Решение

1. Сигнал, поданный на вход вольтметра, имеет следующий вид:

Так как вольтметр имеет закрытый вход, то измеряется только значение переменной составляющей сигналаU_m, равное U_m= 1,41U, (детектор пиковый, а шкала вольтметра проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения).

2. Амплитудное значение напряжения определяется как сумма переменной и постоянной составляющих:

U_m =U_m+U_св = 1,41U+U_св.

3. По определению средневыпрямленное значение напряжения

U_св = .

С учетом того, что сигнал импульсный, можно записать

U_св = .

Тогда

U_св = = U_m/Q.

4. Подставив U_св в выражение для U_m из п. 2, получим

U_m = 1,41U+ U_m/Q.

Отсюда

U_m = 1,41U/(1-1/Q) = 1,412,0/(11/5)  3,52 (B).

5. Определяем значение U_св:

U_св = U_m/Q = 3,52/5  0,70 (B).

6. Определяем значение U_ск . По определению

U_ск = = (В)

(с учетом того, что сигнал импульсный).

Задачи для самостоятельного решения Задача № 1

Имеются вольтметры с открытыми входами, шкалы их проградуированы в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, детекторы соответственно пиковый, среднеквадратического и средневыпрямленного значений. Измеряемое напряжение имеет К_А = 1,73 и К_Ф = 1,16. Необходимо по показаниям одного из вольтметров найти показания двух других.

1 Показание вольтметра с пиковым детектором U₁ = 26,0 мВ.

2 Показание вольтметра с детектором среднеквадратического значения U₂ = =24,0 мВ.

3 Показание вольтметра с детектором средневыпрямленного значения U₃ = =24,2 мВ.

Задача № 2

Сигнал синусоидальной формы после однополупериодного выпрямителя имеет К_А = 2,0; К_Ф = 1,76. Вольтметр имеет пиковый детектор, закрытый вход, шкала проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Показание вольтметра U= 2,0 В. Определить пиковое, среднеквадратическое и средневыпрямленное значения напряжения.

Задача № 3

Имеются вольтметры с закрытыми входами, шкалы их проградуированы в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, детекторы соответственно пиковый, среднеквадратического и средневыпрямленного значений. Измеряемое напряжение имеет К_А = 1,73 и К_Ф = 1,16. Необходимо по показаниям одного из вольтметров найти показания двух других.

1 Показание вольтметра с пиковым детектором U₁ = 26,0 мВ.

2 Показание вольтметра с детектором среднеквадратического значения U₂ = =24,0 мВ.

3 Показание вольтметра с детектором средневыпрямленного значения U₃ = =24,2 мВ.

Задача № 4

Сигнал синусоидальной формы после однополупериодного выпрямителя имеет К_А = 2,0; К_Ф = 1,76. Вольтметр имеет среднеквадратический детектор, отрытый вход, шкала проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Показание вольтметра U= 2,0 В. Определить пиковое, среднеквадратическое и средневыпрямленное значения напряжения.

7 Измерение частоты, периода, интервалов времени и фазовых сдвигов

Рекомендуемая литература: [1, с. 129-143], [6, с. 104-142], [7, с. 141-160].

Методические указания

При изучении темы необходимо обратить внимание на основные измеряемые параметры и классификацию методов и приборов для измерения частоты, интервалов времени и фазовых сдвигов. При этом нужно четко представлять, в каком частотном диапазоне используются различные методы и приборы, и почему. Основное внимание следует обратить на изучение принципа действия и основных источников погрешностей цифровых частотомеров, измерителей временных интервалов и фазовых сдвигов, а также способов расширения их частотных диапазонов как вниз, так и вверх.

Контрольные вопросы

1 Что такое период, частота, длина волны, долговременная и кратковременная нестабильность частоты? В каком диапазоне частот используют понятие «длина волны»?

2 Как классифицируются приборы для измерения частоты и интервалов времени?

3. Какой принцип положен в основу работы резонансных частотомеров?

4 Перечислите источники возникновения погрешностей резонансных частотомеров.

5 Какой принцип положен в основу работы цифровых частотомеров? Как реализуются в этих приборах возможности измерения частоты, периода, интервалов времени, отношения частот?

6 Перечислите источники возникновения погрешностей цифровых частотомеров в различных режимах работы.

7 Какие трудности возникают при измерении низких и высоких частот?

8 Охарактеризуйте способы повышения точности измерения низких и инфранизких частот.

9 Что собой представляют гетеродинные преобразователи частоты и как с их помощью можно увеличить верхнюю границу частотного диапазона цифровых частотомеров?

10 Охарактеризуйте осциллографические методы измерения частоты: метод интерференционных фигур и метод круговой развертки.

11 Что такое фазовый сдвиг сигналов?

12 Какие методы используются для измерения фазового сдвига?

13 Какой принцип положен в основу измерения фазового сдвига методом суммы и разностей напряжений?

14 Какой принцип положен в основу измерения фазового сдвига нулевым методом? Какие устройства могут использоваться в качестве индикаторов при использовании этого метода?

15 Как осуществляется преобразование фазового сдвига во временной интервал?

16 Чем различаются неинтегрирующие и интегрирующие цифровые фазометры?

17 Перечислите источники возникновения погрешностей цифровых фазометров.