3.3 Електронні фазометри

Залежно від способу перетворення різниці фаз в проміжну фізичну величину в основу побудови електронних фазометрів покладено такі методи:

• перетворення різниці фаз в часовий інтервал;

• вимірювання різниці фаз за допомогою осцилографа;

• вимірювання різниці фаз методом дискретної лічби.

3.3.1 Електронний фазометр часового перетворення

Суть часового перетворення полягає в перетворенні двох синусоїдних напруг у часовий інтервал, що формується у моменти переходу цих напруг через рівні нуля з похідними однакового знаку.

Структурна схема і часові діаграми роботи електронного фазометра наведено на рис.3.11 і рис.3.12 відповідно.

Н апруги u₁(t) і u₂(t), різницю фаз _х між якими необхідно виміряти, надходять на входи формувачів F1 і F2. В моменти переходу синусоїдних напруг u₁(t)

Рисунок 3.11 і u₂(t) через рівні нуля на виходах формувачів формуються короткі прямокутні імпульси, які надходять на S і R-входи тригера Т. За допомогою SR-тригера Т в кожному періоді Т_х синусоїдних напруг u₁(t) і u₂(t) формується часовий інтервал _х, пропорційний різниці фаз _х.

Рисунок 3.12

Якщо цю послідовність імпульсів _х подати на магнітоелектричний вимірювальний перетворювач ВМ, то його покази будуть відповідати середньому значенню струму:

, (3.13)

де _х = t₂ – t₁, - струм, максимальне значення якого задається за допомогою струмообмежувального резистора R.

Для отримання рівняння перетворення для даного фазометра знайдемо залежність між різницею фаз _х і часовим інтервалом _х:

, (3.14)

звідки

. (3.15)

Підставимо (3.15) в (3.13) і отримаємо:

. (3.16)

Оскільки даний середній струм вимірюється магнітоелектричним перетворювачем, то остаточне рівняння перетворення електронного фазометра матиме такий вигляд:

. (3.17)

Якщо подати (3.17) у вигляді

, (3.18)

і врахувати те, що

,

то з (3.18) очевидна лінійність статичної характеристики цього фазометра.

Шкалу магнітоелектричного амперметра градуюють в градусах або в значеннях cos .

Оскільки середній струм є результатом усереднення струму в кожному періоді Т_х за час вимірювання , то такі фазометри називають фазометрами середніх значень.

Суттєвою перевагою електронних фазометрів порівняно з електромеханічними є інваріантність показів до частоти f_x.

3.4 Мостові засоби вимірювань

Мостові схеми застосовуються для вимірювання параметрів електричних кіл, а також для вимірювання неелектричних величин сумісно з параметричними вимірювальними перетворювачами.

Мостовим називають електричне коло, в якому можна виділити два розгалуження опорів, значення між якими дорівнює нескінченності при відповідному співвідношенні параметрів елементів кола, і скінченому значенню, якщо це співвідношення не виконується.

Засіб вимірювання, в основу якого покладено мостове коло, називають вимірювальним мостом.

Вимірювальні мости класифікують за такими ознаками:

• за родом струму, що живить мостове коло, виділяють мости постійного і змінного струму;

• за архітектурою побудови – чотири- і багатоплечі;

• за способом зрівноваження – автоматичні та з ручним зрівноваженням.