Шпоры к экзамену / 55

1. Электронные аналоговые вольтметры. Типы вольтметров. Измеряемые величины в вольтметрах переменного напряжения. Структурные схемы вольтметров постоянного и переменного напряжения.

Электронные аналоговые вольтметры.

По виду измеряемой величины различают приборы для измерения разных величин напряжения:

1) вольтметр действующих значений («AC»)

 

для синусоидальных напряжений u(t)=U_msin(ωt) следует

2) вольтметр средних значений (постоянная составляющая напряжения «DC»)

 

для синусоидальных напряжений U_ср=0.

 3) вольтметр максимальных (пиковых) значений

U_макс=max(|u(t)|)

4) вольтметр средних по модулю значений

для синусоидальных напряжений U_макс=U_m.

 В универсальных вольтметрах возможно переключение режимов для измерения заданного значения напряжения. Входное напряжение аналоговых вольтметров постоянное или периодическое.

         Обычно в вольтметре имеется переключатель для выбора режима измерения AC/DC. Пиковые значения измеряются с помощью специальных вольтметров.

         Как правило, в вольтметре имеется переключатель диапазонов измеряемых напряжений, которые характеризуются наибольшим измеряемым значением. Особенно важно учитывать (и правильно устанавливать) диапазон в аналоговых вольтметрах. Диапазон выбирается таким образом, чтобы его наибольшее напряжение было близко к измеряемому значению, но превышать последнее. Если нет представления о порядке изменяемого значения (или есть сомнения), то начинают с наибольшего предела.

         При любых измерениях надо учитывать погрешности измерения. В аналоговых вольтметрах погрешность определяется классом точности, выбранным диапазоном (пределом) и значением измеряемой величины. В цифровых вольтметрах абсолютная погрешность измерения равна единице младшего разряда цифрового значения измеряемой величины. 

         Электронные вольтметры отличаются высоким входным сопротивлением. При измерениях высокочастотных напряжений необходимо считаться с конечной входной емкостью вольтметра.

Обе схемы содержат УПТ (усилитель постоянного тока) и индикатор постоянного тока V, градуированный в единицах напряжения. Оператор может дискретно изменять коэффициент передачи УПТ от долей  единицы до сотен единиц, выбирая предел измерения. В схеме варианта а) истинное значение напряжения составляет 100٠9٠10³/(1٠10³+9٠10³)= 90В. В схеме варианта б) постоянная составляющая так же 90В создается только источником постоянного напряжения. Наличие переменной составляющей напряжения вызывает дополнительную погрешность измерения.

 В этой схеме переменное напряжение создается источником синусоидального напряжения (действующее значение 100В). Измеряемое напряжение u_x равно 90В. Оно поступает на конвертор (преобразователь) мгновенного напряжения в действующее значение по формуле, приведенной выше. Конвертор содержит усилитель переменного напряжения и термопреобразователь ConvU. Термопреобразователь имеет нагреватель и термопару. Нагреватель питается выходным напряжением усилителя. При изменении действующего значения u_x изменяется температура термоэлектрического преобразователя и ЭДС термоэлемента. Далее УПТ усиливает постоянное напряжение термоэлемента. Индикатор постоянного тока на выходе УПТ отградуирован в действующих значениях напряжения. Измеряемое напряжение может иметь любую форму. Градуировку производят при синусоидальной форме.

Вольтметры выбирают, таким образом, по виду измеряемого напряжения в зависимости от частоты и диапазона значений измеряемого напряжения.