Электронные вольтметры постоянного тока.

Достоинства по сравнению с электромеханическими вольтметрами:

- широкий частотный диапазон (от единиц Гц до сотен МГц),

- слабая зависимость показаний от частоты измеряемого напряжения,

- высокая чувствительность,

- широкий динамический диапазон (от десятых долей до сотен вольт),

- малая мощность потребления (входное сопротивление   10-106 МОм),

- малая входная ёмкость (1-4 пФ).

Электронный вольтметр постоянного тока состоит из входной цепи (ВхЦ), усилителя постоянного тока (УПТ) и средства отображения информации (СОИ):

U‗

 

Рис.

 

Измеряемое напряжение постоянного тока поступает во входную цепь ВхЦ, представляющую собой многопредельный высокоомный резисторный делитель напряжения.

Назначение входной цепи - согласование диапазонов измеряемого напряжения и входного сигнала УПТ.

В качестве средства отображения информации (СОИ) чаще всего используются магнитоэлектрические милли- и микроамперметры.

Сигнал с ВхЦ поступает на вход усилителя постоянного тока УПТ, который помимо функций усиления сигнала по напряжению и мощности, согласует высокое выходное сопротивление ВхЦ с малым сопротивлением рамки измерительного механизма.

 

 

Электронные вольтметры переменного тока.

Структурная схема, приведенная на рисунке (а), используется в вольтметрах для измерения напряжений значительного уровня.

 

 

рис.

Рис. а. Упрощенная структурная схема электронного вольтметра

Измеряемое напряжение, после прохождения входной цепи ВхЦ, преобразуется детектором Д в напряжение постоянного тока, которое усиливается УПТ и поступает на измерительный механизм ИМ магнитоэлектрической системы.

Другая структурная схема (рис.б) применяется в милливольтметрах, поскольку обладает большей чувствительностью за счет использования дополнительного усилителя.

 

Рис.

 

Рис. б. Упрощенная структурная схема электронного милливольтметра

Измеряемое напряжение после прохождения входной цепи ВхЦ поступает на вход усилителя переменного напряжения УН, далее на вход детектора Д и через усилитель постоянного тока УПТ на измерительный механизм ИМ.

 

Цифровым измерительным прибором (ЦИП) называется средство измерения, автоматически вырабатывающее дискретные сигналы измерительной информации, показания которого представлены в цифровой форме.

в ЦИП обязательноавтоматически выполняются следующие операции:

- квантование измеряемой величины по уровню;

- дискретизация её по времени;

- кодирование информации.

Преимущества ЦИП перед АИП:

- удобство и объективность отсчёта;

- высокая точность измерений, практически недостижимая для аналоговых приборов

- высокая чувствительность

- широкий динамический диапазон при высокой разрешающей способности; и т.д

Недостатки:

- схемная сложность;

- относительно высокая стоимость.

Цифровые измерительные приборы - это многопредельные, универсальные приборы, предназначенные для измерения различных электрических и неэлектрических величин.

В зависимости от способа преобразования ЦИП делятся на

- приборы прямого и

- приборы уравновешивающего преобразования.

В ЦИП прямого преобразования отсутствует общая обратная связь.

Они имеют высокое быстродействие, но обеспечивают высокую точность измерений только при высокой точности всех измерительных преобразователей.

ЦИП уравновешивающего преобразования охвачен общей обратной связью.

Преобразователь обратной связи представляет собой цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) выходного дискретного сигнала N в компенсирующую величину х_к одной физической природы с измеряемой величиной х(t):

 

Рис.

 

 

Погрешность ЦИП уравновешивающего преобразования определяется в основном параметрами ЦАП.

Поэтому в ЦАП используются элементы достаточно высокой точности и стабильности.

В зависимости от характера изменения во времени компенсирующей величины ЦИП делятся:

- на приборы развёртывающего уравновешивания и

- приборы следящего уравновешивания.

Временная диаграмма развёртывающего уравновешивания

 

Диаграмма

 

	x, xk

При достижении равенства x_к = x процесс уравновешивания прекращается и фиксируется результат измерений, равный числу ступеней квантования компенсирующей величины.

Отсчёт показаний обычно производится в конце цикла изменения величины x_к.

В этом случае возникает динамическая погрешность Δ_д, обусловленная изменением измеряемой величины х(t) за интервал времени между моментами уравновешивания и отсчёта.

Временная диаграмма следящего уравновешивания:

 

Диаграмма

 

 

В приборах следящего уравновешивания уровень компенсирующей величины не возвращается к нулю после достижения равенства с измеряемой величиной, а остаётся постоянным.

При изменении х величина x_к соответственно отрабатывает (отслеживает) это изменение так, чтобы разность (х - x_к) не превышала значения шага квантования.

Отсчёт производится или в момент уравновешивания, или по внешним командам.