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

Электронные ваттметры с электростатическим измерительным меха­ низмом характеризуются самым большим диапазоном частот до десят­ ков мегагерц, незначительным потреблением мощности в параллельной цепи, независимостью показаний от искажения формы кривой тока и напряжения и т. д. Применение электронных усилителей позволяет снизить предел измеряемых мощностей до долей микроватт, но диапа­

лельной цепи прибора 100 кОм на всех пределах, входная емкость не

пропорционально напряжению на нагрузке, т. е. k2u. Как видно из

При идентичных характеристиках диода и работе на квадратичном участке вольтамперной характеристики токи ix и i2 пропорциональны квадратам напряжений:

128'

о0

где P — измеряемая мощность.

Электронные ваттметры, включающие в свою схему диоды, обла­ дают невысокой точностью — погрешность измерения ± (5 -ч- 10%), малой чувствительностью, большим потреблением мощности, частотный диапазон ограничивается десятками килогерц.

Использование в квадраторах термопреобразователей вместо полу­ проводниковых диодов позволяет применять термоэлектрические ват­ тметры для измерения мощности в цепях с несинусоидальной формой кривых тока и напряжения. Частот­ ный диапазон термоваттметров про­ стирается до 1 МГц.

Ваттметры, в которых используют­ ся датчики Холла, позволяют изме­ рять мощности в диапазоне частот до сотен мегагерц. Их большими достоин­ ствами являются безынерционность, простота конструкции, долговеч­ ность, надежность, а недостатком — зависимость параметров от темпера­ туры. Основным источником погреш­

ностей приборов с квадраторами служит разброс характеристик ис­ пользуемых нелинейных элементов.

Измерение мощности с помощью осциллографа. К косвенным ме­ тодам измерения мощности относят и осциллографический метод, который рекомендуется применять, когда цепь питается напряжением несинусоидальной формы, при высоких частотах, маломощных источ­ никах напряжения, работе электронных схем в ключевом режиме, наличии в цепи нелинейных элементов и т. д. В частности, при работе электронных схем в импульсном режиме посредством осциллографа измеряют мгновенные значения напряжения и (t) и тока i (t) на ис­ следуемом участке схемы за время, равное периоду следования им­ пульсов (особенно тщательно проводят измерения за время нарастания

испада импульса). По полученным данным строят эпюры напряжения

итока. Эпюру мгновенного значения мощности р (t) строят по произ­ ведению ординат кривых напряжения и (t) и тока i (t) для каждого

момента времени действия импульса ти; р = ш.

По кривой мгновенных значений мощности за период определяют максимальное значение мгновенной мощности ртах, среднее значение мощности Р и импульсную мощность Р„ (см. § 5.1). Для' определения среднего значения мощности Р и импульсной мощности Ри вычисляют площадь, ограниченную кривой мгновенной мощности за период, ■и

Глава 6

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ И ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

§ 6-1. Методы измерения частоты

Диапазон используемых частот в радиоэлектронике, автоматике, в экспериментальной физике, технике связи и т. д. простирается от долей герца до десятков гигагерц, т. е. от инфранизких до сверхвысо­ ких частот.

Выбор метода измерения частоты определяется ее диапазоном, необходимой точностью измерения, величиной и формой напряжения измеряемой частоты и другими факторами.

Измерение частоты переменного тока от 20 до 2500 Гц в цепях пита­ ния осуществляется с относительно невысокой точностью частотоме­ рами электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем с непосредственным отсчетом частоты по шкале логометриче- 'ского измерителя.

Для измерения низких и высоких частот применяют частотомеры, принцип действия которых основан на методах мостовом, заряда и разряда конденсатора, сравнения измеряемой частоты с образцовой, резонансном. Наиболее широкополосными и точными являются цифро­ вые частотомеры, построенные по методу дискретного счета.

§ 6-2. Электромеханические частотомеры

Электромеханические частотомеры представляют собой логометры электромагнитной, электродинамической, ферродинамической, вы­ прямительных систем с реактивными сопротивлениями в цепи воспри-

Рис. 6-1. Схема электродинамического частотомера и векторная диаграмма

нимающих элементов. Работают они на принципе изменения реактив­ ного сопротивления в зависимости от частоты переменного тока.

На рис. 6-1, а приведена схема электродинамического частотомера. Последовательно с подвижной катушкой 1 соединен конденсатор Съ обеспечивающий сдвиг по фазе между напряжением измеряемой частоты Ujx и током / х на угол, близкий к 90°. Неподвижная катушка 3, кон­

денсатор С2, индуктивность L2 и сопротивление Д2 включены последо­ вательно с подвижной катушкой 2. Векторная диаграмма, поясняю­

Заменив отношения токов /,//2 отношениями обратных сопротив­

так как

(6-5)

x*=axL> - ^ c ?

(стрелка частотомера при этом находится в среднем положении). При fx > /д-о реактивное сопротивление цепи катушки 2 носит индуктивный характер, а при fx < .fxa— емкостной. Следовательно, отклонение стрелки частотомера происходит то в одну, то в другую сторону от среднего положения.

Электромеханические частотомеры обычно имеют ряд модификаций, каждая из которых рассчитана для работы в узком диапазоне частот, примерно составляющем ±10% от среднего значения частоты. Напри­ мер, электродинамический частотомер Д-506 имеет 10 модификаций на различные средние частоты в диапазоне 50 -*■ 1500 Гц. Класс точ­ ности приборов этого типа 0,2.. Ферродинамический частотомер Д-126 имеет две модификации: 50 или 500 Гц: класс точности — 1,5.

132