Селективные вольтметры

Селективные вольтметры – разновидность вольтметров переменного тока. Они представляют собой высокоизбирательное устройство, при помощи которого можно измерить амплитуду и частоту одной составляющей в присутствии других.

По схемным решениям селективные вольтметры подразделяются на приборы с избирательными контурами и гетеродинные.

В диапазоне низких частот избирательные контуры выполняют в виде узкополосных фильтров, в диапазоне высоких частот используются колебательные контуры.

В гетеродинных вольтметрах настройку осуществляют перестройкой гетеродина; полоса пропускания определяется фильтром в усилителе промежуточной частоты. Указатель позволяет судить об абсолютной величине составляющей избранной частоты.

Фазочувствительные вольтметры также являются разновидностью вольтметров переменного тока. В качестве выпрямительного преобразователя используются фазочувствительные выпрямители.

Фазометры

Измерения фазовых сдвигов может осуществляться двумя путями:

1. без преобразования фазовых сдвигов в какую-либо промежуточную частоту;

2. с преобразованием фазовых сдвигов в промежуточную частоту.

В электронных фазометрах первой группы фазовый сдвиг, т.е. сдвиг двух напряжений во времени, непосредственно преобразуется в пропорциональный ему сдвиг каких-либо отметок в пространстве. Чаще всего эти отметки наблюдают на экране двухлучевого ЭО и по расстоянию между ними судят о величине разового сдвига.

Можно для этой цели использовать и однолучевой осциллограф со специальным электронным коммутатором. Картина, получаемая на экране, имеет вид, показанный на рисунке. Здесь

рад.

Таким образом можно измерять углы от 0 до 360˚.

Можно осуществлять измерение фазового сдвига с помощью электронного осциллографа (ЭО), когда одно из исследуемых напряжений подается на вертикальные отклонения пластины, а второе – на горизонтальные.

отклонения по соответст-вующим осям

(1)

(2)

Но из (1)

;

(3)

Частные случаи:

1) ,,

- прямая.

2) ,,,

; - эллипс.

При - окружность.

Определим точки пересечения кривой (3) с осями координат.

С осью х

Y=0 тогда (3) примет вид

, так как

; ;;

С осью Y

x=0 и (3) примет вид:

; ;;

Точность данных методов мала, так как она определяется точностью измерения отрезков на экране ЭО. Погрешность измерения составляет несколько градусов.

Фазометры с преобразованием фазового сдвига в промежуточную величину бывают двух типов:

а) с формированием коротких импульсов;

б) с формированием прямоугольных импульсов.

В первом случае блок-схема фазометра содержит УО₁, УО₂, - усилители-ограничители, которые из синусоидальных напряжений разной амплитуды иформируют напряжения прямоугольной формы.

ДЦ – дифференцирующая цепь, осуществляет дифференцирование напряжения прямоугольной формыи, образуются короткие импульсы, которые поступают на два ключа, в качестве которых используются мультивибраторыМ₁, М₂.

U_М1

U_М2

φ

ДЦ одновременно играет роль распределительного устройства: на вход М₁ поступают положительные импульсы первого канала и отрицательные второго, а на вход М₂ – отрицательные первого канала и положительные второго. На прибор поступают импульсы длительности φ. Предел измерения 0÷180º. По такому принципу работает фазометр Ф2-1.

Блок-схема фазометра с формированием прямоугольных импульсов имеет следующий вид: здесь должны быть использованы суммирующие схемы или схемы совпадения. УО₁ и УО₂ – усилители-ограничители, которые из синусоидальных сигналов разной амплитуды иформируют сигналы прямоугольной формы равной амплитудыU_m, сохраняя между ними сдвиг по фазе, равный φ. ипоступают на вход сумматора Σ, а затем на выпрямитель.

Напряжение U_Σ имеет амплитуду 2U_m длительность (π – φ) напряжение U_В представляет собой прямоугольные импульсы амплитуды 2U_m, длительностью (π – φ), период которых равен π, т. е. оно содержит постоянную составляющую

, (*)

т. е. средний ток линейно зависит от φ.

соответствует и следовательно максимальному углу отклонения.

соответствует , т. е. шкала прибора будет обратная.

Как видно из (*) нормальная работа обеспечивается, если .

Есть еще способ измерения фазы по геометрической сумме и разности напряжений, имея в виду, что если два напряжения имеют одинаковую амплитуду и сдвинуты на угол φ, то

где ;

Амплитуды a и b являются функциональными углами сдвига между напряжениями, если . Целесообразно углы φ < 90º измерять по методу разности напряжений, а φ > 90º - по методу суммы напряжений, чтобы получить высокую чувствительность при измерении φ в интервале 0 ÷ 180º.