2.17. Погрешности электронных вольтметров

Погрешности электронных вольтметров на высоких частотах обусловлены влиянием реактивностей подводящих проводников, индуктивности вводов, межэлектродной емкости, времени пролета электронов, детекторной лампы, стабильности источников питания, класса точности индикаторных устройств и т.д.

Индуктивности вводов, подводящих проводов и паразитные емкости, межэлектродные емкости детектора образуют во входной цепи резонансный контур, собственная частота которого f_p в зависимости от конструкции лежит в пределах от 400 до 4000 Мгц. При приближении частоты к этой резонансной частоте появляется погрешность, вызывающая завышение измеряемого напряжения. Расчет показывает, что эта погрешность не превышает 1%, если измерения будут проводиться на частотах f < 0,1f_p.

Длина подводящих проводовl должна удовлетворять соотношению

С этой целью конструкция высокочастотных вольтметров выполняется с выносным пробником. На высоких частотах начинает сказываться влияние погрешности от инерционности электронов в детекторной лампе. Если время пролета от катода к аноду соизмеримо с периодом напряжения, появляется погрешность, уменьшающая показания вольтметра. Зависимость относительной погрешности за счет инерционности электронов выражается формулой

гдеd -- расстояние между анодом и катодом;

f --частота;

U_m -- амплитуда измеряемого напряжения;

k - коэффициент пропорциональности .

В целом на высоких частотах погрешности измерения напряжения значительно возрастают. Так вольтметр, имеющий в диапазоне частот до 100 МГц погрешность ± 3%, в диапазоне от 100 до 400 МГц будет иметь погрешность ± 15%.

Погрешности цифровых вольтметров обусловлены главным образом погрешностями образцовой меры, непосредственного сравнения и дискретности.

Под погрешностью образцовой меры подразумевается у вольтметров:

а) с времяимпульсным преобразованием --нелинейность и непостоянство скорости измерения пилообразного напряжения, а также нестабильность частоты генератора импульсов.

б) с преобразованием по методу взвешивания --нестабильность образцовых напряжений

в) с преобразованием “частота - напряжение” - - погрешность интервала усреднения.

Погрешность непосредственного сравнения обусловлена и определяется его порогом чувствительности. Эта погрешность систематическая, и её можно исключить соответствующим изменением компенсирующего напряжения. В этом случае погрешность сравнения будет зависеть только от нестабильности порога чувствительности устройства, а не его абсолютного значения.

Погрешность дискретности D может составлять  1 единица наименьшего разряда счета. Она выбирается оператором в процессе измерения. Наличие этой погрешности приводит к тому, что одним и тем же относительным погрешностям , но неодинаковом удельном весе погрешности дискретности могут соответствовать различные значения суммарной (14) погрешности. Если в паспорте цифрового вольтметра указана относительная погрешность, то предельная относительная погрешность выражается двумя способами:

d_МU = ± D/Х × 100%,

d_МU = ±(g+ e(X\x-1)×