Глава 2. Средства и методы измерения напряжений и токов.

2.1. Основные характеристики напряжения

Измерение токов и напряжений в радиотехнических схемах имеет специфические особенности, связанные с исключительно широкой областью частот электрических сигналов, широким диапазоном измеряемых величин и многообразием форм сигналов.

Многообразие форм электрических сигналов (синусоидальных, импульсных, случайных) не позволяют характеризовать какой-либо одной величиной напряжение или ток в цепи. Обычно переменные напряжения и токи характеризуют пиковым (амплитудным), действующим (эффективным), средним и средневыпрямленным значениями.

Пиковое значение напряжения U_m (тока J_m) - наибольшее мгновенное значение напряжения (тока) за время наблюдения или при периодических сигналах за период. При разнополярных кривых напряжений (токов) различают положительные и отрицательные пиковые значения. Действующее значение напряжения - это среднеквадратичное из мгновенных значений напряжения U(t) за время измерения Т или период

(15а)

С

(15б)

реднее значение напряжения определяется средним арифметическим из мгновенных значений напряжения за время измерения Т или, при периодических сигналах ,за период.

Средневыпрямленное значение определяется как среднее арифметическое из абсолютных мгновенных значений после выпрямления :

Д

,

(16а)

ля известной формы исследуемого напряжения пиковое и действующее значения связаны коэффициентом амплитуды

а действующее и средневыпрямленное значение напряжения - - формы

(16б)

По одному из измеренных значений напряжения и по известным коэффициентам вычисляются остальные напряжения.

2.2. Электромеханические приборы для измерения токов и напряжений

При технических измерениях чаще всего применяются приборы непосредственной оценки как более простые, дешевые и требующие мало времени для производства измерений.

В зависимости от природы физического явления, заложенного в основу прибора, электроизмерительные приборы непосредственной оценки делятся на группы или системы. В электроизмерительных устройствах используют следующие преобразователи:

-- магнитоэлектрической системы;

-- электродинамической системы;

-- электромагнитной системы;

-- электростатической системы;

-- термоэлектрической системы.

Широкое применение находят первая и последняя группа.

Большинство электромеханических приборов непосредственной оценки состоит из двух основных частей: измерительного преобразователя и измерительного механизма.

Измерительный преобразователь - преобразует измеряемую величину (х) во вспомогательную (z), однозначно зависимую от первой:Z=F(x)

Измерительный механизм – преобразует энергию от вспомогательной величины (z) в механическую энергию перемещения его подвижной части.

В большинстве случаев у показывающих приборов подвижная часть поворачивается на угол a, зависящий от вспомогательной величины

a

(17)

)

=Y(z)= Y[F(x)]=f(x).

По углу поворота aи определяется измеряемая величина.

Измеряемая величина сообщает подвижной части измерителя некоторое количество энергии, так что в преобразователе возникает вращающийся момент. Под действием этого момента подвижная часть будет поворачиваться до тех пор, пока он не уравновесится противодействующим моментом М_пр, создаваемым обычно пружинками прибора и зависящим от угла поворота подвижной части

М_пр = f(a)