
Функциональная схема электронного вольтметра СВЗ.
Измеряемое напряжение поступает на входное устройство, которое обеспечивает высокое входное сопротивление вольтметра и расширение пределов измерения, затем напряжение подается на вход широкополосного усилителя А1 и после усиления на преобразователь U в постоянное. Схема охвачена глубокой отрицательной обратной связью, напряжение обратной связи снимается с резистора R3 и подается на вход усилителя А1. Благодаря обратной связи исключается влияние диодов на коэффициент преобразования преобразователя напряжения в постоянное. Кроме того, улучшаются характеристики усилителя: уменьшается его нестабильность и нелинейность амплитудной характеристики. Современные вольтметры СВЗ обеспечивают измерение напряжения от десятых долей милливольта до сотен вольт в диапазоне частот 20Гц-10МГц. Основная погрешность составляет 2,5-10%.
Шкалы вольтметра СВЗ градуируются в СКЗ. Приборы осуществляют процесс измерений за 0,2-0,5с,т.е. Является самыми быстродействующими среди вольтметров напряжение.