Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
Такие вольтметры состоят из преобразователя переменного напряжения в постоянное, усилителя и магнитоэлектрического измерительного механизма. Возможны две обобщенные структурные схемы вольтметров переменного тока (рис. 4.17), различающиеся своими характеристиками. В вольтметрах по схеме рис.4.17,а измеряемое напряжение их сначала преобразуется в постоянное напряжение, которое затем подается на УПТ и ИМ, являющиеся, по существу, вольтметром постоянного тока. Преобразователь Пр представляет собой малоинерционное нелинейное звено, поэтому вольтметры с такой структурой могут работать в широком частотном диапазоне (от десятков герц до 103 МГц).
Рис.4.17. Структурные схемы вольтметров переменного тока
В вольтметрах, выполненных по схеме рис.4.17, б, благодаря предварительному усилению удается повысить чувствительность. Однако создание усилителей переменного тока с большим коэффициентом усиления, работающих в широком диапазоне частот,— достаточно трудная техническая задача. Поэтому такие вольтметры имеют относительно низкий частотный диапазон (1 — 10 МГц); верхний предел измерений при максимальной чувствительности составляет десятки или сотни микровольт.
В зависимости от вида преобразователя переменного напряжения в постоянное отклонения указателя измерительного механизма вольтметров могут быть пропорциональны амплитудному (пиковому), среднему (средневыпрямленному) или действующему значениям измеряемого напряжения.
Вольтметры амплитудного значения имеют преобразователи амплитудных значений (пиковые детекторы) с открытым (рис. 4.18, а) или закрытым (рис. 4.19, а) входами, где ивхи ивых— входное и выходное напряжения преобразователя.
Рис. 4.18. Схема (а) и временные диаграммы сигналов (б и в) преобразователя амплитудных значений (пикового детектора)
с открытым входом
В амплитудных преобразователях с открытым входом конденсатор заряжается практически до максимального ихmах положительного (при данном включении диода) значения входного напряжения (см. рис. 4.18, б). Пульсации напряжения uвых на конденсаторе объясняются его подзарядом при открытом диоде и разрядом через резистор R при закрытом диоде.
Среднее значение выходного напряжения иср » ихтахи, следовательно, угол отклонения указателя измерительного механизма
(4.29)
где ky— коэффициент преобразования вольтметра.
Особенностью амплитудных преобразователей с открытым входом является то, что они пропускают постоянную составляющую входного сигнала (положительную для показанного включения диода)
При ивх= Uo + Umsin ωt среднее значение выходного напряжения иСР ≈ Uо + Um. Следовательно,
(4.30)
Очевидно, при UBX<0 подвижная часть ИМ не будет отклоняться, поскольку в этом случае закрыт диод Д.
Рис. 4.19. Схема (а) и временные диаграммы сигналов (б)
преобразователя амплитудных значений с закрытым входом
В преобразователях с закрытым входом (рис.4.19, а, б) в установившемся режиме на резисторе R независимо от наличия постоянной составляющей входного сигнала имеется пульсирующее напряжение uRизменяющееся от 0 до -2Um где Um— амплитуда переменной составляющей входного напряжения. Среднее значение этого напряжения практически равно Um. Для уменьшения пульсаций выходного напряжения в таких преобразователях устанавливается фильтр нижних частот RфСф. Таким образом, показания вольтметра в этом случае определяются только амплитудным значением переменной составляющей входного напряжения их, т. е. a = kvUm.
Поскольку шкала вольтметров градуируется в действующих значениях синусоидального напряжения, то при измерении напряжений другой формы необходимо делать соответствующий пересчет, если известен коэффициент амплитуды измеряемого напряжения. Амплитудное значение измеряемого напряжения несинусоидальной формы
(4.31)
где kac = = 1,41 —коэффициент амплитуды синусоиды; Unp— значение напряжения, отсчитанное по шкале прибора.
Действующее значение измеряемого напряжения
(4.32)
где ka— коэффициент амплитуды измеряемого напряжения.
Вольтметры среднего значения имеют преобразователи переменного напряжения в постоянное, аналогичные преобразователям, используемым в выпрямительных приборах. Такие вольтметры обычно имеют структуру, показанную на рис.4.17,б. В этом случае на выпрямительный преобразователь подается предварительно усиленное напряжение их, что повышает чувствительность вольтметров и уменьшает влияние нелинейности диодов. Угол отклонения подвижной части измерительного механизма у таких вольтметров пропорционален средневыпрямленному значению измеряемого напряжения, т. е.
(4.33)
Шкала таких вольтметров также градуируется в действующих значениях синусоидального напряжения. При измерении напряжения несинусоидальной формы среднее значение этого напряжения
(4.34)
а действующее:
(4.35)
где UПР— показание вольтметра; kфс= 1,11 — коэффициент формы синусоиды; kФ— коэффициент формы измеряемого напряжения.
Вольтметры действующего значения имеют преобразователь переменного напряжения с квадратичной статической характеристикой преобразования иВЫХ= k uВХ2. В качестве такого преобразователя используют термопреобразователи, квадратирующие устройства с кусочно-линейной аппроксимацией параболы, электронные лампы и другие. При этом если вольтметр действующего значения выполнен по структурным схемам, изображенным на рис.4.17, то независимо от формы кривой измеряемого напряжения отклонение указателя измерительного механизма пропорционально квадрату действующего значения измеряемого напряжения:
(4.36)
Услуги
НАШ СЕРВИС
