§ 2. Измерительные приборы

323

вании свойств такого вольтметра нельзя пренебрегать внутренним сопро­тивлением источника измеряемого напряжения, как, впрочем, это нельзя делать при исследовании любой нелинейной схемы.

Выпрямителем Т может служить как электронная лампа, так и твердые (селеновый или меднозакисный) выпрямители. Недостатком при­боров последних двух типов является чувствительность их к перегруз­кам. Превышение напряжения или тока против номинальных для данного типа выпрямительного элемента приводит к необратимому повреждению элемента [41.

В .вольтметрах, выполненных по схемам фиг. 284 и 288, ток прохо­дит только в течение половины периода. Поэтому при измерении несиммет­ричных напряжений показания прибора зависят от полярности его вклю­чения.

Описанные выше приборы не пригодны для измерения пиковых зна­чений одиночных импульсов. Вольтметр, свободный от этого недостатка

+ 150

Фиг. 289. Схема вольтметра, позволяющего измерять пиковые значения одиночных импульсов.

и позволяющий при помощи двух магнито-электрических приборов изме-^ рять положительное и отрицательное пиковые значения одиночных импуль­сов напряжения, описан Хэнкоком и Шепардом [5].

Принципиальная схема такого вольтметра показана на фиг. 289. Основным его элементом является конденсатор С, заряжаемый до на­пряжения, пропорционального пиковому значению поданного на вход импульса. Показапия прибора отсчитываются по шкале микроампер­метра А; проходящий через него ток обратно пропорционален потенциа­лу на конденсаторе С. Параметры схемы можно подобрать таким обра­зом, чтобы ток, проходящий через микроамперметр, оставался постоян­ным в течение 30 сек. после подачи импульса; благодаря этому отсчет показаний производится без труда.

Работа на приборе осуществляется в следующем порядке: замыка­нием ключа К конденсатор С полностью разряжается; затем ключ от­пирается. После этого схема готова к работе. Положительный импульс, подапный па вход, усиливается лампами Т_х и Т₄. Выходное напряже­ние лампы Т_х отпирает лампу Т₃, что приводит к заряду конденсатора

С. Конденсатор С соедйпен с сеткой лампы 'Т₂, так что по мере за­ряда конденсатора ток, проходящий через лампу Т₂, а следовательно, и через микроамперметр А, падает. Одновременно падает и анодный ток лампы Т₃. Для правильной работы прибора необходимо, чтобы лампа Т₃ запиралась, как только напряжение на конденсаторе С дости­гнет максимума. Для того чтобы понять, каким образом выполняется

21*

Г л. 10. Приборы для измерения сигналов сложной формы

это условие, рассмотрим процессы, происходящие на анодах ламп Т_х и 7\. При отсутствии импульса потенциал на аноде лампы Т_х имеет опре­деленное значение, скажем Е_х, определяемое анодными токами ламп Т_х и Т_%. Режим схемы подобран так, что лампа Т₃ при этом заперта.

При подаче положительного импульса возрастает анодный ток лампы 7\; соответственно увеличивается падение напряжения на сопротивлении Я; потенциал на аноде 7\ падает. Это приводит к увеличению отрицатель­ного смещения на сетке лампы Г₄. Ее анодный ток падает, и лампа 7\ отпи­рается. По мере заряда конденсатора'С, ток, проходящий через лампу Т₂, а значит, и через сопротивление R, уменьшается, и через некоторое время потенциал на аноде лампы Т_х достигает первоначального значения Е_ъ несмотря на наличие на сетке лампы 7\ положительного напряжения изме­ряемого импульса. Установление на аноде лампы 7\ напряжения Е_х приво­дит к запиранию лампы Т₃. Если теперь напряжение импульса падает до нуля, то отрицательное смещение на сетке лампы Т₃ увеличивается еще больше. Поскольку конденсатор С может разряжаться только через собственное сопротивление утечки, ток, проходящий через микрс амперметр А, остается постоянным в течение нескольких секунд. Предпо­лагая, что длительность импульса больше постоянной времени схемы, шкалу микроамперметра А можно откалибровать непосредственно в пико­вых значениях импульса.

Хэнкок и Шепард установили, что постоянная времени рационально сконструированного прибора подобного типа позволяет отсчитывать пиковые значения при длительности пика 0,0004 сек. и более. Шкала опи­сываемого ими прибора в положении максимальной чувствительности рас­считана на 0,15 в. Комбинация двух таких приборов с фазоинвертером позволяет измерять как положительное, так и отрицательное пиковые зна­чения одиночного импульса.

Иногда для измерения пиковых, а также постоянных напряжений применяется измерительный прибор совершенно иного типа, называемый обычно вольтметром со скользящим смещением. Несколько схем вольт­метров со скользящим смещением было разработано Рейхом [6]. Отличи­тельная особенность таких приборов заключается в том, что последователь­но со входной цепью лампового усилителя предусматривается регулируе­мое отрицательное смещение. При измерениях регулировкой смещения устанавливают такое значение анодного тока, которое только-только может быть обнаружено на измерительном приборе. Далее, подают па вход измеряемое напряжение и увеличивают смещение до тех пор, пока анодный ток не примет первоначального значения. Нрир.ост напряжения смещения оказывается ппиблизительно вавным пиковому значению шэиложенного

X X щ/ ' —X ~ " *

напряжения. В качестве выпрямителей в таких схемах можно использо­вать тиратронные схемы и триггерную схему Икклз-Джордана. На точ­ность показаний измерительного прибора со скользящим смещением на­лагаются такие же ограничения, как и на показания прибора, построенного по схеме фиг. 285. Необходимость некоторого минимального отсчета по измерительному прибору приводит к тому, что смещение не может быть установлено точно равным пиковому зяачепию напряжения; отсюда— ошибка в измерении пикового значения, имеющая ту же природу, что и ошибки, показанные на фиг. 286.

Б. Измерители средних значений. Многие электронные измерители уровня, применяемые на звуковых частотах, дают показания, близкие к среднему значению измеряемого напряжения на выходе линейного вы­прямителя. В предыдущей главе было установлено, что при измерении напряжения статистического шума показания прибора, присоединенного