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

Отношение Т/т,, называют скважностью, а т,,/Т — коэффициентом заполнения.

Структура построения электронных измерительных приборов.

Электронные измерительные приборы представляют собой сложные устройства, состоящие из большого числа преобразователей, выпол­ няющих определенные функции: генерирования электрических коле­ баний определенной формы, преобразования одного вида тока в дру­ гой, усиления и др.

Электронные измерительные приборы классифицируют по группам в соответствии с назначением и строят по различным структурным схемам. Структурные схемы показывают взаимодействие основных блоков — преобразователей. Электронные приборы выполняют на электронных лампах, полупроводниковых элементах, интегральных схемах.

Условно электронные измерительные приборы можно разделить на следующие четыре большие группы.

П р и б о р ы д л я и з м е р е н и я п а р а м е т р о в и х а ­ р а к т е р и с т и к с и г н а л о в . К этой группе приборов относят электронные осциллографы, вольтметры, частотомеры, фазометры, анализаторы спектров и др. Электронные приборы данной группы, как и электромеханические приборы, используют для измерения почти всех электрических величин. Результаты измерения отсчитываются по шкале прибора, выдаются в цифровом виде либо в виде, удобном для наблюдения. Электронные приборы обладают широким ампли­

дится измерение, они потребляют мало энергии, т. е. обладают боль­ шим выходным сопротивлением, благодаря чему ими можно выполнять измерения в маломощных цепях. Электронные приборы часто подклю­ чают параллельно к исследуемому объекту, поэтому они должны об­ ладать большим входным сопротивлением. Степень влияния включения прибора на режим работы маломощной цепи зависит от величины и характера входного сопротивления.

Входное сопротивление электронного прибора zBX при гармони­ ческом сигнале на входе равно отношению напряжения (/вх, подавае­ мого на вход прибора, к току / вх, вызываемому этим напряжением, т. е.

^ВХ = Эдх/I В.Х"

Эквивалентная схема входной цепи электронного прибора в об­ ласти очень высоких частот отражает влияние индуктивности соеди­ нительных проводов и вводов LBX, активного сопротивления Rux и емкости Свх прибора. На рис. 1-11, а показана схема с несимметричным входом (одна клемма соединена с корпусом), а на рис. 1-11, б — с симметричным входом (С1п, С2п — паразитные емкости).

При подключении прибора к измеряемому объекту он потребляет некоторую мощность, идущую на нагревание резистора RBX, и тем самым изменяет режим цепи измеряемого объекта, а также вносит

22

в цепь параметры LBX, Свх. В том случае, если цепь измеряемого объекта представляет собой колебательный контур, настроенный на определен­ ную частоту, может произойти его расстройка, что приведет к изме­ нению тока и напряжения в контуре. Поэтому Свх и LBXэлектронного прибора должны быть малы, а собственная частота резонанса входной

цепи /о велика: /0 = 1/(2л ] / LBXCKX). Величина Rax электронного при­

тивления, параметров электронных ламп, полупро­ водниковых приборов, интегральных схем, частот­ ных характеристик, нелинейных искажений и др.

Э л е м е н т ы и з м е р и т е л ь н ы х с х е м .

К элементам измерительных схем относят аттенюа­ торы (ослабители сигнала), фазовращатели и др.

Система обозначения радиоэлектронных измерительных приборов. Электронные радиоизмерительные приборы разделяют по характеру измерений и виду измеряемых величин на подгруппы, которым при­ сваиваются буквенные обозначения (см. приложение II).

Приборы каждой подгруппы разделяют по признакам основной выполняемой функции на виды, которым присваивается буквенно­ цифровое обозначение, состоящее из обозначения подгруппы и номера вида.

Приборы каждого вида по совокупности технических характе­ ристик и очередности разработок разделяют на типы, которым при­ сваивается порядковый номер модели (перед номером модели ставят черточку),

?3

Глава 2

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

§ 2-1. Измерительные приборы непосредственной оценки

Магнитоэлектрические измерительные приборы. Приборы магнито­ электрической системы работают на принципе взаимодействия поля постоянного магнита с рамкой (катушкой), по которой проходит из­ меряемый ток. В результате этого взаимодействия создается вращаю­ щий момент, который отклоняет подвижную часть механизма отно­ сительно неподвижной. В зависимости от того, какой из двух взаи­ модействующих элементов (магнит или рамка) является подвижной частью, различают механизмы с подвижным магнитом и с подвижной рамкой. По конструкции маг­ нитной системы механизмы с

зазоре Между полюсными наконечниками магнита и сердечника соз­ дается практически равномерное радиальное магнитное поле, в кото­ ром располагается подвижная часть механизма, представляющая со­ бой прямоугольную рамку 5 из тонкого медного или алюминиевого провода, намотанного на алюминиевый каркас (либо без каркаса). К рамке с двух сторон приклеивают алюминиевые 0уксы, в которых закрепляют полуоси или растяжки. Измеряемый ток / пропускают в обмотку рамки через две спиральные пружинки 7, создающие также противодействующий момент. Для уравновешивания подвижной части

25

Под действием вращающего момента подвижная часть механизма поворачивается вокруг оси, тем самым закручивая спиральные пру­ жинки. Создающийся при этом противодействующий момент Мпр = W -а. Из условия равновесия Мпр = Мпр можно установить связь между углом отклонения а и измеряемой величиной тока I:

где Si — чувствительность прибора по току (постоянная для данного прибора величина).

Из уравнения шкалы прибора следует, что отклонение подвижной системы линейно растет с увеличением тока /, т. е. шкала равномерна.

При изменении направления тока I изменяется направление отклонения подвижной части прибора. При включении прибора в цепь переменного тока из-за инерционности подвижной части прибора среднее значение вращающего момента за период будет равно нулю.

В приборах магнитоэлектрической системы применяют магнито­ индукционное и электромагнитное успокоение подвижной части. При перемещении подвижной части в поле постоянного магнита в алюми­ ниевом каркасе рамки, а также в витках обмотки рамки, замкнутой на какое-либо внешнее сопротивление, индуктируются токи, которые совместно с полем постоянного магнита создают необходимое успо­ коение.

Достоинства приборов рассмотренной системы следующие: высокая чувствительность (прибор обладает сильным собственным магнитным полем, поэтому даже при малых токах создается достаточный вращаю­ щий момент); малое собственное потребление энергии (несколько десятых долей ватта); большая точность (из-за высокой стабильности элементов прибора, незначительного влияния внешних магнитных полей на его.показания и т. д.); равномерность шкалы. Класс точности этих приборов 0,1; 0,2; 0,5; 1,0.

К недостаткам приборов магнитоэлектрической системы относят: сложность изготовления; пригодность только для измерений на по­ стоянном токе; плохую перегрузочную способность; температурные влияния на точность измерения.

Применяя шунты и добавочные сопротивления в приборах маг­ нитоэлектрической системы с внешним магнитом, последние можно

26