4.2. Импульсные вольтметры.
При измерении
напряжения импульсной формы требуются
определить Umax.
Для этой цели применяют ЭВ с амплитудным
преобразователем с открытым входом.
Результат измерений содержит погрешность
возникшую в результате неполного заряда
конденсатора в течении длительности
импульса t
и значительного разрядом конденсатора
в интервале между импульсами T-t;
∆U=Uпик-
Umax,
относительная погрешность
.
Поэтому в технических характеристиках
импульсных вольтметров с амплитудным
преобразователем указывают предельное
значение длительностей импульсов и их
скважность, при которых показания
вольтметра содержат нормированные
погрешности.
Д
ля
точных измерений импульсных напряжений
применяются компенсационные вольтметры,
измеряют импульсы микросекундной и
наносекундной длительности. В
компенсационном вольтметре измеряемое
напряжение (постоянное, переменное,
импульсное) сравниваются с постоянным
компенсирующим напряжением, которое
в свою очередь точно измеряется
вольтметром постоянного тока и является
мерой Ux.
VD
Rн
Основу вольтметра составляет компенсационный преобразователь , состоящий из измерительного диода VD1 (часто называемого дискриминатором) с нагрузкой Rн, регулируемого источника постоянного компенсирующего напряжения Ek, усилителя, индикатора с двумя устойчивыми состояниями. При отсутствии Ux индикатор находится в первом устойчивом состоянии, допустим 0, а при некотором пороговом напряжении переходит во второе устойчивое состояние - 1. Процесс измерения Ux, как раз сводится к постепенному увеличению Ek до тех пор, пока индикатор не перейдет во второе устойчивое состояние, (напряжение сравнивается на VD- дискриминаторе).
Недостаток рассмотренной схемы – необходимость установки Ek вручную. Поэтому в большинстве вольтметров схему усложняют, обеспечивая автоматическую компенсацию Ux и Ek. Автокомпенсационные вольтметры являются прямо показывающими приборами и более удобны в эксплуатации.
4.3. Цифровые вольтметры
ЦВ получили широкое распространение для измерения постоянных и переменных напряжений. Кроме того ЦВ часто изготавливаются в виде мультиметров, измеряющих, кроме напряжения, постоянные и переменные токи, сопротивление, частоту, временные интервалы, отношение двух напряжений и другие параметры.
Достоинства:
- высокая точность измерений (нет погрешностей отсчета результата, исключаются грубые ошибки)
- быстродействие
- удобство цифровой индикации
- возможность полной автоматизации процесса измерений
- возможность измерения малых приращений измерений
Достоинства цифровых вольтметров не исключают возможности применения аналоговых вольтметров, а в некоторых случаях, когда необходимо следить за уровнями изменяющихся во времени сигналов аналоговые вольтметры предпочтительнее из-за наглядности.
Принцип работы ЦИП заключается в преобразовании непрерывной аналоговой величины в цифровой код. Осуществляется эта операция с помощью основного функционального узла ЦИП аналого-цифрового преобразователя, в котором исследуемый сигнал подвергается дискретизации, квантованию и кодированию.
Д
искретизация-
это процесс преобразования непрерывной
аналоговой величины в дискретную, путем
сохранения ее истинных мгновенных
значений и только в определенные моменты
времени, которые называют моментами
дискретизации. Интервал времени между
двумя ближайшими моментами дискретизации
называют шагом дискретизации, который
может быть постоянным или переменным.
Квантование- это операция замены истинных мгновенных значений, ближайшими фиксированными величинами, которые называются уровнями квантования. С математической точки зрения операция квантования аналогична операции округления .
Цифровое кодирование квантованных уровней заключается в формировании дискретных сигналов несущих информацию о значении этих уровней, это может быть последовательность кратковременных импульсов, число которых соответствует числу квантования.
Для преобразования кодированного сигнала в цифровые показания используется – дешифратор.
В зависимости от способа преобразования непрерывного сигнала в цифровой код, различают следующие типы цифровых вольтметров:
- ЦВ с времяимпульсным преобразованием.
- ЦВ с поразрядным уравновешиванием.
- ЦВ с преобразованием напряжения в частоту.
- ЦВ с интегрированием.