Измерение тока и напряжения

Назначение вольтметров, амперметров. Правила включения их в схему измерения.

Техники для измерения напряжений используют вольтметры, которые включаются параллельно и должны иметь большое входное сопротивление (обрывы схемы не допускают). Амперметры – для измерения силы тока, включаются последовательно и допускают обрыв схемы.

Магнитоэлектрические измерительные механизмы: достоинства и недостатки

Все измерительные приборы делятся на аналоговые (стрелочные) и цифровые, но во всех приборах есть измерительная головка, но в качестве измерительной головки во всех приборах используется магнитоэлектрическая система.

Их достоинства:

1. Малые потребления электроэнергии;

2. Хорошая защита от внешних электромагнитных полей;

3. Равномерность шкалы;

4. Достаточно высокая точность измерения;

5. Высокая чувствительность.

Но есть и недостатки:

1. Боятся перегрузок, даже кратковременных;

2. Не измеряют переменный ток без детектора (выпрямителя).

Расширения пределов измерения вольтметров и амперметров

Если использовать чисто магнитоэлектрические вольтметры и амперметры, то они позволяют измерять низкие напряжения и малые токи. Для расширения предела измерения вольтметра, последовательно к его обмотке включается добавочное сопротивление, а к обмотке амперметра параллельно включается сопротивление шунта. Выведем формулу расчета R добавочного и R шунта.

Запишем равенство токов:

– закон Ома

Введем понятие коэффициента расширения предела измерения вольтметра:

Выведем формулу для расчета R шунта:

Введем понятие коэффициента расширения предела измерения амперметра:

Электронные вольтметры: разновидности, градуировка, отклик

1. В схему вольтметра обязательно включают усилители, и такие вольтметры называются электронными, и по схемному решению электронные вольтметры могут быть:

1. Детектор-усилитель:

2. Усилитель-детектор.

В данной схеме входные устройства обеспечивают требуемое R входа и при необходимости ослабляет сигналы.

Калибратор – для калибровки прибора перед измерением с целью увеличения точности измерения.

Детектор – для преобразования переменного сигнала в постоянный.

Детекторы могут быть: линейными, квадратичными, пиковыми (амплитудными).

Усилители либо переменного тока, либо постоянного для усиления измеряемого сигнала по амплитуде.

Измерительный прибор – магнитоэлектрическая система (измерительная головка).

Схема а измеряет и переменное напряжение и постоянное, но не измеряет низкие напряжения. Зато частотный диапазон до сотен МГц.

Схема b измеряет только переменное напряжение, частотный диапазон до сотен кГц, но зато измеряет низкие напряжения.

2. Вход вольтметра может быть либо открытым, либо закрытым. Открытый вход означает, что на вольтметр поступает и переменное напряжение и постоянное, и прибор измеряет и то, и то.

З – вход закрытый, означает, что проходят только переменные составляющие. Стоит на входе либо конденсатор, либо трансформатор.

3. Детекторы могут быть:

1. Линейные – в этом случае выпрямление может быть однополупериодное или двухполупериодное, и тогда коэффициент градуировки с=2,22 (1 п/п); с=1,11 (2 п/п).

2. Детекторы квадратичный – здесь нет понятия однополупериодного и двухполупериодного;

3. Детектор пиковый (амплитудный);

4. Детектор отсутствует.

4. Для вольтметров вводится понятие напряжение градуировки шкалы прибора. Чаще всего оно равно:

(среднеквадратическое)

( )

5. Если детектор линейный, то вводится понятие (средне выпрямленное)

Если детектор квадратичный, то вводится понятие

Если детектор пиковый, то вводится понятие

Если детектор отсутствует.

6. В зависимости от типа детектора, вводится понятие коэффициента градуировки:

С=1

С=1,11

С=2,22

С=0,707

Решение задач

При решении задач для получения показателя вольтметра:

Рассчитать, что покажут вольтметры типа: М-45, В3-10, В3-6, ВК7-9 – если на их подачу поступило напряжение вида

U₀=20 В

U_m=10 В

М-45 Вход – открытый С=1	В3-10 Вход – закрытый С=1,11 (2х полупериодный)
В3-6 Вход – закрытый	ВК7-9 Вход – закрытый C=0,707

Рассчитать показания этих же вольтметров, если на их вход поступило напряжение вида:

М-45	В3-10
В3-6 С=1	ВК7-9 C=0,707

Рассчитать, что покажут вольтметры М-45, В3-19, В3-7, В7-15, В4-2, если на их вход поступил сигнал вида , В

М-45 С=1	В3-19 С=1 В	В3-7 С=1,11
В7-15 C=0,707	В4-2 C=1

Цифровые вольтметры: достоинства и принцип действия

Параллельно с аналоговыми вольтметрами применяют и цифровые, которые обладают следующими достоинствами:

1. Высокая точность измерений;

2. Быстродействие;

3. Возможность подачи результата измерений на ЭВМ;

4. Исключены субъективные ошибки измерителя.

Рассмотрим принцип действия цифрового вольтметра с линейно-изменяющимся напряжением.

Цифровой вольтметр с линейно изменяющимся напряжением

Цифровой вольтметр

Особенности измерительных уровней

СУ1 – сравнивающее устройство 1;

СИ – счетчик импульсов;

УУ – управляющее устройство;

ГЛИН – генератор линейно-измеряющего напряжения;

СУ2-сравнивающее устройство 2;

ЭК – электронный ключ;

ГОИ – генератор образцовых импульсов.

Измеряемое напряжение OX поступает на СУ 1. Одновременно один запускающий импульс поступает на УУ. Тогда УУ выполняет две функции:

1. Воздействует на СИ, стирает предыдущий результат измерения (ячейки покажут 0);

2. Воздействует на ГЛИН так, что его напряжение начинает изменяться с постоянной величины по линейному закону.

Линейно-изменяющееся напряжение с ГЛИН поступает одновременно на СУ1 и СУ2. Как только напряжение ГЛИН станет равным нулю, СУ1 выдает один импульс, под действием которого ЭК замыкается и образцовые импульсы с ГОИ через ЭК поступают на СИ и СИ их считает. Как только напряжение ГЛИН станет равным ОХ, СУ2 выдаст один импульс на закрытие ЭК, и тогда отсчет импульсов прекращается. Количество импульсов, подсчитанных в СИ, пропорционально измеряемому напряжению ОХ и с учетом коэффициента пропорциональности на цифровом индикаторе появится результат измерений.

25.03.2010

Особенности измерителя уровней

Измерители уровня – это те же вольтметры, полностью совпадающие по схеме, только шкала вольтметров градуируется в В, мВт (мили), кВт (кило), а шкалы измерителей уровня в дБ или Нп.

Измерителя уровня в схему измерения могут включаться:

1. В разрез с нагрузкой;

2. В разрез без нагрузки;

3. В параллель.

Входные сопротивления измерителей уровня могут быть:

1. Низкоомные (600, 135, 150, 75);

2. Высокоомные (6-40 кОм).

Режимы работы измерителя уровня следующие:

1. Широкополосные – измерение уровня измеряется в широкой полосе частот;

2. Избирательные – измерения уровня сигнала осуществляется на одной частоте или в узкой полосе частот.