2.1 Электронные вольтметры.

-измерительный прибор, предназначенный для измерения напряжения. Содержит электронный блоки: усилитель, детектор, фильтр…+отсчётное устройство.отсчётное устройство-измерительный прибор магнитоэлектрической системы (тк они обладают max чувствительностью и точностью).ЭВ обладает лучшими метрологическими характеристиками по сравнению с электроизмерительными (больше чувствительность, высокое входное сопротивление,

широкий диапазон частот, возможность измерения различных параметров напряжения).

Типы:В2 – для измерения напряжения постоянного тока,В3 – для измерения напряжения переменного тока, В4 – импульсные (пиковые, самые высокочастотные), В6 – селективные-измеряет напряжение в заданной полосе частот, В7 – универсальные (В2+В3, точность измерения постоянного напряжения выше переменного)

По виду выдаваемой инфы: аналоговые(стрелочные), цифровые(цифровая индикация).

В2(const)

Ву-входное устройство(делитель напряжения).упт-усилитель постоянного тока. мэ-измерительный прибор магнито-электрической системы

В3

–более популярен.

Схема 1 по сравнению со схемой 2 обладает более высокой чувствительностью, но меньшим частотным диапазоном.

В4Принцип работы пиковых вольтметров основан на “запоминании” максимального значения напряжения, которое накапливается на конденсаторе, с последующим его измерением.

Параметры переменного напряжения (Т - период):

1. Среднее значение (постоянная составляющая) - U_о = (1/Т)∫U(t)dt, (интеграл о 0 до Т)

2. Средневыпрямленное значение – U_{ср вып}= (1/Т) ∫ U(t)dt,

3. Среднеквадратическое (эффективное) значение – U_{ср кв} = (1/Т) * корень ( ∫U²(t)dt)

4. Пиковое значение – U_мак.

Связь между параметрами формы напряжения: к_а = U_мак / U_{ср. кв}(к-т амплитуды)_, к_ф = U_{ср кв}/ U_{ср вып}(к-т формы), к_y = к_ак_ф.(к-т усреднения)

Вольтметры различаются:

ВУ – вход открытый («пропускает» постоянную составляющую) - измеряется полное напряжение U_вх(t) или закрытый – (разделительный конденсатор «не пропускает» постоянную составляющую) - измеряется U_перем (t) = U_вх(t) - U₀

1. Детектором Д– средневыпрямленный – i_a = к U_cp.вып

среднеквадратический– i_a = к U_ср.кв.

пиковый - i_a = к U_мак.

2. Градуировкой шкалы – шкала градуируется на средневыпрямленное, среднеквадратическое или пиковое значение напряжения.

Внимание: шкала градуируется в расчете на напряжение гармонической формы!

При необходимости производят пересчет тока на выходе детектора в показания шкалы (например, детектор среднеквадратический, шкала градуируется в значениях пикового напряжения - используют пересчетный множитель, равный 1,41.

В6(в лекция не было-из его методички)

Селективные вольтметры предназначены для измерения напряжения в некоторой полосе частот (например, уровень помех в полосе пропускания приемника). Они содержат избирательное устройство - параллельный колебательный контур. Колебательный контур, настроенный на частоту f_0, полосовой фильтр), которое может перестраиваться в заданном диапазоне частот, и вольтметр среднеквадратического значения. Для пересройки

2.2Цифровые вольтметры - принцип построения.Структурные схемы.Назначение и принцип построения отдельных блоков.ЦВ время - импульсного преобразования,двойного интегрирования,преобразователи "напряжение - код","напряжение - частота".Источники погрешностей и способы их уменьшения.

.Принцип работы цифровых измерительных приборов основан на дискретном и цифровом представлении непрерывных измеряемых величин. +:быстродействие, точность, отсутствие субъективной погрешности оператора. Упрощенная структурная схема цифрового вольтметра(ЦВ):

-Входное устройство содержит делитель напряжения; в вольтметрах пере­менного тока оно включает в себя также преобразователь переменного тока в постоянный.

-АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, представляемый циф­ровом кодом.

-Цифровое отсчетное устройство измерительного прибора регистрирует измеряемую величину.

-Управляющее устройство объединяет и управляет всеми узлами вольтметра.

ЦВ времяимпульсного преобразования. Они преобразуют напряжение U во временной импульс, длит-ть которого зависит от U.

ГЛИН вырабатывает возрастающее напряжение. В момент, когда на входе устройства сравнения напряжение Uглин = 0, на его выходе возникает импульс (t1), условно фиксирующий нулевой уровень входного сигнала. Этот импульс, подаваемый на единичный вход триггера T, вызывает появление положительного напряжения на его выходе. При Ux=Uглин триггер возвращается в 0, т.о. формируя импульс длительностью , S-коэффициент преобразования. С системы формирования импульсов(СФИ) на временно селектор(ВС) поступает импульс (t1;t2), на второй вход ВС поступает сигнал Uгти с генератора тактовых импульсов с частотой fо = 1/T0, (t2-t1=N*To). На выходе ВС сигнал Uсч , появляется только при наличии импульсов Uт  и Uгси на обоих ее входах. Количество прошедших через ВС счетных импульсов    N △t/To подсчитывается счетчиком и отображается на индикаторе цифрового отсчетного устройства прибора. Из двух последних соотношений получаем формулу для определения из­меряемого напряжения:                      . Во время заряда погрешность имеет один знак, а во время разряда- другой (противоп.), чтобы уменьшить эту погрешность, используют двухтактный способ.

ЦВ двойного интегрирования( двухтактный).

|Uоп|>Ux

Процесс измерений делится на два цикла. В первом через компаратор подаем Ux, во втором –Uоп. ; tx: U=0;

Приравниваем полученные выражения и получаем Ux=Tx*Uоп/T21.

Преобразователи напряжение-частота. ПНЧ относятся к классу интегрирующих преобразователей, поэтому обладают соответствующими достоинствами: хорошей точностью при минимальном числе необходимых прецизионных компонентов, низкой стоимостью, высокой помехоустойчивостью, малой чувствительностью к изменениям питающего напряжения, отсутствием дифференциальной нелинейности. ПНЧ преобразует входное напряжение в частоту выходных импульсов, которые могут передаваться на большие расстояния без искажения информационного параметра — частоты.

Так как цифровые вольтметры обладают высо­кой чувствительностью, очень важно обеспечить хорошую помехозащищен­ность. Помеха общего вида возникает в электрической схеме из-за несовершенства источников питания на частотах 50 и 100 Гц, создает падение напряже­ния на сопротивлении соединительного провода и переходит во входную цепь вольтметра, если сопротивление утечки между клеммами и корпусом невелико. Если же одну из клемм прибора заземлить, то доля помехи общего вида, переходящая во входную цепь, увеличится. Поэтому при измерении малых сигналов пользуются изолированным от земли (корпуса) входом вольтметра.

Способы уменьшения влияния помех:

• использование экранированных проводов и изолированного входа вольтметра;

• применение-интегрирующих вольтметров; при этом период помехи Uпом(t)= Umпомsinωt кратен времени измерения и помеха устраняется по периоду согласно формуле Uпом =  Umпомsinωtdt0;

• включение на входе вольтметра фильтра с большим коэффициентом по­давления помехи (60... 70 дБ).