2.3.11 Расширение пределов измерения напряжения

Для расширения пределов измерения постоянного напряжения используются добавочные сопротивления, подключаемые последовательно с вольтметром (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 – Схема включения вольтметра с добавочным сопротивлением

Если необходимо расширить пределы измерения от U_v до U, то величину добавочного сопротивления можно вычислить из выражения

, (2.32)

где R_v – входное сопротивление вольтметра.

Однако при использовании добавочного сопротивления возрастает погрешность измерения из-за неточности изготовления резисторов и появления частотной погрешности.

Для расширения пределов измерения на постоянном токе используют измерительные трансформаторы напряжения. При этом количество витков в первичной обмотке должно быть больше количества витков во вторичной обмотке. Расширенный предел измерения будет равен U = K_UHU_v.

2.3.12 Методическая погрешность при измерении напряжения

Схема включения вольтметра в измерительную цепь представлена на рисунке 2.14.

Рисунок 2.14 – Схема включения вольтметра в измерительную цепь (R₀ – внутреннее сопротивление источника питания; Е₀ – его э.д.с.; R_v – входное сопротивление вольтметра; R_н – сопротивление нагрузки).

При измерении вольтметр потребляет некоторую мощность; следователь-но, при измерении напряжения будет присутствовать методическая погреш-ность.

До включения вольтметра в цепь напряжение на нагрузке U (действии-тельное значение напряжения) равно

. (2.33)

Измеренное значение напряжения (после подключения вольтметра) равно

. (2.34)

Тогда методическая погрешность измерения напряжения будет равна

. (2.35)

Из данного выражения можно сделать вывод, что для уменьшения методической погрешности необходимо выбирать вольтметр с возможно большим входным сопротивлением. Эту погрешность можно исключить и скорректировать результат измерения.

2.3.13 Зависимость показаний вольтметров от формы кривой измеряемого напряжения

Важной характеристикой вольтметра является его градуировочная характеристика, устанавливающая соотношение между показанием прибора U_п и значением определяемого параметра U_x: U_x = cU_п, где с – градуировочный коэффициент, зависящий от типа детектора и вида измеряемого параметра.

Шкалы подавляющего большинства вольтметров градуируют в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, так как при измерении гармонического напряжения преимущественно интересуются его среднеквадратическим значением.

Если детектор квадратичный, то с = 1 и показание прибора непосред-ственно дает значение U_ск, т.е. U_п = U_ск. При детекторах других типов с  1.

Чтобы правильно определить искомый параметр напряжения по показаниям прибора, необходимо знать тип детектора и градуировочную характеристику.

Когда измеряется напряжение несинусоидальной формы вольтметрами, предназначенными для измерения гармонических напряжений, шкалы которых проградуированы в среднеквадратических значениях синусоидального напря-жения, то в случае открытых входов вольтметров поступают следующим образом:

- показание вольтметра с пиковым детектором умножают на 1,41:

U_m = 1,41U_п;

- при квадратичном детекторе U_ск = U_п;

- для детектора средневыпрямленного значения U_св = 0,9U_п.