Файл: Александров В.С. Электронные гальванометры постоянного тока.pdf

щиеся экраны и т. д., которые создают выходной сигнал (ток или напряжение), пропорциональный статическому заряду.

В зависимости от рода измеряемой на выходе величины автоком­ пенсационные гальванометры делятся на приборы с измерением выходного напряжения (рис. 1-3, а) и приборы с измерением выход­ ного тока (рис. 1-3, б).

Компенсаторы тока с ручным уравновешиванием осуществляют прямое сравнение измеряемого тока с компенсирующим током, ко­ торый устанавливается ручной регулировкой. Баланс токов опреде­ ляется при помощи высокочувствительных электронных гальвано-

а ) Ö)

Рис. 1-3. Схемы автокомпенсацнонных гальванометров с измерением выходного напряжения (а) н выходного тока (б)

метров непосредственной оценки. При неполном балансе токов оста­ точный ток может быть измерен прибором непосредственной оценки

1-4. Источники и усилители тока и напряжения

При расчете схем электронных гальванометров будут использованы по­ нятия источников и усилителен тока и напряжения.

Источники тока делятся на идеальные и реальные. Идеальным источни­ ком тока можно считать такой, через выводы которого протекает ток, не за­ висящий от величины и характера нагрузки в цепи, подключенной к этим выводам. Напряжение на зажимах идеального источника тока определяется величиной и характером нагрузки. Для активной, емкостной и индуктивной нагрузки получим соответственно

его внутренняя проводимость равна нулю. Такой источник в состоянии от­ давать во внешнюю цепь неограниченную мощность. На электрических схе­ мах источник тока условно изображают в виде генератора с разрывом цепи при помощи двух стрелок (рис. 1-4, а). При разрыве цепи с идеальным источ­ ником тока напряжение на его зажимах бесконечно возрастает, поэтому та­ кой режим является аварийным. Реальный источник тока всегда должен иметь внутреннюю проводимость, которая ограничивает напряжение на его

зажимах (рис. 1-4, б).

Реальные источники тока по принципу действия делятся на радиоактив­ ные, электростатические, пьезоэлектрические, резистивные.

18

Радиоактивные источники тока представляют собой ионизационную ка­ меру с долгоживущим радиоактивным изотопом. В качестве излучателей ис­ пользуются изотопы плутоний-239 (o'-излучение), стронций-90 (ß-излучеине) и другие радиоактивные вещества. Радиоактивные источники тока работают на участке тока насыщения ионизационной камеры. Величина тока пропор­ циональна интенсивности излучения, напряженности поля и рабочему объему

камеры. Радиоактивные источники тока работают в диапазоне от 10—10 до

ІО-13 А. Изменение тока осуществляется перекрытием пучка излучаемых ча­ стиц при помощи диафрагмы. Флуктуации тока вызываются неравномер­ ностью поступления частиц в камеру. Погрешность аттестации радиоактив­ ных источников тока составляет + 0,5%.

Устройство радиоактивного источника тока упрощенно показано на рис. 1-5. Ом состоит из радиоактивного излучателя 1, металлической диаф­ рагмы ?, ионизационной камеры 3, коллектора 4 и экрана 5.

Электростатические источники тока основаны на изменении емкости кон­ денсатора, подключенного к источнику постоянного напряжения: / =

С = С0(, то источник создает постоянный ток / 0 = UC0. В другой разновид­ ности электростатического источника используется изменение напряжения на конденсаторе постоянной емкости і = С (du/dt). Если напряжение на конденсаторе меняется по линейному закону — и = U„t. то источник соз­ дает постоянный ток / 0 = U0C. Такие источники тока могут работать в диа­

пазоне от 10—10 до ІО-15 А с погрешностью не более 2—5%. Пьезоэлектрические источники тока основаны на использовании явле­

ния поляризации пьезоэлементов под действием механических усилий. Так как заряд q на пластинах пьезозлемента прямо пропорционален механиче­

от 10—11 до 10—І6 А с погрешностью не более 1 —5% . Основные характеристики источников тока, разработанных во ВНИИнаучприбор, приведены в табл. 1-2. Внешний вид одного из них показан на рис. 1-6.

Идеальным усилителем тока называется усилитель тока, обладающий следующими свойствами:

1) входная проводимость усилителя бесконечно велика и, следовательно, падение напряжения на входной цепи равно нулю для любого значения вход­ ного тока;

2)выходная проводимость усилителя бесконечно мала и, следовательно, выходной ток не зависит от проводимости нагрузки;

3)выходной ток прямо пропорционален входному току: г2 — Кі’\- Реальный усилитель тока (рис. 1-4, в) отличается от идеального тем,что

его входная проводимость отлична от нуля, а выходная проводимость не бес­ конечна велика. Коэффициент передачи по току реального усилителя ос-

тается неизменным только в определенных пределах изменения входного тока. Входные зажимы усилителя тока, соответствующие синфазному и про-

Рис. 1-6. Внешний вид источников тока

тивофазному выходным сигналам, на схеме обозначают соответствующими знаками (+ ) или (—).

В отличие от источников тока, идеальный источник напряжения имеет на своих выводах напряжение, не зависящее от величины и характера на­ грузки в цепи, подключенной к этим выводам. Ток через выводы идеального

Независимость напряжения источника от нагрузки фактически означает, что его внутреннее сопротивление равно нулю. Такой источник также в со­ стоянии отдавать во внешнюю цепь неограниченную мощность. На электри­ ческих схемах он условно изображается в виде генератора без разрыва цепи с одной стрелкой (рис. 1-7, а). При коротком замыкании цепи с источником напряжения ток бесконечно возрастает, поэтому такой режим недопустим. Реальный источник напряжения должен иметь внутреннее сопротивление,

20

которое ограничивает ток через его выводы (рис. 1-7, б). Реальные источники напряжения по принципу действия делятся на электромашинные, электро­

химические, термоэлектрические и другие.

Идеальный усилитель напряжения имеет следующие особенности:

1) бесконечно большое входное сопротивление, благодаря чему ток в его

входной цепи равен нулю; ?) равное нулю выходное сопротивление и поэтому его выходное напря­

жение не зависит от нагрузки; 3) выходное напряжение прямо пропорционально входному напряже­

нию: ц2 = K HUf

Реальный усилитель напряжения (рис. 1-7, в) отличается от идеального тем, что его входное сопротивление не бесконечно велико, а выходное сопротивление не равно нулю. Коэффици­ ент передачи по напряжению реаль­ ного усилителя остается неизменным только в определенных пределах из­ менения входного напряжения.

Кусилителям тока относятся

1-5. Электронные гальванометры непосредственной оценки с образцовыми резисторами

Простейший электронный гальванометр постоянного тока со­ стоит из усилителя тока (или преобразователя входной ток — вы­ ходное напряжение) и прибора магнитоэлектрической системы

(рис. 1-8). Ток / в, протекающий через магнитоэлектрический при­ бор, определяется выражением

= ÖBX+ 0цых+ $і>

21