2.5.3. Контрольные вопросы

1) Начертить блок-схему электронного счетчика и объяснить назначение его основных элементов.

2) Охарактеризовать метод поверки электронного счетчика.

3) Какие погрешности вносят трансформаторы тока и напряжения в определение энергии W_н, на низкой стороне измерительных преобразователей.

4) Пояснить понятия "передаточное число", "постоянная счетчика", "порог чувствительности счетчика".

2.6 Лабораторная работа 8

Измерение полных сопротивлений электронными приборами

Цель работы: знакомство с работой электронного прибора ВМ 507 для измерения полных сопротивлений.

2.6.1. Основные теоретические положения

Электронные аналоговые приборы представляют собой средства измерений, в которых преобразование сигналов измерительной информации осуществляется с помощью аналоговых электронных устройств. Выходной сигнал таких средств является непрерывной функцией измеряемой величины. Электронные приборы применяются при измерении практически всех электрических величин. Их использование расширяет функциональные возможности средств измерений и обеспечивает высокий уровень метрологических характеристик. Широкое применение нашли электронные приборы для измерения сопротивления и фазы.

Наибольшее распространение получили омметры, схемы которых изображены на рис. 2.16,а,б, где ИСН – источник стабилизированного напряжения со значением на выходе U_o; У – усилитель постоянного тока; ОУ – операционный усилитель; ИМ – измерительный механизм;R_x – измеряемое сопротивление;R_o– образцовое сопротивление;U_x– напряжение, функционально связанное с измеряемым сопротивлениемR_x.

В омметрах, построенных по схеме рис. 2.16,а, используется усилитель с большим внутренним сопротивлением. Угол поворота подвижной части ИМа определяется так:

 = k U_x = k U_o R_x / (R_o+R_x), (2.57)

где k– коэффициент усиления.

а

б

Рис. 2.16. Структурные схемы измерения сопротивления: а – с операционным усилителем; б – с усилителем постоянного тока

Рис. 2.17. Структурная схема измерения угла сдвига фаз

В омметрах, построенных по схеме рис. 2.16,б, в цепь обратной связи включено R_o. Величина коэффициента усиленияkи входное сопротивление операционного усилителя выбираются большими, поэтому потенциалы входов У, определяемые какU_x/k, и входной ток практически равны нулю. Следовательно, токи, проходящие черезR_oиR_x, равны и справедливо соотношение:

U_o/R_x = U_x/R_o, (2.58)

откуда следует, что угол поворота подвижной части

 = S_u U_o R_o / R_x,(2.59)

где S_u– чувствительность ИМ.

При измерении угла сдвига фаз электронными приборами наибольшее распространение получил метод преобразования фазового сдвига во временной интервал. Структурная схема такого метода представлена на рис. 2.17.

Синусоидальные сигналы u1иu2, сдвиг по фаземежду которыми измеряется, подаются на входы усилителей-ограничителей (УО), которые преобразуют их в симметричные сигналы прямоугольной формы (рис.2.18, а, б). Сигналы, полученные с выходов управляемых мультивибраторов, показаны на рис. 2.18, в, г. Они формируют сигналы длительностьюТ/2и сдвинутые друг относительно друга на времяТ, пропорциональное сдвигу по фазе. Эти импульсы поступают в дифференцирующую распределительную цепь (ДРЦ), на выходе которой получают остроконечные импульсы одинаковой формы (рис. 2.18, д). Выходные мультивибраторы формируют прямоугольные импульсы длительностью (Т/2 + Т)и (Т/2 - Т) (рис. 2.18, е). Показания магнитоэлектрического микроамперметра, включенного по схеме вычитания токов, пропорциональны среднему значению (постоянной составляющей) разности токов (рис. 2.18, ж) выходных мультивибраторов (ВМ) за период сигнала.

Вращающий момент Мдля выпрямительных приборов определяется по выражению:

, (2.60)

где I_cp– среднее значение тока на периодеТ.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

и)

Рис. 2.18. Временные диаграммы работы измерителя угла сдвига фаз

В данном случае показания микроамперметра будут зависеть от скважности импульсов ( Т/(Т/2)). ПриТ = (Т/2) имеем = Т = (Т/2) = =180или в общем случае:

(2.61)

Электронный прибор ВМ507 позволяет производить измерение полных сопротивлений (импеданса) в диапазоне частот 5 Гц – 500 кГц. Измеряемое сопротивлениеZопределяется в виде модуляZи угла сдвига фаз. Значения этих величин отсчитываются по стрелочным приборам на передней панели прибора. ДиапазонZсоставляет от 1 Ом до 10 МОм, а диапазон– от –90 до +90. Прибор может быть использован для прямого измеренияLиС.