2.5.3. Контрольные вопросы

1) Начертить блок-схему электронного счетчика и объяснить назначение его основных элементов.

2) Охарактеризовать метод поверки электронного счетчика.

3) Какие погрешности вносят трансформаторы тока и напряжения в определение энергии W_н, на низкой стороне измерительных преобразователей.

4) Пояснить понятия "передаточное число", "постоянная счетчика", "порог чувствительности счетчика".

2.6 Лабораторная работа 8

Измерение полных сопротивлений электронными приборами

Цель работы: знакомство с работой электронного прибора ВМ 507 для измерения полных сопротивлений.

2.6.1. Основные теоретические положения

Электронные аналоговые приборы представляют собой средства измерений, в которых преобразование сигналов измерительной информации осуществляется с помощью аналоговых электронных устройств. Выходной сигнал таких средств является непрерывной функцией измеряемой величины. Электронные приборы применяются при измерении практически всех электрических величин. Их использование расширяет функциональные возможности средств измерений и обеспечивает высокий уровень метрологических характеристик. Широкое применение нашли электронные приборы для измерения сопротивления и фазы.

Наибольшее распространение получили омметры, схемы которых изображены на рис. 2.16,а,б, где ИСН – источник стабилизированного напряжения со значением на выходе U_o; У – усилитель постоянного тока; ОУ – операционный усилитель; ИМ – измерительный механизм; R_x – измеряемое сопротивление; R_o – образцовое сопротивление; U_x – напряжение, функционально связанное с измеряемым сопротивлением R_x.

В омметрах, построенных по схеме рис. 2.16,а, используется усилитель с большим внутренним сопротивлением. Угол поворота подвижной части ИМа определяется так:

 = k U_x = k U_o R_x / (R_o+R_x), (2.57)

где k – коэффициент усиления.

а

б

Рис. 2.16. Структурные схемы измерения сопротивления: а – с операционным усилителем; б – с усилителем постоянного тока

Рис. 2.17. Структурная схема измерения угла сдвига фаз

В омметрах, построенных по схеме рис. 2.16,б, в цепь обратной связи включено R_o. Величина коэффициента усиления k и входное сопротивление операционного усилителя выбираются большими, поэтому потенциалы входов У, определяемые как U_x/k, и входной ток практически равны нулю. Следовательно, токи, проходящие через R_o и R_x, равны и справедливо соотношение:

U_o/R_x = U_x/R_o, (2.58)

откуда следует, что угол поворота подвижной части

 = S_u U_o R_o / R_x, (2.59)

где S_u – чувствительность ИМ.

При измерении угла сдвига фаз электронными приборами наибольшее распространение получил метод преобразования фазового сдвига во временной интервал. Структурная схема такого метода представлена на рис. 2.17.

Синусоидальные сигналы u1 и u2, сдвиг по фазе  между которыми измеряется, подаются на входы усилителей-ограничителей (УО), которые преобразуют их в симметричные сигналы прямоугольной формы (рис.2.18, а, б). Сигналы, полученные с выходов управляемых мультивибраторов, показаны на рис. 2.18, в, г. Они формируют сигналы длительностью Т/2 и сдвинутые друг относительно друга на время Т, пропорциональное сдвигу по фазе . Эти импульсы поступают в дифференцирующую распределительную цепь (ДРЦ), на выходе которой получают остроконечные импульсы одинаковой формы (рис. 2.18, д). Выходные мультивибраторы формируют прямоугольные импульсы длительностью (Т/2 + Т) и (Т/2 - Т) (рис. 2.18, е). Показания магнитоэлектрического микроамперметра, включенного по схеме вычитания токов, пропорциональны среднему значению (постоянной составляющей) разности токов (рис. 2.18, ж) выходных мультивибраторов (ВМ) за период сигнала.

Вращающий момент М для выпрямительных приборов определяется по выражению:

, (2.60)

где I_cp – среднее значение тока на периоде Т.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

и)

Рис. 2.18. Временные диаграммы работы измерителя угла сдвига фаз

В данном случае показания микроамперметра будут зависеть от скважности импульсов ( Т/(Т/2) ). При Т = (Т/2) имеем  = Т = (Т/2) = =180 или в общем случае:

(2.61)

Электронный прибор ВМ507 позволяет производить измерение полных сопротивлений (импеданса) в диапазоне частот 5 Гц – 500 кГц. Измеряемое сопротивление Z определяется в виде модуля Z и угла сдвига фаз . Значения этих величин отсчитываются по стрелочным приборам на передней панели прибора. Диапазон Z составляет от 1 Ом до 10 МОм, а диапазон  – от –90 до +90. Прибор может быть использован для прямого измерения L и С.