5. Логометры: принцип действия, примеры конструкции приборов, основные соотношения, области применения.
Логометр - механизм приборов для измерения отношения сил двух электрических токов. Принцип действия Л. основан на том, что направленные встречно вращающие моменты, возникающие вследствие воздействия на подвижную часть Л. величин, входящих в измеряемое отношение, уравновешиваются при отклонении подвижной части на некоторый угол. Например, подвижную часть магнитоэлектрического Л. образуют две скрепленные под углом рамки, токи к которым подводятся через безмоментные спирали (рис., а). Находясь в поле постоянного магнита, рамки стремятся повернуться в направлении действия большего момента, и подвижная часть отклоняется до тех пор, пока моменты не уравновесятся. Л. широко применяются в различных схемах для измерения электрических величин: ёмкости, индуктивности, сопротивления. Например, при использовании Л. в Омметре (рис., б) угол α, на который отклоняется подвижная часть Л., зависит только от отношения сил токов I1 и I2,
;
т. e. при постоянных r0 и r1 отклонение подвижной части пропорционально измеряемому сопротивлению; шкала Л. градуируется непосредственно в омах (ом). Широко распространены также Л. электродинамических и ферродинамических систем.
Устройство магнитоэлектрического логометра (а) и схема омметра с магнитоэлектрическим логометром (б): M1, M2 — вращающие моменты; l1, I2 — токи в цепях омметра; U — источник питания; r0 — сопротивление рамок логометра; r1 — омическое сопротивление; rx — измеряемое сопротивление; 1, 2 — рамки логометра; 3 — сердечник; 4 — постоянный магнит.
6. Цифровой вольтметр частотно-импульсного преобразования: принцип действия, структурная схема, основные соотношения, источник погрешности.
В
этих вольтметрах измеряемая величина
предварительно преобразуется в
пропорциональное ей значение частоты
.
Затем частота непосредственно
преобразуется в цифровой код. Таким
образом, эти ЦВ относятся к вольтметрам
прямого преобразования. Однако поскольку
измерение частоты всегда производится
за определенный интервал времени (
),
эти вольтметры всегда являются
интегрирующими. Интегрирование в них
является аналоговым, а при необходимости
аналоговый интегрирующий ЦВ может быть
дополнен устройством усреднения.
Обобщенная структурная схема ИЦВ реализующего частотно-импульсный метод преобразования имеет следующий вид:
Как видно из этой схемы, основными функциональными узлами ИЦВ являются преобразователь напряжение-частота (ПН-Ч) и цифровой частотомер. В ПН-Ч измеряемое напряжение преобразуется в частоту, причем
,
где
– коэффициент преобразования. Затем
измеряется цифровым частотомером за
время
и его показания будут
.
При
показания частотомера N
пропорциональны
и получаем прямоотсчетный вольтметр.
В настоящее время известно большое число схем ПН-Ч. В зависимости от метода преобразования в все схемы подразделяются на две группы: с непосредственным преобразованием и с косвенным преобразованием. В пределах каждой группы могут быть реализованы схемы с разомкнутым и замкнутым контурами, а при необходимости расширения диапазона может быть применено преобразование частоты.
В ПН-Ч первой группы само непосредственно используется для формирования выходного сигнала частоты . Характерными представителями таких ПН-Ч являются преобразователи с циклическим интегрированием. В ПН-Ч второй группы влияет на параметр, определяющий частоту генератора с самовозбуждением (гармонического или релаксационного). Эти ПН-Ч имеют относительно невысокие метрологические характеристики. Поэтому основное применение получили ПН-Ч на основе интегрирующих звеньев с замкнутым контуром.
Причины погрешности:
-неидеальность интегратора
-порог чувствительности СУ
-нестабильность Uо
-нестабильность Ти
-стандартная погрешность дискретности