Измерение тока и напряжения.
Измеряемые параметры переменного напряжения.
Пиковое значение напряжения:
Среднее значение напряжения:
Его смысловое значение – это постоянная составляющая сигнала.
Средневыпрямленное значение напряжения:
Среднеквадратическое значение напряжения:
Его смысловое значение – квадрат среднеквадратического значения напряжения равен средней мощности, рассеиваемой на сопротивление 1 Ом.
Связь между рассмотренными напряжениями описывается тремя коэффициентами:
Коэффициент амплитуды. Он равен отношению пикового значения напряжения к среднеквадратическому.
Коэффициент формы. Он равен отношению среднеквадратического значения напряжения к средневыпрямленному.
Коэффициент усреднения. Он равен отношению пикового значения напряжения к средневыпрямленному.
Между собой данные коэффициенты связаны двумя соотношениями.
Для каждой формы физически реализуемого сигнала все эти три коэффициента определены и их значения не зависят от параметров сигнала (амплитуды, частоты и начальные фазы сигналы).
Пример 1:
Имеем сигнал
;
;
.
Пример 2:
Имеем сигнал пилообразной формы
;
;
;
.
Пример 3:
Имеем прямоугольные импульсы со скважностью равной Q
;
.
Примечание: Все выше приведенные соотношения для напряжения аналогичны и для параметров переменного тока.
Классификация вольтметров и амперметров.
Вольтметры |
Амперметры |
В1 – установки для поверки вольтметров В2 – вольтметры постоянного напряжения В3 – вольтметры переменного напряжения В4 – вольтметры импульсного напряжения В5 - ——— В6 – селективные вольтметры В7 – универсальные вольтметры В8 – измерители отношений напряжения В9 – преобразователи напряжения |
А1 – установки для поверки амперметров А2 – амперметры постоянного тока А3 – амперметры переменного тока А4 – амперметры импульсного тока А5 - ——— А6 – селективные амперметры А7 – универсальные амперметры А8 – измерители отношений токов А9 – преобразователи токов |
Методы измерения токов и напряжений.
Вольтметры и амперметры строятся либо на основе метода непосредственной оценки, либо на основе метода сравнения. Каждый метод характеризуется своей структурной схемой, особенностями использования и областью применения.
Пример:
Пружинные весы – метод непосредственной оценки.
Рычажные весы – метод сравнения.
Вольтметры непосредственной оценки.
Они имеют структурную схему в виде последовательно соединенного измерительного преобразователя и отсчетного устройства.
Работа вольтметра.
На вход ИП подается измеряемый сигнал x(t). Под действием данного сигнала ИП формирует отклик α. Данный отклик может быть пропорционален одному из следующих четырех параметров: пиковому значению напряжения, среднему значению напряжения, средневыпрямленному значению напряжения, среднеквадратичному значению напряжения. Этот сигнал регистрируется регистрирующим устройством, шкала которого может быть проградуирована в единицах соответствующих: пиковому значению напряжения, среднему значению напряжения, средневыпрямленному значению напряжения, среднеквадратичному значению напряжения. Соотношение напряжений отклика и градуированного напряжения определяет тип вольтметра. Градуировка шкал вольтметра осуществляется по следующей схеме:
Градуировка заключается в том, что измеренное образцовым вольтметром напряжение переносится на шкалы градуируемых вольтметров. Если это специально не оговорено, то градуировку вольтметров проводят на сигнале синусоидальной формы, а шкалы градуируют в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Так как в рассматриваемых типах вольтметров измерительные преобразователи разные, а градуируем мы вольтметры в одних и тех же единицах, то градуировочные характеристики будут различны.
Определим значения градуировочных коэффициентов:
Вольтметр 1:
Вольтметр 2:
Вольтметр 3:
Таблица.