Файл: Найдеров, В. З. Специальные радиотехнические измерения.pdf

специальные меры. Частотные погрешности обусловлены влиянием

Свх— входная емкость вольтметра) на достаточно высоких час­

зажимах вольтметра к напряжению на зажимах исследуемой цепи определяется формулой

Таким образом, напряжение непосредственно на входных зажи­ мах больше, чем на зажимах исследуемой цепи (погрешность име­

Из формулы (7.18) следует, что, например, для обеспечения поірешности порядка 2% высшая частота измеряемого напряжения должна быть в 7 раз ниже резонансной частоты входной цепи вольтметра.

Пролетная погрешность проявляется на частотах, когда время пролета электронов между катодом и анодом детекторной лампы

119

становится соизмеримым с периодом колебаний. Электроны не ус­ певают достигнуть анода в момент максимума положительной по­ луволны и попадают на анод уже во время спада этой полуволны. Индикаторный прибор показывает меньшее напряжение, чем из­ меряемое (погрешность имеет отрицательный знак). Эта погреш­ ность может быть определена по формуле

Пролетная погрешность обычно меньше предыдущей. Следует иметь в виду, что влияние конечного времени пролета электронов в диоде проявляется также в уменьшении входного активного сопро­ тивления с ростом частоты. Так, если входное активное сопротивле­ ние прибора ВК7-4 на частоте 0,5 МГц составляет 5 МОм, то на

лыми индуктивностями вводов и малыми междуэлектродными ем­ костями (т. е. высокой собственной резонансной частотой), а так­ же малыми расстояниями анод—катод (доли миллиметра), благо­ даря чему уменьшается пролетная погрешность.

3. Конструктивно детектор выполняется в виде выносного проб­ ника, что позволяет уменьшить до минимума паразитные емкости монтажа и сделать вводы (входные зажимы) в виде очень корот­ ких штырьков, которые непосредственно прижимаются к точкам схемы, между которыми нужно измерить напряжение.

4. Детектор, соединительные проводники и остальные узлы вольтметра во избежание наводок и потерь на излучение тщатель­ но экранируются. Все эти меры позволяют значительно уменьшить погрешность измерения высокочастотных напряжений. Однако изза наличия соединительных элементов внутри пробника, обладаю­

электронными вольтметрами лежит в пределах 1—5%. При изме­ рении напряжений вольтметрами со стрелочными индикаторами

120

необходимо уметь правильно выбрать прибор с учетом его харак­ теристик, знать данные объекта измерения, уметь переводить от счеты в показания, понимать причины погрешностей и учитывать их в случаях, когда они не могут быть устранены или уменьшены до пренебрежимо малых величин.

Применяя вольтметр переменного напряжения, следует ясно представлять, на какое значение он реагирует, т. е. какое значе­ ние — пиковое, действующее или средневыпрямленное — фактиче­ ски измеряет независимо от того, в каких значениях градуирована его шкала.

При подключении вольтметра необходимо зажим, отмеченный знаком заземления, подключать к точке нулевого (более низкого) потенциала схемы. В противном случае на высоких частотах ре­ зультаты измерений искажаются, так как при этом параллельно объекту измерения оказывается включенной емкость корпуса вольтметра относительно земли, составляющая обычно сотни пи­ кофарад. Только грамотное применение электронных вольтметров гарантирует получение тех значений погрешностей, .которые при­ водятся в справочниках и паспортах.

§7.6. ЦИФРОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

Всовременную технику электрорадиоизмерений наряду с циф­ ровыми измерителями частоты и временных интервалов все более интенсивно внедряются цифровые вольтметры. В этих приборах измеряемое напряжение (непрерывная величина) преобразуется в дискретную величину, отсчитываемую на табло прибора в виде числа с определенным количеством значащих цифр.

Достоинствами цифровых вольтметров по сравнению со стре­

4)автоматический выбор пределов измерения и переключение полярности;

5)простота ввода информации об измеряемых величинах в устройство обработки (например, ЦВМ) и удобство документиро­

вания результатов измерения с помощью цифропечатающей при­ ставки;

6 ) удобство применения в технике телеизмерений, которая свя­ зана с дистанционной передачей результатов измерений в виде ряда дискретных отсчетов.

Применение цифровых вольтметров в сочетании с преобразова­ телями неэлектрических величин в электрическое напряжение

121

позволяет автоматизировать измерения самых различных физиче­ ских величин. В настоящее время наиболее широко распростране­ ны цифрозые вольтметры для измерения напряжений постоянного тока и медленно изменяющихся напряжений. Для измерения на­ пряжений переменного тока такие вольтметры обычно применяются в сочетании с преобразователями переменного напряжения в по­ стоянное. Имеются также цифровые вольтметры для измерения импульсных напряжений.

Цифровые вольтметры классифицируются по схемному реше­ нию и по виду преобразования напряжения в цифровой код.

По схемному решению цифровые вольтметры разделяют на две группы: электронные и электромеханические. В приборах первой группы преобразование «напряжение—код» осуществляется сред­ ствами электронной импульсной техники (полупроводниковой или ламповой), в приборах второй группы — средствами релейной тех­

ники.

Преимуществом электронных вольтметров по сравнению с электромеханическими является высокое быстродействие (до де­ сятков тысяч преобразований в секунду), что особенно важно при использовании вольтметров в сочетании с ЦВМ.

По виду преобразования напряжения в цифровой код разли­ чают:

—приборы поразрядного .кодирования;

—приборы время-импульсного преобразования;

—приборы с преобразованием напряжения в частоту;

—приборы с преобразованием по методу считывания.

В настоящее время наиболее широко применяются цифровые вольтметры первых двух типов. В основе действия этих приборов лежит компенсационный метод измерения, который заключается в сравнении измеряемого напряжения с образцовым (компенсирую­ щим) напряжением, изменяющимся по определенному закону. Мо­ мент равенства этих напряжений отмечается сравнивающим уст­ ройством, а цифровой индикатор фиксирует величину образцового напряжения, равного измеряемому.

Рассмотрим принципы работы электронных вольтметров времяимпульсного и поразрядного кодирования применительно к изме рению напряжения постоянного тока.

Цифровой вольтметр время-импульсного преобразования

Сущность метода состоит в преобразовании измеряемого напря­ жения в эквивалентный интервал времени, который затем измеря­ ется методом дискретного счета. Структурная схема вольтметра приведена на рис. 7.15. В этой схеме процессы в течение цикла изме­ рения протекают следующим образом. Генератор управляющих импульсов (при однократном измерении—пусковая кнопка) запус­ кает генератор линейно изменяющегося напряжения и одновре­ менно возвращает в исходное состояние счетчик импульсов после

122