Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf

параметров и характеристик сигналов (см. рис. 1-11). Вход обычно несим­ метричен, поэтому измерение напряжения возможно на объектах с не­ симметричным выходом^относительно земли.

Для исключения погрешности, вызванной влиянием паразитных емкостей Сп, клеммы вольтметра и измеряемого объекта, соединенные с корпусом, должны быть соединены вместе. Для минимального вли­ яния ЭВ на режим работы измеряемого объекта необходимо, чтобы частота цепи, в которой осуществляют измерение, была бы много ниже (раз в 5 -т- 10) собственной резонансной частоты входной цепи вольт­ метра.Собственная частота входной цепи ЭВ составляет 350 -ь 1350 МГц. Поэтому для увеличения частотного диапазона ЭВ необходимо увеличить собственную частоту, т. е. уменьшить входные величины емкости Спх и индуктивности LBX. При измерениях напряжения на частотах выше 1 МГц необходимо пользоваться пробником. Пробник снижает частотную погрешность, вызванную увеличением LBX и Спх при высоких частотах, а также позволяет осуществлять измерение непосредственно у объекта измерения.

ВЭВ типа Д—У блок детектора Д выполнен в виде пробника, соединенного с остальной частью схемы гибким шлангом (длиной при­ мерно 1,5 м, с волновым сопротивлением 75 или 150 Ом). Делитель на­ пряжения представляет собой насадку на пробник.

ВЭВ типа У—Д в виде пробника выполняют входной каскад уси­ лителя переменного тока УПер.Т — катодный повторитель, соединен­ ный с остальной частью схемы коаксиальным кабелем.

Детекторы электронных вольтметров.Детекторы электронных вольт­ метров в зависимости от значения входного (измеряемого) напряжения, на которое реагирует измерительный прибор, делят на детекторы пико­ вого, среднего и действующего значений. Вход детекторов относи­ тельно постоянной составляющей измеряемого напряжения может быть открытым либо закрытым.

Пи к о в ы е д е т е к т о р ы . Эти детекторы представляют собой диодные детекторы с высокоомным сопротивлением нагрузки, после­ довательно с которой включают измерительный прибор и конденсаторы. Ток через прибор пропорционален пиковому значению измеряемого напряжения их (t).

На рис. 3-17 дана схема детектора пикового значения с открытым входом (последовательная схема детектора). В этой схеме диод Д вклю­ чен последовательно с резистором нагрузки R и непосредственно связан с цепью объекта измерения. Параметры цепи подобраны таким обра­

=• t/Msin соt большим импульсом тока /д через диод с сопротивлением Ri осуществлялся быстрый заряд конденсатора С (рис. 3-18) и медлен­ ный разряд на резистор R при отрицательной полуволне напряжения

80

При величине постоянной разряда, много большей периода Т измеря­ емого напряжения, примерно через 3 -г 4 Г конденсатор зарядится до амплитудного значения входного напряжения UM, т. е. Uc = /7М.

Рис. 3-17. Схема пикового де­ Рис. 3-18. Графики измерения напря­ тектора с открытым входом жений и тока в схеме пикового детектора

с открытым входом

Ток через диод Д протекает в те малые промежутки времени, когда входное напряжение их (t) превышает напряжение на конденсаторе. Напряжение на конденсаторе Uz = Uм измеряют стрелочным прибо­ ром магнитоэлектрической системы, среднее значение тока / п в цепи которого

Если измеряемое напряжение их (/), подаваемое на вход пикового детектора с открытым входом, содержит кроме переменной постоянную составляющую, т. е. их (t) = U0 1)я sin со/, то конденсатор заря­ дится до напряжения, определяемого суммой UQ-f UK, и показания прибора будут пропорциональны этой сумме.

Детекторы с открытым входом применяют сравнительно редко, так как они не позволяют измерять только переменную составляющую напряжения при наличии постоянной со­ ставляющей. Кроме того, начальный ток лампового диода протекает через внешнюю цепь, что является причиной погрешности измерения.

Большое практическое применение имеет пиковый детектор с закрытым вхо­ дом (параллельная схема детектора, рис. 3-19), в котором диод Д включен парал­ лельно резистору нагрузки R. При поло­ жительной полуволне напряжения кон­ денсатор С заряжается через диод Д с

сопротивлением /?,■ приблизительно до амплитудного значения U„ входного напряжения их (/), а при отрицательной полуволне напря­ жения диод Д заперт. К резистору R приложено напряжение, равное разности измеряемого напряжения их (t) и напряжения на конденса­ торе Ис = и ы, т. е.

uR (/) их (/) - Uс sin а / - 1/я. (3-37)

81

Так как постоянная времени разряда RC конденсатора велика по сравнению с периодом Т измеряемого напряжения, то конденсатор С не успевает разрядиться за период и напряжение на нем остается при­

Прибор, включенный в цепь резистора R, реагирует на среднее зна­ чение напряжения на этом резисторе, которое приблизительно равно амплитудному значению U„ измеряемого напряжения. Чтобы умень­ шить пульсации, прибор включают через фильтр низких частот.

Если измеряемое напряжение не содержит постоянной составля­ ющей, то приборы в схеме детектора с открытым и закрытым входом

выходу УПТ, который дает возможность использовать их как высо­ коомную нагрузкудетектора, повысить чувствительность и стабиль­ ность схемы в целом. Работа пиковых детекторов должна происходить на линейном участке вольтамперной характеристики диода. В про­ мышленных вольтметрах используют электровакуумные диоды, а не полупроводниковые. Это объясняется тем, что электровакуумные диоды не имеют обратного тока, характеристика их не зависит от тем­ пературы и мало меняется со временем.

Пиковые детекторы с закрытым входом применяют в вольтметрах ВК7-9, ВЗ-4 и др.

Д е т е к т о р ы с р е д н е г о з н а ч е н и я . Эти детекторы позволяют преобразовывать переменное напряжение в постоянный ток, пропорциональный среднему значению измеряемого напряжения. Если вход детектора открытый, то показания прибора пропорцио­ нальны среднему значению измеряемого напряжения. Если же вход детектора закрытый, то показания прибора пропорциональны только среднему значению переменной составляющей измеряемого напря­ жения.

В промышленных вольтметрах, выполненных по схеме У—Д, используют детекторы среднего значения на полупроводниковых дио­

82

дах, работающие в схемах одно- и двухполупериодного выпрямления (см. § 2-1) с закрытым входом.

К вольтметрам, выполненным по схеме У—Д с детектором среднего значения, относят вольтметры ВЗ-7, B3-13 и др.

Д е т е к т о р ы д е й с т в у ю щ е г о з н а ч е н и я ( к в а д ­ р а т и ч и ы е). Работа детектора действующего значения должна происходить на параболическом (квадратичном) участке его вольтамперной характеристики, при этом ток в выходной цепи прибора пропорционален квадрату действующего значения измеряемого напря­ жения, поданного на вход .детектора:

Поскольку данный прибор относится к магнитоэлектрической

Схема простейшего квадратичного детектора, выполненного на триоде, и графики, поясняющие его работу, даны соответственно на рис. 3-21, а, б. Напряжение смещения Есывыбирают такой величины, чтобы обеспечить работу на квадратичном участке характеристики. При подаче измеряемого напряжения их (/) отклонение стрелки при­ бора происходит за счет приращения постоянной составляющей анод­

ного тока:

т

о

\

Данная схема требует компенсации тока покоя / а0, протекающего через прибор при отсутствии их (/).

В реальных схемах вольтметров применяют квадратичные дет'ек-* торы на многосеточных лампах и детекторы на диодных цепочках,

83