3.5.1 Микровеберметр ф5050.
Используется метод двойного интегрирования.
На рисунке обозначено:
число витков в измерительной обмотке;
ключи,
которые управляются схемой управления
(СУ) по определенному алгоритму. Кроме
того, СУ сбрасывает в ноль счетчик
импульсов (СИ).
СС – схема сравнения;
ОУ – операционный усилитель;
ГКИ – генератор квантующих импульсов,
на выходе которого генерируются импульсы
частотой
.
ЦОУ – цифровое отсчетное устройство;
число
импульсов СИ, которое пропорционально
измеряемой величине;
МН – мера напряжения;
выходная
величина меры напряжения.
В момент времени
происходит коммутация напряженности
(изменение потокосцепления). В
измерительной катушке
возникает импульс ЭДС.
В момент времени
ключ
открыт, а
и
- закрыты. На вход интегратора поступает
напряжение
.
.
Для момента времени
:
.
До момента времени
ключ
остается открытым для того, чтоб
изменение потокосцепления можно было
зафиксировать.
В момент времени
ключ
закрывается, а
- открываются. На вход интегратора
поступает напряжение
с полярностью, противоположной
.
Происходит разряд конденсатора. Тогда
выходное напряжение интегратора:
.
Разряд конденсатора происходит до тех
пор, пока
не станет равным
:
В момент времени
это условие выполняется и СС закрывает
ключ
.
Таким образом, на СИ поступают импульсы
ГКИ в течение времени
.
Для момента времени :
,
,
.
Из этой формулы видно, что
пропорционально
.
,
.
Тогда получим:
.
Из этой формулы видно, что число импульсов
пропорционально
.
Краткие метрологические характеристики:
класс точности =
;пределы измерения: 0.01; 0.1; 1; 10 мВб;
хорошая помехозащищенность прибора.
3.5.2 Применение баллистического гальванометра.
Баллистический гальванометр (БГ) применяется для измерения следующих величин:
количество электричества (заряда);
емкости;
индукции магнитного потока и др.
От обычных магнитоэлектрических
гальванометров БГ отличается тем, что
его момент инерции в
раз больше.
3.5.2.1 Общие свойства баллистического гальванометра.
Как и для обычного электромеханического прибора, уравнение подвижной части БГ имеет следующий вид:
,
(1)
где 
угол
поворота;
момент
инерции;
коэффициент
успокоения;
удельный противодействующий момент;
полное
потокосцепление с рамкой;
ток, протекающий через рамку.
Разделим уравнение (1) на
и введем обозначение:
-
частота свободных колебаний.
Тогда получим:
.
где 
степень
успокоения. Это безразмерная величина,
которая объединяет три конструктивных
параметра (
).
.
С учетом этих уравнений получаем уравнение движения подвижной части БГ:
,
где 
чувствительность
гальванометра по току.
При прохождении по обмотке
импульса тока
за время
(где
период
свободных колебаний) подвижная рамка
поворачивается малый угол, но приобретает
скорость
за счет которой происходит ее движение.
(2)
С точки зрения математики можно считать,
что за время
подвижная часть не поворачивалась
(т.е. оставалась неподвижной) и в момент
времени
подвижная часть получает угловую
скорость, за счет которой происходит
дальнейшее движение подвижной части.
В момент времени
наблюдаем первое максимальное отклонение
.
Проинтегрируем уравнение (2) за время :
.
Второе и третье слагаемое в левой части
уравнения = 0, т.к. при
и при
мы приняли, что
.
,
где 
заряд,
который протекает по рамке гальванометра.
Качественно оценим допущение, что
при
.
Погрешность, вызванная «преждевременным»
движением рамки БГ меньше
если
.
Решаем уравнение (2) при следующих начальных условиях:
;
;
(т.е.
режим работы гальванометра апериодический).
Тогда:
,
(3)
причем
полностью зависит от конструктивных
параметров гальванометра
,
где 
чувствительность
баллистического гальванометра по
заряду.
Найдем . Для этого вычисляем производную, приравниваем ее к нулю. Из полученного уравнения находим и подставляем это значение в уравнение (3). Тогда получаем значение .
Можно записать, что
.
Основными критериями выбора режима работы гальванометра является время измерения и чувствительность.
Зависимость этих параметров от значения
показана в таблице:
Режим работы |
|
|
|
Периодический |
0 |
100 |
|
Периодический |
0.5 |
54 |
|
Критический |
1 |
37 |
|
Апериодический |
1.5 |
27 |
|
Из таблицы видно, что с увеличением уменьшается чувствительность БГ по заряду ( ) и время измерения ( ).