Электронные аналоговые приборы. Электронный вольтметр. Структурная схема и принцип действия.


Высокие метрологические характеристики электро-механических измерительных приборов (высокая чувствительность, точность, малое потребление энергии) делают целесообразным их использование в цепях переменного тока с предварительным преобразованием переменного тока в постоянный с помощью преобразователей (выпрямительных, термоэлектрических, электронных).

Классификация ЭАП

Различают ЭАП со стрелочным отсчетом и приборы дискретного типа с цифровым отсчетом.

В зависимости от характера измерений и вида измеряемых величин выделяют следующие группы ЭАП:

            - В – приборы для измерения напряжения

                        В1 – калибраторы

                        В2 – вольтметры постоянного тока

                        В3 – вольтметры переменного тока

                        В4 – вольтметры импульсного тока

                        В6 – вольтметры селективные

                        В7 – вольтметры универсальные

            - Г – измерительные усилители и генераторы

                        Г3 – генераторы гармонических колебаний низкочастотные

                        Г4 – генераторы гармонических колебаний высокочастотные

                        Г5 – генераторы импульсных сигналов

                        Г6 – генераторы функциональные

            - Е – приборы для измерения распределенных параметров электрических цепей.

            -С – приборы для наблюдения за формой сигнала

            -Ч – приборы для измерения частоты

            -Ф – приборы для измерения фазы

По сравнению с ЭМП электронные обладают более высоким быстродействием, широким частотным диапазоном от 20Гц до 1000МГц и широким диапазоном измеряемых величин, высокой чувствительностью и хорошей перегрузочной способностью.

Основные характеристики ЭАП:

Такие приборы состоят из: электронной части, предназначенной для преобразования, выпрямления, усиления измеряемой ФВ, измерительного механизма магнито-электрической системы, а в осциллографах – электронно-лучевой трубкой.

ЭАП используются в качестве вольтметров, частотометров, осциллографов, измерителей сопротивлений, емкостей, индуктивностей, параметров транзисторов, интегральных схем и т.д.

Электронные вольтметры составляют самую широкую группу этих приборов и классифицируются по следующим признакам: приборы непосредственной оценки, приборы сравнения. По назначению – приборы постоянного, переменного, импульсного напряжения, универсальные, селективные. По характеру напряжения – амплитудные, действующие, среднего назначения. По частотному диапазону – низкочастотные и высокочастотные.

Электронные вольтметры постоянного тока:

Ux                                                                                                                                                                                                                                                              α

Входное устройство предназначено для обеспечения входного сопротивления с помощью многопредельного высокоомного резистора делителя резистора напряжения. Сигнал с ВУ поступает на вход усилителя постоянного тока, который кроме усиления сигнала по напряжению и мощность согласует высокое выходное сопротивление входного устройства с малым сопротивлением магнито-электрического измерительного механизма

Функция преобразования электронного аналогового вольтметра

α=Kву*Kупт*Sим=Kв*Uвх

Входное сопротивление вольтметров составляет десятки мегаОм, что практически исключает из влияние на объект измерения. При измерении малых напряжений сказывается дрейф 0 усилителя постоянного тока, поэтому в электронных микровольтметрах вместо УПТ используют модулятор с усилителем переменного тока. Модулятор преобразует постоянный ток в переменный.

Электронный вольтметр переменного тока.


                                   Ux                                                                                                                                                 α

                                       перем                    перем                          =                                       =

В детекторе должно измеряться максимальное значение после прохождения сигнала, т.е. после 1 периода. Детектор это устр-во, которое преобразует переменное напряжение в постоянное за период; амплитудный или пиковый детектор проверяет максимальное значение, детектор среднего значения среднее значение за период. Входное устр-во представляет собой делитель. Т.о. вольтметр может измерять напряжение высокого уровня. Постоянный сигнал после детектора усиливается усилителем постоянного тока и поступает на измерит. механизм магнитоэлектр системы. Характеристики: частотные характеристики такого вольтметра определяются входныи устр-вами и детектором. В качестве детекторов обычно выступают конденсаторы.

Электронный милливольтметр (аналоговый)

                                                                                                                                                                                  α

          Ux

            перем              Перем                     перем                     =                                   =

Когда сигнал мал, мы его усиливаем, ставим усилитель переменного тока

За счет использования усилителей напряжения повышается чувствительность прибора, в основных схемах действуют также. Частотный диапазон таких приборов определяется частотными характеристиками усилителя переменного напряжения и ограничивается 1МГц из-за трудностей изготовления широкополостных усилителей.

Диапазон от мВ до сотен В

Элементным базы приборов определяются существующим уровнем техники и производства, функциональное назначение блоков при этом не изменяется.

Амплитудный электронный вольтметр

Позволяет измерить амплитуду импульсов с минимальной длительностью до десятых долей мксек и скважностью 2…500

Скважность – характеристика на импульсном сигнале, длительность паузы, расстояние между одноименными фронтами.

Верхняя граница частотного диапазона определяется диодами, значениями емкостей и индуктивностью проводящих проводов. Нижняя граница определяется временем разряда конденсатора. Ем больше это значение, тем ниже частота

20Гц – 100Мгц

100мВ – 1000В

Класс точности 4.0-10.0

Входное сопротивление от 10кОм до 5Мом

Электронные вольтметры могут строиться по универсальной схеме измерений, то есть могут измерять сигналы и постоянного и переменного токов. В этом случае переменный сигнал проходит через детектор.



Предыдущие материалы: Следующие материалы: