Принцип работы детекторных вольтметров

5.1.2 Линейный детекторный вольтметр

Линейный вольтметр служит для измерения средневыпрямленного значения переменного напряжения за период – Uср.в.

Д етекторный вольтметр средневыпрямленного значения строится по мостовой схеме.

Рисунок 5.1.6 Принципиальная схема линейного вольтметра

 

 

Диоды Д1 – Д4 выполняют роль двухполупериодного выпрямителя. МЭП включен в диагональ моста. Благодаря диодам, ток в диагонали МЭП имеет одно направление.

 

 Рисунок 5.1.7 График тока в диагонали моста линейного вольтметра

Подвижная часть магнитоэлектрического прибора обладает механической инерцией, при частотах 10-20 Гц не успевает реагировать на мгновенные значения вращательного момента, реагируя только на его среднее значение. Таким образом, отклонение стрелки МЭП пропорционально среднему значению переменного тока за период.

Используя закон Ома, шкалу МЭП в данном случае можно отградуировать в средних значениях выпрямленного напряжения - Uср.в.

Д обавочные резисторы r_доб служат для получения линейной вольт-амперной характеристики, то есть зависимости между значением измеряемого напряжения и величиной тока в цепи индикатора в рабочем диапазоне измерения.

Рисунок 5.1.8 Вольт-амперная характеристика линейного вольтметра

Для правильного определения измеряемого напряжения необходимо знать правило градуировки аналоговых вольтметров. Это правило справедливо для линейных, пиковых и квадратичных вольтметров со стрелочными индикаторами.

ПРАВИЛО ГРАДУИРОВКИ ВОЛЬТМЕТРОВ

шкала вольтметров, не зависимо от назначения, градуируется в среднеквадратичных (действующих) значениях синусоидального сигнала; поскольку градуировка шкалы не соответствует измеряемому напряжению, для определения измеряемого напряжения используется коэффициент градуировки.

Коэффициент градуировки линейного вольтметра рассчитывается следующим образом:

• показание вольтметра соответствует действующему напряжению синусоидального сигнала

 

• определим соотношение между средневыпрямленным и действующим значением напряжения синусоидального сигнала

 

 

• соответственно, показание вольтметра соответствует следующему значению

 

 

 

 

• для периодических сигналов произвольной формы коэффициент градуировки сохраняется

 

• соответственно, по показанию линейного вольтметра можно рассчитать средневыпрямленное напряжение

 

 

5.1.3 Пиковый детекторный вольтметр

Пиковый (амплитудный) вольтметр предназначен для измерения пикового (максимального) значения напряжения периодического напряжения.

 

Рисунок 5.1.9 Схема детекторного пикового вольтметра с открытым входом

 

Принцип работы ПВ основан на процессе заряда-разряда конденсатора.

• Если u_изм(t) ³ Uс, диод находится в открытом состоянии, конденсатор заряжается.

Время заряда конденсатора определяется выражением

 

Так как сопротивление открытого диода мало, заряд конденсатора проходит быстро.

• Если u_изм(t) £ Uс, диод закрывается и конденсатор разряжается через индикатор.

Поскольку из-за значительной величины добавочного резистора

 

конденсатор разряжается медленно.

За несколько периодов измеряемого сигнала создается установившийся режим, напряжение на конденсаторе Uс » 0,9 U_max.

Рисунок 5.1.10 Формирование напряжения на конденсаторе

 

Ток индикатора пропорционален пиковому значению напряжения

 

 

Рассчитаем коэффициент градуировки пикового вольтметра. Отклонение стрелки индикатора пропорционально пиковому (максимальному) значению напряжения, шкала отградуирована в действующих значениях синусоидального сигнала.

 

• Определим соотношение для данных значений синусоидального сигнала:

 

 

• соответственно, показание вольтметра соответствует следующему значению

 

 

 

 

 

• для периодических сигналов произвольной формы коэффициент градуировки сохраняется

 

• соответственно, по показанию пикового вольтметра можно рассчитать средневыпрямленное напряжение