Параметры сигнала для основных типов вольтметров.
Тип вольтметра |
СК |
СВ |
ИВ |
УВ |
ИП |
Uск |
Uсв |
Um |
Um |
Uоткл |
Uск |
Uсв |
Um |
Um |
Uград |
Uск |
Uск |
Um |
Uск |
С |
1 |
1,11 (В/2) 2,22 (В/1) |
1 |
0,707 |
Систематическая погрешность из-за не учета формы сигнала.
Данные вольтметры проградуированы по синусоидальному напряжению. Если теперь данными вольтметрами измерять не синусоидальное напряжение, то будем иметь:
В данных соотношениях коэффициент формы и коэффициент амплитуды соответствуют синусоидальному сигналу. Только в показаниях АП3 мы имеем отсутствие влияния формы сигнала на показания. В показаниях АП1 и АП2 будет присутствовать систематическая погрешность из-за не учета влияния формы сигнала.
Определим значение систематической погрешности.
Вывод:
Если вольтметр проградуирован в значениях параметра, на который реагирует его измерительный преобразователь, то показания вольтметра не зависят от формы измерительного сигнала. Если это условие не соблюдено, то будем иметь дополнительные систематические погрешности из-за не учета формы сигнала. Для их исключения мы должны пересчитывать выходное напряжение в напряжение отклика. Оно не содержит систематических погрешностей из-за не учета формы сигнала.
Лекция № 8.
Влияние входа прибора на показания и градуировку шкал.
На градуировку шкал кроме формы сигнала влияет еще и состояние входа. При открытом входе вольтметр измеряет весь сигнал, а при закрытом – только его переменную составляющую. Градуировочный коэффициент от этого не меняется. Меняются показания, на величину постоянной составляющей сигнала. Математически это записывается следующим образом:
Вольтметры на основе метода сравнения.
Данный метод нашел наибольшее применение при измерении постоянных напряжений. Он основан на сравнении измеряемого напряжения с образцовым, значение которого устанавливается с высокой точностью. Сравнение осуществляется нулевым методом (по нулевому результирующему воздействию на прибор сравнения). Это определяет главное достоинство этого метода измерения – измерение без потребления мощности от измеряемого объекта. Погрешность измерения по этому методу составляет 0,01%. Схема реализации:
Если показания гальванометра равны нулю, то значение Ех равняется Ео. На этой основе строятся компенсаторы постоянного напряжения.
Компенсатор постоянного напряжения.
Измерение производится в два этапа:
Установка рабочего тока.
Исходное состояние. Переключатель переводится в положение 1, и гальванометр сравнивает два напряжения: ЭДС нормального элемента и падение напряжения на сопротивление RN. Изменяя сопротивление R0, добиваются нулевого показания гальванометра. При этом
Значение рабочего тока устанавливается с большой точностью. Точность установки рабочего тока определяется точностью Ен.э., образцового сопротивления RN и чувствительностью гальванометра.
Измерение напряжения.
Исходное состояние. Переключатель переводим в положение 2, и гальванометр начинает сравнивать два напряжения: измеряемое и напряжение на сопротивление Rk. Потенциометр Rk выполняют по специальной схеме, обеспечивающим постоянное сопротивление между точками 1 и 2 и переменное сопротивление между точками 1 и 3. Изменяя сопротивление Rk, добиваемся нулевого показания гальванометра. При этом:
То есть, измеряемое напряжение выражается в единицах измерения Rk. Rk градуируется непосредственно в единицах напряжения.
Замечание: Если имеем напряжение сложной формы, то мы данное напряжение преобразуем в постоянное и далее его измеряем компенсатором постоянного напряжения. Здесь появляется дополнительная погрешность за счет не точности преобразования данного напряжения в постоянное.