1. Измерение импульсного напряжения диодно-конденсаторным вольтметром.

Импульсный диодно-конденсаторный вольтметр работает как электронный вольтметр синусоидального напряжения и выполняется по схеме преобразователь пикового значения – усилитель постоянного тока – магнитоэлектрический измерительный прибор.

Если на вход преобразователя подать периодическую последовательность прямоугольных импульсов (рис. 9), то конденсатор С заряжается во время t_И существования импульса на входе, а в промежутке между импульсами Т - t_И медленно разряжается на резистор сопротивлением R. Если же время t_И будет мало, а Т велико, то за время действия короткого импульса конденсатор не успевает полностью зарядиться, и среднее значение напряжения U_Cср на конденсаторе за период Т повторения импульса может значительно отличаться от амплитудного (пикового) значения U_M измеряемого импульса.

Рисунок 9.

II. Измерение напряжения одиночных импульсов.

Одиночные импульсы длительностью от сотых долей микросекунды до нескольких миллисекунд встречаются в технике лазерной, полупроводниковой плазмы и т.д. При измерении одиночного импульса энергия, необходимая для измерения, поступает в измерительную систему лишь в течение существования импульса. Поэтому измерительная система должна «успевать» регистрировать напряжение импульса во время его действия, т.е. либо быть безынерционной, либо запасать необходимую информацию о напряжении импульса за время его действия. Для этой цели могут быть использованы специальные осциллографы с фоторегистрацией или запоминанием однократных процессов.

Измерить амплитуду одиночных импульсов можно также с помощью аналоговых вольтметров, принцип действия которых основан на преобразовании одиночного импульсного напряжения в квазипостоянное напряжение или интервал времени. Уменьшение амплитуды и длительности измеряемых импульсов, отсутствие предварительной информации о их полярности и значении амплитуды усложняют схему преобразования и требуют построения автоматических входных устройств.

а).

б).

в).

Рисунок 10

Преобразователь амплитуды (П, рис. 10,б) запоминает (расширяет) сигнал на уровне, близком к его пиковому значению U_M. Накопительный конденсатор преобразователя быстро заряжается через прямое сопротивление диода во время действия на входе импульса. После окончания действия импульса диод запирается и накопительный конденсатор медленно разряжается на измерительный прибор (ИП, рис. 10,б) с большим входным сопротивлением (постоянная времени разряда много больше постоянной времени заряда). Входное сопротивление прибора должно быть велико, поэтому используют измеритель постоянного напряжения с высокоомным входом – электростатический вольтметр (10¹⁴ Ом и выше), ламповый электрометр и др. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы, показаны на рис. 10,в, где u_вх(t) и u_вых(t) – напряжения исследуемого импульса соответственно на входе и на выходе преобразователя; t_и – длительность исследуемого импульса; t_зп.и – время запоминания импульса; ΔU_зп.и – абсолютная погрешность запоминания импульса; ΔU_з – абсолютная погрешность из-за недозаряда; U_м.вых – максимальное напряжение на выходе преобразования после окончания импульса.

К основным характеристикам преобразования относят: относительную погрешность при заряде, равную ΔU_з/U_м; относительную погрешность запоминания, равную ΔU_зп.и/ U_м.вых; минимальную длительность преобразуемого импульса; время запоминания t_зп.и, в течение которого погрешность запоминания не превосходит заданную; коэффициент расширения t_зп.и/t_и.мин.

Погрешность преобразования определяется непостоянством коэффициента амплитудно-временного преобразования и интервала преобразования, амплитудной погрешностью параметров преобразуемого сигнала и т.д.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Электрические измерения являются главным источником получения информации в промышленности и других отраслях народного хозяйства; они используются во многих научных экспериментах, в медицине, и чем больше электричество проникает в повседневную жизнь людей, тем больше необходимо проводить измерений.

Существует большое количество методов измерения параметров электрического тока, поэтому правильность выбора метода измерения очень важна. Это связано с тем, что каждый метод имеет свои достоинства и недостатки, и соответственно может удовлетворять тем или иным требованиям. Так, нет необходимости для получения очень высокой точности в терморегуляторе утюга, но в то же время при разработке измерительных цепей для АЭС или для военных объектов зачастую стоимость, важная при разработке бытовых приборов, отходит на второй план, уступая по важности точности и надежности. В авиакосмической промышленности могут использоваться измерительные цепи с высокой точностью, но малым сроком службы (в отделяемых ступенях ракет), но в основном требования к электроизмерительным приборам в авиации очень высоки, что заставляет конструкторов выбирать наиболее подходящие из множества методов измерения.

Данная курсовая работа не претендует на полноту изучения методов измерения параметров электрического тока. Она может использоваться как ознакомительный материал для получения общего представления о наиболее типичных методах измерения, используемых на практике.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Каким образом можно измерить амплитуду одиночных импульсов?

2. Какие типы термопреобразователей вы знаете? Какие достоинства и недостатки у термоамперметров и с чем они связаны?

3. Какие схемы используются для измерения малых токов?

4. Каков принцип действия компенсационной схемы?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. Учебное пособие. – М: Высшая школа, 1982 г. 223 с., ил.

2. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: методы измерений : Учебное пособие для вузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1987. – 320 с., ил.

3. Вострокнутов Н.Г. Электрические измерения. - М: Высшая школа, 1966 г, -275 с., ил.

26