- •А. В. Мулик
- •Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета в качестве конспекта лекций
- •Содержание
- •Аналоговые измерительные устройства Введение
- •Рабочая программа. Цели и задачи дисциплины.
- •2. Содержание дисциплины
- •2.1. Введение
- •2.4. Аналоговые измерительные устройства уравновешивающего преобразования.
- •3.Аудиторный и внеаудиторный практикум
- •3.1. Распределение часов по видам учебных занятий и виды отчетности
- •3.2. Аудиторные занятия
- •3.3. Внеаудиторная самостоятельная работа
- •4. Учебно-методические материалы по дисциплине.
- •4.1. Литература
- •Использование эвм:
- •Общие сведения об аналоговых измерительных устройствах. Структурная схема и классификация.
- •Классификация аип.
- •Свойства и характеристики аиу.
- •Метрологические характеристики.
- •2. Чувствительность.
- •3. Диапазон и предел измерений.
- •4. Потребляемая мощность.
- •5. Динамические характеристики приборов
- •6. Погрешности измерений.
- •Классификация погрешностей.
- •Суммирование погрешности.
- •Методы уменьшения погрешностей.
- •Общие узлы электронных измерительных приборов.
- •Масштабные преобразователи (мп).
- •Пассивные масштабные преобразователи аиу.
- •Активные масштабные преобразователи аиу.
- •Усилители переменного тока (упрт).
- •Преобразователи импеданса. Функциональные преобразователи.
- •Электронные вольтметры (эв)
- •Структурные схемы эв.
- •Выпрямительные цепи универсальных вольтметров. Пассивные паз.
- •Активные паз
- •Паи (паз импульсных сигналов)
- •Преобразователи средневыпрямленного значения.
- •Преобразователи действующего значения.
- •Универсальные вольтметры.
- •Вольтметр постоянного тока.
- •Вольтметры переменного тока (впт). Импульсные вольтметры.
- •Импульсный вольтметры (ив).
- •Измерительные генераторы сигналов (игс). Нч иг
- •Характеристики иг.
- •Низкочастотные генераторы (нчиг).
- •Генераторы на биениях. Rc-генераторы
- •Высокочастотные измерительные генераторы (вч иг). Импульсные генераторы
- •Генераторы импульсных сигналов (гис)
- •Генераторы, программно управляемые микропроцессорной системой (пуг)
- •Широкодиапазонный генератор гармонических сигналов.
- •Приборы для измерения параметров электрических цепей.
- •Электронные омметры. Принцип построения, структурная схема.
- •Делители и особенности и включения.
- •ЭОм бесконечными пределами измерения.
- •Электронные омметры с конечными пределами измерения. Схемы, погрешности.
- •Измерители сопротивлений с операционными усилителями.
- •Приборы для измерения ёмкости и индуктивности генераторным методом. Схемы
- •Приборы для измерения емкости, индуктивности и добротности
- •Частотомеры. Резонансный частотомер. Гетеродинный частотомер.
- •Гетеродинные частотомеры.
- •Конденсаторные частотомеры (кч). Принцип действия, схемы, погрешности.
- •Электронно-лучевой осциллограф. Назначение эо. Достоинства и недостатки. Структурная схема.
- •Электронный осциллограф.
- •Двухканальные двухлучевые осциллографы.
- •Запоминающие осциллографы.
- •Осциллографы (эо), содержащие микропроцессор (мп). Особенности.
- •Анализаторы спектра (ас). Назначение, принцип действия.
- •Анализаторы спектра последовательного анализа с индикаторным устройством
- •Измерители нелинейных искажений (ини).
- •Характериографы.
- •Измерение сдвига фазы без преобразования синусоиды.
- •Измерение сдвига фаз с преобразованием синусоиды с элт.
- •Двухтактные и однотактные фазометры на спусковых схемах.
- •Фазометры со спусковой схемой (с формированием коротких импульсов (однотактные)).
- •Двухтактные фазометры на спусковых схемах.
- •Аналоговые измерительные устройства уравновешивающего преобразования.
- •Структурная схема.
- •Автоматические приборы переменного тока.
- •Автоматические потенциометры переменного тока.
- •Способы регистрации.
- •Измерительные схемы.
- •Потенциометрические ис.
- •Уравновешенные мостовые схемы.
- •Опорные преобразователи
- •Реохорды.
- •Усилители.
- •Гальванометрический усилители.
- •Электрические двигатели.
- •Автоматические приборы со статической характеристикой.
- •Компенсационные приборы с фотогальванометрическими характеристиками.
- •Принципиальная схема фотоэлектрического усилителя.
- •Принципиальная схема фотогальванического микровольтметра.
- •Принципиальная схема фотогальванического микроамперметра.
- •Компенсационные приборы переменного тока.
- •Автоматические компараторы со статической характеристикой.
- •Автоматические потенциометры постоянного тока.
- •Автоматический компенсатор для измерения температуры.
- •Автоматические уравновешенные мосты для измерения температуры
- •Автоматические потенциометры и мосты с бесконтактными измерительными схемами.
Активные масштабные преобразователи аиу.
В качестве активных масштабных преобразователей используются измерительные электронные усилители (ИУ), являющиеся одним из основных узлов АИ прибора. ИУ служат для изменения масштаба измеряемой величины, для согласования вх-го прибора с объектом измерения, а также отдельных узлов прибора между собой.
ИУ, независимо от назначения, преобразуют сигнал измеряемой информации и поэтому в большинстве случаев должны иметь высокую стабильность коэффициентов усиления в заданном частотном диапазоне, а также малый дрейф нуля, малое собственное потребление мощности, линейность АЧХ.
Устройство усилителя и приемы его проектирования в значительной степени зависят от диапазона частот усиленного сигнала. По этому признаку различают усилители переменного тока, полоса пропускания которых ограничена снизу и усилители постоянного тока, полоса пропускания которых не ограничена снизу. Усилители переменного тока делят на усилители НЧ от 10 Гц до 10 кГц, усилители СЧ 10-100 кГц, ВЧ 100 кГц. В зависимости от ширины полосы пропускания различают избирательные усилители, у которых отношение верхней граничной частоты полосы пропускания к нижней частоте полосы пропускания близко к 1 и широкополосные усилители – отношение 1.
Частным случаем широкополосного усилителя является импульсный усилитель, который усиливает импульсные сигналы с минимальными искажениями формы сигналов. Применяемые в АИП усилители могут строиться с использованием различной элементной базы. Наиболее широко применяются линейные интегральные схемы, могут использоваться и вакуумные электронные элементы.
Усилители постоянного тока (УПТ) – усилители, коэффициент усиления которых отличен от 0 на нулевой частоте (постоянном токе) или же усилители, полоса пропускания которых не ограничена снизу. Применяются в электронных вольтметрах, осциллографах и т.д.
По принципу действия УПТ делят на две группы:
усилители с преобразованием спектра сигнала (МДМ);
усилители без преобразования спектра сигнала.
Усилители с преобразованием спектра (МДМ усилители), имеют существенно меньшее значение дрейфа нуля, главный их недостаток ограниченная полоса пропускания сверху. Усилители без преобразования спектра сигнала строятся по схеме с непосредственной связью между каскадами. Отсутствие реактивных элементов в цепи связи позволяет усилить сигналы постоянного тока, а верхняя граничная частота определяется паразитными реактивными элементами.
Усилители переменного тока (упрт).
Широкополосные усилители строятся по схеме с непосредственной связью с резистивно-емкостными связями.
В первом случае полоса пропускания (ПП) ограничена только сверху, во 2 случае ПП имеет ограничении как сверху, так и снизу. Ограничение ПП сверху у обоих усилителей объясняется наличием паразитных реактивностей элементов и монтажа, неравномерность частотной характеристики усилителя переменного тока в области НЧ связана с параметрами разделяющих элементов. Широкополосные усилители являются частью большинства электронных приборов.
Импульсные усилители (ИУ) – это широкополосные усилители, ПП которых выбирают так, чтобы искажение формы усиливаемого импульса было наименьшим. Форма импульса определяется его спектром. Чем круче фронт импульса, тем шире его спектр в области ВЧ, чем больше пологие участки импульса, тем больше НЧ составляющих в его спектре, следовательно, вид частотной характеристики усилителя в области ВЧ определяется треб-ми к неискаженной передаче фронта импульса, а в области НЧ требованиями к неискаженной передаче участков медленного изменения сигнала.
Избирательные усилители (ИЗУ) – усилители, ПП которых сужена с целью отделить сигнал в нужной полосе частот от сигналов помех, шумов др. частот. Избирательных свойств таких усилителей добиваются использованием в усилительном тракте или в цепи ОС частотно-зависимых RC или LC цепи. LC применяют для работы на СЧ и ВЧ, RC – на НЧ. Избирательные усилители с одним или несколькими резонансными контурами, настроенными на одну частоту называются резонансными. Они широко применяются в анализаторах спектра и др.
Усилители, использующие контур с расстройкой по частоте, называется узкополосными, их ПП шире, чем у резонансных. Применяются в автоматических приборах.