Основные узлы аналоговых электронных вольтметров переменного тока

В зависимости от амплитудного и частотного значений измеряемого напряжения входное устройство представляет собой либо высокомный вход преобразователя, либо резистивный делитель, либо резистивно-конденсаторный делитель.

Рис. 38. Схемы измерительных преобразователей амплитудного значения

Преобразователи амплитудного значения

В таких преобразователях показания α микроамперметра пропорциональны амплитудному значению измеряемого напряжения U(t) , т. е. на рис. 38 а), б) приведены преобразователи амплитудного значения с открытым и закрытым входами соответственно.

Принцип действия данных преобразователей основан на заряде конденсатора до амплитудного значения U_max и разряде его через амперметр. Показания амперметра определяются средним разрядным током I_ср = U_c/R= U_max/R, пропорциональным амплитудному значению измеряемого напряжения.

Преобразователи средневыпрямленного значения.

В преобразователях средневыпрямленного значения показания α микроамперметра пропорциональны средневыпрямленному значению Uср.в. измеряемого напряжения U(t) , т. е. α=kUср.в.

Наиболее распространенные схемы-мостовые. Они работают следующим образом. Ток через микроамперметр протекает в одном и том же направлении в течение обоих полупериодов переменного напряжения.

При использовании линейного участка характеристики диода и при отрытом входе показания микроамперметра пропорциональны средневыпрямленному значению измеряемого напряжения

^.

Если же вход преобразователя закрыт, то показания микроамперметра пропорциональны только средневыпрямленному значению переменной составляющей измеряемого напряжения.

4.1. Классификация электронных измерительных приборов

В измерительной технике все приборы для измерения электрических величин принято подразделять на электромеханические электроизмерительные приборы и электронные приборы. Электромеханические (в основном стрелочные) были уже рассмотрены. Электронные измерительные приборы, как стрелочные (для измерения параметров аналогового т. е. непрерывного во времени сигналов), так и цифровые (для измерения импульсных сигналов, а также аналоговых с отсчетом в цифровой форме) выполняются на основе элементов и узлов интегральной электронике с применением аналоговых и цифровых интегральных цифровых микросхем.

Как правило, стрелочные электронные измерительные приборы принято называть аналоговыми, которые, как и все электроизмерительные приборы, подразделяются на приборы прямого и компенсационного преобразований как непосредственной оценки, так и сравнения.

Аналоговыми измерительными приборами называются средства измерений (СИ), предназначенные для выработки сигналов измерительной информации, являющихся непрерывными функциями измеряемых величин, в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Не смотря на широкое применение цифровых приборов, аналоговые продолжают оставаться важнейшей разновидностью СИ в силу их простоты, удобства реализации, высокой точности, наглядности показаний, широкого частотного диапазона, высоких метрологических показателей и низкой потребляемой мощности. Наиболее распространенный вид электрических измерений в технике – это измерение напряжения, силы тока и мощности, осуществляемых соответственно вольтметрами, амперметрами и ваттметрами в широком диапазоне частот – от нулевой частоты (постоянный ток) до сверхвысоких частот (1 ГГц и более) и в большом диапазоне измеряемых значений напряжения, силы тока и мощности – соответственно от нановольт до сотен киловольт; от до сотен ампер; от до кВт (кВА).

Измерение постоянных напряжения, силы тока и мощности заключается в нахождении их значений и полярности. Целью измерения этих величин при переменном (синусоидальном) токе является нахождение какого-либо из их параметров, например, мгновенного, амплитудного (пикового), среднего, средневыпрямленного и среднеквадратичного (действующего или эффективного) значений.

Выбор метода и средства измерений обусловливается требуемой точностью измерений, амплитудным и частотным диапазонами измеряемого сигнала, мощностью, потребляемой прибором от измерительной цепи и т. д. При этом основным функциональным узлом, преимущественно определяющим характеристики измерительного прибора, является его измерительный преобразователь (ИП). В настоящее время промышленностью выпускается весьма разнообразный перечень электронных ИП с аналоговым унифицированным выходным сигналом, например, например, постоянным выходным напряжением 0÷10 В или током 0÷5 мА. Их унифицированность позволяет широко использовать ИП не только в разнообразных приборах, но и в измерительных информационных системах.

Кроме того, по способу выдачи измерительной информации различают показывающие приборы, которые выдают информацию об измерении непосредственно по шкале и регистрационные, осуществляющие от считывания или регистрацию измерительной величины либо в функции времени, либо в функции от другой физической величины.

В этой связи в разряд классификации измерительных приборов входит также их подразделение на аналоговые и цифровые.

Аналоговые приборы – это измерительные приборы показания которых являются непрерывными функциями измеряемых величин.

Цифровые приборы – это измерительные приборы, в которых непрерывно измеряемая величина автоматически преобразовывается в дискретную и результат измерения выдается в цифровом коде.

По роду измерительные величины ИП делятся на: вольтметры, амперметры, омметры и т. д.

По характеру применения – стационарные или переносные.

По степени защищенности – водозащищенные, герметичные, пылезащищенные и обычные.

Кроме того все ЭИП по функциональному назначению подразделяются на 4 группы:

1. Измерительные генераторы – это маломощные источники сигналов различной формы, амплитуды и частоты, предназначенные для калиброванного воздействия на исследуемую настраиваемую аппаратуру, а также для питания измеряемых цепей и использования в качестве меры.

2. Приборы, предназначенные для измерения значения физических величин, параметров и характеристик сигналов.

К этой группе относятся: электронные осциллографы, вольтметры, фазометры, анализаторы спектров и другие.

3. Приборы, предназначенные для измерения характеристик и параметров компонентов, входящих в радиоэлектронные цепи: измерители емкостей, конденсаторов, индуктивностей катушек, сопротивлений резисторов.

4. Специальные элементы измерителей: ослабители сигналов (аттенюаторы), фазовращатели и т. д.