14Масштабный измерительный преобразователь

Масштабный измерительный преобразователь ( масштабный преобразователь) - измерительный преобразователь, предназначенный для изменения величины в заданное число раз. [1]

Масштабным измерительным преобразователем называют измерительный преобразователь, предназначенный для изменения величины в заданное число раз. В данной главе рассматриваются только измерительные усилители и делители напряжения. [2]

К масштабным измерительным преобразователям относятся: шунты, делители напряжения, измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные усилители. [3]

Необходимо произвести внешний осмотр масштабных измерительных преобразователей, применяемых совместно с поверяемым прибором. Их класс точности должен быть по крайней мере на ступень выше класса точности поверяемого прибора. [4]

При поверке методом сличения необходимо выбрать образцовый прибор, источник питания и в некоторых случаях масштабный измерительный преобразователь. [5]

15Устройства для отсчёта непрерывного значения по шкале

Шкальные показывающие устройства включают в себя шкалу и указатель, положение которого относительно отметок шкалы определяет показание средства измерений. В качестве указателя может использоваться стрелка, световое пятно или поверхность столбика жидкости, как, например, у ртутного термометра или электрохимического счётчика наработки. Наиболее часто встречаются стрелочные показывающие устройства, включающие в себя шкалу, стрелку и измерительный механизм, обеспечивающий её перемещение. У светолучевых устройств в качестве измерительного механизма используется, обычно, чувствительный гальванометр на растяжках, к которому прикреплено зеркальце, отражающее лучик от специальной лампы. Светолучевые показывающие устройства имеют большую чувствительность и меньшую инерционность по сравнению со стрелочными.

16Существует ряд методов измерения силы токов в электрических цепях:

кроме прямых измерений, широко используются косвенные измерения.

Прямое измерение силы тока. В этом случае амперметр включают последовательно в разрыв электрической цепи (рис. 8.18, а), в которой производится измерение силы тока.

Включение в исследуемую цепь амперметра искажает результат измерения. В частности, наличие в схеме рис. 8.18, а амперметра с внутренним сопротивлением Ra приведет к тому, что вместо силы тока Ix = U /R, который протекал в этой цепи без амперметра, после его включения потечет ток:

I1 = U/ R + Ra

Абсолютная погрешность измерения ?I = Ix - I1 будет тем больше, чем выше внутреннее сопротивление амперметра Ra .

Измерение силы тока косвенным методом с помощью электронных вольтметров. Поскольку между напряжением и током в электрической цепи имеется линейная связь (согласно закону Ома), то ток может быть измерен косвенным методом с помощью схемы, показанной на рис. 8.18, б. При этом, измерив вольтметром напряжение на сопротивлении эталонного резистора Rэ силу тока находим по формуле:

Ix = Uэ / Rэ

где Uэ — напряжение, измеренное вольтметром; Ix — ток, подлежащий опре- делению; Rэ — активное эталонное сопротивление известного номинала.

17Измерение мощности в цепи переменного тока низкой частоты и, в частности, промышленной частоты производится электродинамическими или ферродинамическими ваттметрами. [4]

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока низкой частоты. Предельная рабочая частота выпрямительных диодов обычно не превышает 20 кгц. На рис. 3 - 1, а ж б приведены вольт-амперные характеристики германиевого ( Д7Е) и кремниевого ( Д209) выпрямительных диодов. В справочниках обычно даются усредненные динамические характеристики, полученные на переменном токе в условиях теплового равновесия. Характеристики отдельных образцов диодов одного типа могут отличаться от усредненных. [5]

Резистивно-емкостный усилитель используется для усиления переменного тока низкой частоты

Такая ячейка вводится в цепь переменного тока низкой частоты под напряжением 0 3 В и ниже. [7]

Для передачи энергии постоянного или переменного тока низкой частоты используются двухпроводные линии, которые состоят из двух проводников любой формы. Потери энергии в таких линиях определяются только омическими потерями в проводах. [8]

Для передачи энергии постоянного или переменного тока низкой частоты используют двухпроводные линии, которые состоят из двух проводников любой формы. Потери энергии в таких линиях определяются только омическими потерями в проводах. [9]

Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока низкой частоты

18Особенности измерения силы токов

Существует ряд методов измерения силы токов в электрических цепях:

кроме прямых измерений, широко используются косвенные измерения.

Прямое измерение силы тока. В этом случае амперметр включают последовательно в разрыв электрической цепи, в которой производится измерение силы тока.

Включение в исследуемую цепь амперметра искажает результат изме­рения. В частности, наличие в схеме рис. 8.18, а амперметра с внутрен­ним сопротивлением Ra приведет к тому, что вместо силы тока Ix = U /R, который протекал в этой цепи без амперметра, после его включения по­течет ток:

I1 = U/ R + Ra

Абсолютная погрешность измерения △I = Ix - I1 будет тем больше, чем выше внутреннее сопротивление амперметра Ra .

Измерение силы тока косвенным методом с помо­щью электронных вольтметров. Поскольку между напряжени­ем и током в электрической цепи имеется линейная связь (согласно зако­ну Ома), то ток может быть измерен косвенным методом с помощью схемы, показанной на рис. 8.18, б. При этом, измерив вольтметром напряжение на сопротивлении эталонного резистора Rэ силу тока находим по формуле:

Ix = Uэ / Rэ

где Uэ — напряжение, измеренное вольтметром; Ix — ток, подлежащий определению; Rэ — активное эталонное сопротивление известного номинала.

Однако при измерении малых токов подобная методика может оказать неприемлемой. В этом случае в измерительных приборах применяется cxeма входного усилительного каскада с достаточно малым входным сопротивлением.Одним из вариантов такого каскада может служить преобразователь тока в напряжение.

Особенности измерений малых токов и напряжений. Рассмотренные способы измерения напряжения или токов малых уровней основаны, главным образом, на применении усилителей. Для усиления малых сигналов требуется иметь усилитель с большим коэффициентом усиления. Современный уровень развития электронной техники позволяет успешно решить эту задачу. Поэтому не коэффициент усиления, а внутренние шумы источника и усилителя исследуемого сигнала опреде­ляют предельно достижимый порог чувствительности при измерении малых уровней сигналов.

19Амперметр (см. ампер + …метр от ?????? — измеряю) — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют; для увеличения предела измерений — с шунтом или через трансформатор. (Примером амперметра с трансформатором являются «токовые клещи»)

Вольтметр (вольт + гр. измеряю) — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Основной частью простейшего вольтметра является электроизмерительный механизм

20Аналоговые электромеханические вольтметры

Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и электростатические вольтметры представляют собой измерительные механизмы соответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются добавочные сопротивления.

21Цифровые вольтметры

По виду измеряемой величины цифровые вольтметры делятся на: вольт­метры постоянного тока, переменного тока (средневыпрямленного или сред­него квадратического значения), импульсные вольтметры — для измерения параметров видео- и радиоимпульсных сигналов и универсальные вольтмет­ры, предназначенные для измерения напряжения постоянного и переменного тока, а также ряда других электрических и неэлектрических величин (сопро­тивления, температуры и прочее).

Принцип работы цифровых измерительных приборов основан на дискретном и цифровом представлении непрерывных измеряемых величин. Упрощенная структурная схема цифрового вольтметра приведена на рис.8.10.Схема состоит из входного устройства, АЦП, цифрового отсчетного устройства и управляющего устройства.

Входное устройство содержит делитель напряжения; в вольтметрах пере­менного тока оно включает в себя также преобразователь переменного тока в постоянный.

АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, представляемый циф­ровом кодом. Процесс аналого-цифрового преобразования составляет сущ­ность любого цифрового прибора, в том числе и вольтметра. Использование в ацп цифровых вольтметров двоично-десятичного кода облегчает обратное преобразование цифрового кода в десятичное число, отражаемое цифровым отсчетным устройством.

Цифровое отсчетное устройство измерительного прибора регистрирует измеряемую величину. Управляющее устройство объединяет и управляет всеми узлами вольтметра.

По типу АЦП цифровые вольтметры могут быть разделены на четыре ос­новные группы:

• кодоимпульсные (с поразрядным уравновешиванием);

• времяимпульсные;

• частотно-импульсные;

• пространственного кодирования.

В настоящее время цифровые вольтметры строятся чаще на основе кодо-импульсного и времяимпульсного преобразования.

АЦП вольтметров преобразуют сигнал постоянного тока в цифровой код, поэтому и цифровые вольтметры также считаются приборами постоянного тока. Для измерения напряжения переменного тока на входе вольтметра ста­вится преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение, чаще всего это детектор средневыпрямленного значения.

Проанализируем основные технические характеристики среднестатисти­ческого цифрового вольтметра постоянного тока:

• диапазон измерения: 100 мВ, 1 В, 10 В, 100 В, 1000 В;

• порог чувствительности (уровень квантования амплитуды напряжения или единица дискретности) на диапазоне напряжения в 100 мВ может быть 1мВ, 10ОмкВ, 10мкВ;

• количество знаков (длина цифровой шкалы) — отношение максималь­ной измеряемой величины на этом диапазоне к минимальной; например:

диапазону измерения 100 мВ при уровне квантования 10 мкВ соответствует 104 знаков;

• входное сопротивление электрической схемы — очень высокое, обычно более 100 МОм;

• помехозащищенность — так как цифровые вольтметры обладают высо­кой чувствительностью, очень важно обеспечить хорошую помехозащищен­ность. Упрощенная структурная схема, поясняющая принцип возникновения по­мех на входе цифрового вольтметра показана на рис. 8,11.

Помеха общего вида возникает в электрической схеме из-за несовершенства источников питания на частотах 50 и 100 Гц, создает падение напряже­ния на сопротивлении r0 соединительного провода и переходит во входную цепь вольтметра, если сопротивление утечки Rут между клеммами и корпусом невелико. Если же одну из клемм прибора заземлить, то доля помехи общего вида, переходящая во входную цепь ,увеличится. Поэтому при измерении малых сигналов пользуются изолированным от земли (корпуса) входом вольтметра.

Источник сигнала

Вольтметр

Здесь Ес — источнике сигнала; Енв — помеха, приложенная ко входу вольт­метра (помеха нормального вида, наводки); Еов — помеха общего вида, воз­никающая из-за разности потенциалов корпусов источника сигнала и вольт­метра; Ri — внутренне сопротивление источника сигнала; Rвх—входное сопротивление вольтметра.

Способы уменьшения влияния помех:

• использование экранированных проводов и изолированного входа вольтметра;

• применение-интегрирующих вольтметров; при этом период помехи Uпом(t)= Umпомsin?t кратен времени измерения и помеха устраняется по периоду согласно формуле:

Uпом = Umпомsin?tdt0;

• включение на входе вольтметра фильтра с большим коэффициентом по­давления помехи (60... 70 дБ).

В последнем случае коэффициент подавления помехи определяется сле­дующим образом: Кпод = 20lg (Uпвх/ Uпвых ), где Uпвх — амплитуда помехи на входе фильтра, Uпвых - амплитуда помехи на его выходе.

Точность цифровых вольтметров. Распределение погрешности по диапа­зону измерения напряжений определяется пределом допускаемой относи­тельной основной погрешности , характеризующей класс точности средства измерения:

Быстродействие. Современные схемы АЦП, применяемые в цифровых вольтметрах, могут обеспечить очень большое быстродействие, однако из соображений точной регистрации полученного результата и усреднения сете­вой помехи у цифровых вольтметров оно уменьшается примерно до 20... 50 измерений в секунду.

Кодоимпульсные цифровые вольтметры

В кодоимпульсных цифровых вольтметрах (в вольтметрах с поразрядным уравновешиванием) реализуется принцип компенсационного метода измере­ния напряжения. Упрощенная структурная схема такого вольтметра пред­ставлена на рис. 8.12.

Измеряемое напряжение U‘x, полученное с входного устройства, сравнивается ,с компенсирующим напряжением Uк вырабатываемым прецизионным делителем и источником опорного напряжения. Компенсирующее напряже­ние имеет несколько уровней, квантованных в соответствии с двоично-десятичной системой счисления. Например, двухразрядный цифровой вольт­метр, предназначенный для измерения напряжений до 100 В, может включать следующие уровни напряжений: 80,40,20, 10, 8,4,2,1 В.

Сравнение, измеряемого U‘x и компенсирующего Uк напряжений произво­дится последовательно по командам управляющего устройства. Процесс сравнения напряжений показан на рис. 8.13. Управляющие импульсыUy че­рез определенные интервалы времени переключают сопротивления прецизи­ онного делителя таким образом, что на выходе делителя последовательно возникают значения напряжения: 80, 40, 20, 10, 8, 4, 2, 1 В; одновременно к соответствующему выходу прецизионного делителя подключается устрой­ство сравнения.

Если Uк>U'x, то с устройства сравнения поступает сигнал Uср на отклю­чение в делителе соответствующего звена, так, чтобы снять сигнал Uк . Если Uк<U'х ,'то сигнал с устройства сравнения не поступает. После окончания процесса сравнения полученный сигнал Uкод положения ключей прецизион-ного делителя и является тем кодом, который считывается цифровым отсчет-ным устройством.

Процесс измерения напряжения в кодоимпульсном приборе напоминает взвешивание на весах, поэтому приборы иногда зазывают поразрядно-уравновешивающими. Точность кодоимпульсного прибора зависит от ста­бильности опорного напряжения, точности изготовления делителя, порога срабатывания сравнивающего устройства.

Для создания нормальной помехозащищенности (60…70 дБ) на входе приборов ставится помехоподавляющий фильтр. В целом такой цифровой прибор обладает хорошими техническими характеристиками и используется как лабораторный. Первые цифровые приборы создавались по методу взве­шивания, но сейчас более широкое распространение получили приборы вре-мяимпульсного типа.

Вольтметры с времяимпульсным преобразованием

В основе принципа действия вольтметра времяимпульсного (временного) типа лежит преобразование с помощью АЦП измеряемого напряжения в пропорциональный интервал времени, который заполняется счетными им­пульсами, следующими с известной стабильной частотой следования. В ре­зультате такого преобразования дискретный сигнал измерительной информа-ции на выходе преобразователя имеет вид пачки счетных импульсов, число которых пропорционально уровню измеряемого напряжения.

Погрешность измерений времяимпульсных вольтметров определяется ря­дом факторов: погрешностью дискретизации измеряемого сигнала; неста­бильностью частоты счетных импульсов; порогом чувствительности схемы сравнения и нелинейностью пилообразного напряжения.

Существует несколько схемотехнических решений, используемых при создании времяимпульсных вольтметров. Рассмотрим две такие схемы.

Времяимпульсный вольтметр с генератором линей­но изменяющегося напряжения. Структурная схема времяимпульсного цифрового вольтметра и временные диаграммы, поясняющие ее работу, представлены на рис. 8.14. Данный тип вольтметра включает АЦП с промежуточным преобразованием, измеряемого напряжения в пропорцио­нальный интервал времени. В состав АЦП входят: генератор линейно изме­няющегося напряжения (ГЛИН); два устройства сравнения I и II; триггер Т; логическая схема И; генератор счетных импульсов; счетчик импульсов и цифровое отсчетное устройство.

Дискретный сигнал измерительной информации на выходе преобразова­теля имеет вид пачки счетных импульсов, число которых N пропорционально величине входного напряжения U'х (т.е. U'). Линейно изменяющееся во времени напряжение Uглин с ГЛИН поступает на входы 1 обоих устройств сравнения. Другой вход устройства сравнения 1 соединен с корпусом.

В момент, когда на входе устройства сравнения 1 напряжение Uглин = 0, на его выходе возникает импульс Uус1, условно фиксирующий нулевой уровень входного сигнала. Этот импульс, подаваемый на единичный вход триггера T, вызывает появление положительного напряжения на его выходе.

Возвращается триггер в исходное состояние импульсом Uус11, поступаю­щим с выхода устройства сравнения 11. Импульс Uус11 возникает в момент ра­венства измеряемого U'x и линейно изменяющегося напряжения Uглин. Сформи­рованный в результате на выходе триггера импульс Uт длительностью

?t = U'xS

(здесь S — коэффициент преобразования) подается на вход схемы И, на вто­рой вход которой поступает сигнал Uгси с генератора счетных импульсов,следующих с частотой fо = 1/T0 .

На выходе схемы И сигнал Uсч , появляется только при наличии импульсов

Uт и Uгси на обоих ее входах, т.е. счетные импульсы проходят через схему И, тогда, когда присутствует сигнал на выходе триггера.

Количество прошедших через схему И счетных импульсов N ?t/To

подсчитывается счетчиком и отображается на индикаторе цифрового отсчет-ного устройства прибора.

Из двух последних соотношений получаем формулу для определения из­меряемого напряжения: U'х

В вольтметре значение fоS выбирают равным 10m , где т == 1,2, 3,..(число т определяет положение запятой в цифровом отсчете) поэтому прибор непо­средственно показывает значение измеряемого напряжения.

Рассмотренный цикл работы вольтметра периодически повторяется. Воз­врат ГЛИН в исходное состояние и подготовка схемы к очередному измере­нию осуществляется автоматически. Па такому же принципу строятся циф­ровые вольтметры переменного тока. В них напряжение переменного тока предварительно выпрямляется и подается на устройство сравнения 11.

Формула не учитывает погрешности дискретности из-за несовпаде­ния момента появления счетных импульсов с началом и концом интервала ?t . Однако еще большую погрешность вносит фактор нелинейности коэффици­ента преобразования S. Недостатком метода времяимпульсного преобразова­ния является также его невысокая помехоустойчивость. Шумовая помеха, наложенная на измеряемое напряжение Ux , изменяет его и, следовательно, изменяет момент появления импульса Uус11 , определяющего длительность ?t времени счета. Поэтому вольтметры, построенные по данной схеме, являют­ся наименее точными в ряду цифровых.

Времяимпульсные вольтметры с двойным интегри­рованием. Принцип работы вольтметра подобен принципу работы схемы с времяимпульсным преобразованием с тем отличием, что здесь в течение цикла измеренияТ формируются два временных интервала T1 и T2. В первом интервале производится интегрирование измеряемого напряжения, а во вто­ром — опорного напряжения. Длительность цикла Т == T1 + T2 измерения заведомо устанавливается кратной периоду действующей на входе помехи. Это приводит к существенному повышению помехоустойчивости вольтметров.

Структурная схема вольтметра и временные диаграммы, поясняющие ее работу, представлены на рис. 8.15. Схема содержит входное устройство, двухпозиционный ключ, интегратор, источник образцового напряжения, уст­ройство сравнения, триггер Т, генератор счетных импульсов и управляющее устройство, логическую схему И, счетчик импульсов и цифровое отсчетное устройство. В начале цикла измерения при t = t0 устройство управления вырабатывает калиброванный импульс U1 упр длительностью T1=T0K,где T0 – период следования счётных импульсов; К — емкость счетчика. В момент появления фронта импульса U1 упр ключ переводится в положение 1, и с вход­ного устройства на интегратор поступает напряжение U'х , пропорциональ­ное измеряемому напряжению Ux .

Затем на интервале Т1 = t1 - t0 происходит интегрирование напряжения U'х,(пропорционально измеряемому Ux в результате чего нарастающее напряжение на выходе интегратора будет: Uи= U'хdt

В момент t = t1 управляющий сигнал U11упр — переводит ключ в положение 2

и на интегратор с источника образцового напряжения подается образцовое отрицательное напряжение Uион . Одновременно с этим управляющий сигнал

U11упр опрокидывает триггер.

Интегрирование напряжения Uион происходит быстрее, так как в схеме ус­тановлено |Uион| >U'x. Интегрирование опорного напряжения продолжается до тех пор, пока выходное напряжение интегратора снова не станет равным нулю (при этом T2 = t2 - t1). Поэтому в течение времени второго интервала на выходе интегратора формируется спадающее напряжение: Uи = - Uионdt. При этом длительность интервала интегрирования T2 тем больше, чем выше амплитуда измеряемого напряжения U'x .

В момент времени t = t2 напряжение Uи на выходе интегратора становится равным нулю и устройство сравнения (второй вход соединен с корпусом) выдает сигнал на триггер, возвращая его в исходное состояние. На его выхо­де формируется импульс U т длительностью T2, поступающий на вход схемы И. На другой ее вход подается сигнал Uгси с генератора счетных импульсов.По окончании импульса U т , поступающего с триггера, процесс измерения прекращается.

Преобразование временного интервала T2 в эквивалентное число импуль­сов N осуществляется так же, как и в предыдущем методе — путем заполне­ния интервала T2 импульсами генератора счетных импульсов и подсчета их числа счетчиком. На счетчике, а значит и на цифровом отсчетном устройстве записывается число импульсовN(Uсч), пропорциональное измеряемому напряжению Ux :

U'хdt - Uионdt = 0

Это выражение приводит к следующим формулам:

Т1= Т0К; T2 = Т0 N; U'х Т1= Uион T2 .

Из последних соотношений получим U'х = Uион N/K

Из приведенных соотношений видно, что погрешность результата изме­рения зависит только от уровня образцового напряжения (а не от нескольких, как в кодоимпульсном приборе). Однако здесь также имеет место погреш­ность дискретности. Достоинство прибора — высокая помехозащищенность,

так как он интегрирующий. На основе схем с двойным интегрированием вы­пускают приборы с более высоким классом точности, чем приборы с ГЛИН. Вольтметры этого типа имеют погрешность измерения 0,005.. .0,02 %.

Цифровые вольтметры наивысшего класса точности создаются комбинированными: в схемах сочетаются методы поразрядного уравновешивания и времяимпульсного интегрирующего преобразования.

Большинство серийных цифровых вольтметров переменного тока строят с применением преобразователей переменного тока в постоянный (детекторов) средневыпрямленного и среднего квадратического значения. Свойства этих приборов будут во многом определяться детекторами.

22 Универсальные измерительный приборы и мультиметры.

Универсальные измерительные приборы.

Существует большое число измерительных приборов, используемых для выполнения строго определенных работ: обслуживания телефонных и вычислительных сетей, тестирования кабельных линий, измерения параметров питающей сети. Каждый из них идеально подходит для выполнения специфического набора измерений, но не более того. Поэтому ремонт или наладка различных устройств невозможны без обычных измерительных приборов: мультиметров, осциллографов, универсальных и специальных генераторов, частотомеров, измерителей RLC, логических анализаторов.

Сегодня большинство из этих приборов выпускается в настольной, переносной и носимой модификациях. Поэтому такой прибор всегда можно подобрать в соответствии с любыми предполагаемыми условиями работы: от лабораторных до полевых, с питанием от сети переменного тока, бортовой сети или батарей. А принципиальные отличия приборов различного исполнения касаются, пожалуй, всего двух моментов: класса точности и возможности интеграции в измерительные комплексы. Обычно носимые модификации имеют и точность похуже, и набор сервисных функций попроще, но для рассматриваемой области применения их чаще всего оказывается достаточно, да и внедрение цифровой обработки сигналов меняет эту ситуацию.

МУЛЬТИМЕТРЫ И ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Мультиметр и осциллографы - одни из самых распространенных приборов. С каждым днем число интегрированных в них основных (предназначенных для измерения различных физических величин) и дополнительных (расчетных и сервисных) функций растет. Более того, с точки зрения своих возможностей эти приборы становятся все ближе. Осциллограф может иметь встроенный мультиметр, а мультиметр - возможность отображения измеряемого сигнала. Конечно, пока рано говорить о неком новом мультиметроосциллографе (или осцилломультиметре, если вам угодно). До этого еще далеко. Но с дальнейшим развитием элементной базы, особенно цифровых сигнальных процессоров, их появление станет неизбежным. А пока эти приборы будут по отдельности рассмотрены ниже. К сожалению, из-за ограниченности объема рубрики, о большинстве прочих будет приведена лишь краткая информация.

ИЗМЕРИТЕЛИ RLC

Конечно, мультиметры могут измерять те же параметры, что и измерители RLC, но в узком диапазоне и с невысокой точностью. Поэтому в некоторых случаях без специализированных приборов не обойтись. Кроме оценки значений сопротивления, индуктивности, емкости, тангенса угла диэлектрических потерь и добротности при разных напряжениях и на нескольких рабочих частотах измерители RLC могут, например, вычислять усредненное по нескольким измерениям значение и сортировать элементы по допуску.

23Универсальный комбинированные измерительные приборы.

Многопредельные комбинированные измерительные приборы в большинстве своем предназначены для измерения тока, напряжения и сопротивления постоянному току в радиотехнической аппаратуре Они рассчитаны на применение как в лабораторных, так и в цеховых и полевых условиях и поэтому оформлены в виде переносных конструкций.

О качестве измерительного прибора судят по его основной погрешности (классу точности). Основная погрешность при измерении токов и напряжений выражается в процентах номинального (наибольшего) значения на шкале прибора.

При измерении сопротивления и емкости основная погрешность прибора выражается в процентах рабочей длины шкалы, которой принято считать 0,9 фактической длины шкалы прибора.

В радиоаппаратуре в подавляющем большинстве случаев откло­нения значений токов и напряжений на 5 и даже 10% номинала не играют заметной роли. Отсюда и необходимая точность измерений может быть не выше IV класса точности, т. е. ±4%.

Основные характеристики многопредельных комбинированных измерительных приборов широкого назначения включают виды измерений и их пределы, частотный диапазон, основные погрешности по отдельным видам измерений и, наконец, входное сопротивление прибора при измерении напряжения.

Чтобы действительные погрешности прибора не выходили за до­пустимые пределы, он при измерениях должен находиться в так называемых нормальных условиях, причем чем выше необходимая точ­ность измерения, тем тщательнее приходится соблюдать эти условия. Температура в помещении, в котором производится измерение, долж­на быть около 20′С. Прибор должен быть установлен в положение, указанное в инструкции (обычно горизонтальное). Отклонение от этого положения более чем на 30е вызывает значительное увеличение основной погрешности. При установке прибора его необходимо защищать от внешних электрических нолей и других наводок. Подвижная система прибора должна быть правильно отрегулирована, т. е. стрелка прибора установлена на нуль шкалы корректором, имеющимся в приборе.

Однако соблюдение только нормальных условий эксплуатации еще не гарантирует получение заданной точности измерения. Очень большое значение имеют правильное включение прибора в исследуем} ю цепь и соблюдение правил измерений.

Обычно универсальные комбинированные приборы снабжены на­бором соединительных проводов со щупами и наконечниками. Для подключения этих проводов к прибору пользуются штекерами, если в приборе имеются гнезда, или плоскими наконечниками, если прибор снабжен соответствующими зажимами. К исследуемой цепи провода присоединяют при помощи щупов, плоских наконечников и за­жимов «крокодил». Щупы предназначены для кратковременного подключения прибора, например, при измерении напряжения или сопротивления. При контролировании тока или использовании прибора в качестве индикатора удобнее применять зажимы «кро­кодил».

Очень большое значение имеет выбор места включения прибора в исследуемую цепь. При этом надо иметь в виду, что присоединение измерительного прибора не должно выводить отдельный каскад ил ’ устройство в целом из рабочего состояния, так как иначе результаты измерений дадут неверное представление о работе радиоаппарата. Нарушение рабочего состояния происходит из-за того, что подключенные к аппарату соединительные провода измерительного прибора могут вызвать паразитные связи, а также из-за влияния внутреннего сопротивления прибора, которое изменяет сопротивление измеряемого участка.

Градуировка прибора действительна лишь для определенной по­лосы частот, оговоренной техническими условиями на данный при­бор. Обычно приборы выпрямительной системы градуируют на пере­менном токе синусоидальной формы частотой 50 гц. При измерении на других частотах в пределах диапазона, допустимого техническими условиями, основная погрешность прибора несколько увеличивается.

После установки прибора в рабочее положение необходимо подготовить прибор к нужным виду и пределу измерения. Если неизвестна примерная величина измеряемого напряжения или тока, то для начала следит установить па приборе наибольший предел, чтобы избежать перегрузки прибора и резких бросков стрелки, которые могут повредить его подвижную систему. Следует особо отметить, что нельзя производить какие-либо переключения в приборе, находящемся под током, так как при этом можно испортить прибор или нарушить его градуировку.

Перед измерением сопротивлений предварительно надо установить стрелку на нуль шкалы омметра Для этого прибор включают по схеме омметра, замыкают щупы накоротко и, вращая ручку установки нуля омметра, стрелку прибора совмещают с нулем шкалы (заметим, что нуль па шкале омметра находится справа). При переходе на другой предел намерения установку стрелки прибора па пуль шкалы омметра необходимо проверять.

Обычно универсальные комбинированные приборы носят назва­ние ампервольтомметр, сокращенно авометр, что характеризует их возможности измерять ток, напряжение и омическое сопротивление. Среди большого количества типов авометров, изготовляемых нашей промышленностью, есть такие, которые доступны широкому кругу радиолюбителей. С одним из них, а именно прибором Ц-20, будет написано позже.

24Датчик чувствительный элемент, преобразующий параметры среды в пригодный для технического использования сигнал, обычно электрический, хотя возможно и иной по природе, например — пневматический сигнал;

законченное изделие на основе указанного выше элемента, включающее, в зависимости от потребности, устройства усиления сигнала, линеаризации, калибровки, аналого-цифрового преобразования и интерфейса для интеграции в системы управления. В этом случае чувствительный элемент датчика сам по себе может называться сенсором.

датчиком называется часть измерительной или управляющей системы, представляющая собой конструктивную совокупность измерительных преобразователей, включающую преобразователь вида энергии сигнала, размещенную в зоне действия влияющих факторов объекта и воспринимающий естественно закодированную информацию от этого объекта.

датчик — конструктивно обособленная часть измерительной системы, содержащая один или несколько первичных преобразователей, а также один или несколько промежуточных преобразователей.

Датчики являются элементом технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами. Датчики преобразуют контролируемую величину (давление, температура, расход, концентрация, частота, скорость, перемещение, напряжение, электрический ток и т. п.) в сигнал (электрический, оптический, пневматический), удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения и регистрации информации о состоянии объекта измерений.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометры, расходомеры, барометры, прибор «авиагоризонт» и т. д. Обобщающий термин датчик укрепился в связи с развитием автоматических систем управления, как элемент обобщенной логической концепции датчик — устройство управления — исполнительное устройство — объект управления. В качестве отдельной категории использования датчиков в автоматических системах регистрации параметров можно выделить их применение в системах научных исследований и экспериментов.