2.1.4. Импульсные вольтметры
Импульсные вольтметры ИВ предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.
Основная трудность измерения амплитуды импульсных сигналов вызвана многообразием форм импульсов с широким диапазонам изменения временных характеристик – длительности импульса и скважности, влияющих на показания ИВ. При этом форма импульсов, временные параметры и их статистические характеристики не всегда известны оператору, поэтому невозможно ввести соответствующие поправки в результат измерения.
Рис. 2.6. Структурная схема аналогового импульсного вольтметра:
ПАИ – преобразователь амплитуды импульса; УНТ – усилитель
постоянного тока; ОУ – отсчетное устройство.
Измерение амплитуды одиночных импульсов связано с дополнительными трудностями. Если при работе с периодическими сигналами имеется возможность накопить информацию об измеряемой величине многократным воздействием сигнала на измерительное устройство, то при работе с одиночными импульсами энергия, необходимая для измерения, поступает в измерительное устройство только в момент существования импульса.
Обобщенная структурная схема аналогового ИB представлена на рис. Возможно построение ИВ с предварительным усилением исследуемого импульсного сигнала. В этом случае полоса пропускания импульсного усилителя, предшествующего ПАИ, должна соответствовать параметрам входного сигнала.
В серийно выпускаемых электронных вольтметрах достигнуты следующие предельные значения основных технических характеристик: погрешность ±5%, рабочий диапазон частот 20 Гц; выходное сопротивление 109 Ом; низший предел измерения 1 мкВ.
При создании новых типов электронных вольтметров общими тенденциями можно считать следующие:
1. Достижение значения погрешности 0,5 – 1,5% в близи граничных значений частотного и динамического диапазонов.
2. Миниатюризация приборов на основе использования интегральной электроники.
3. Увеличение многофункциональности приборов, т.е. соединение в одном приборе функции вольтметра постоянного тока, вольтметра средних, амплитудных и действующих значений, импульсного вольтметра, амперметра и омметра.
4. Создание линейных выходов усилителей по постоянному и переменному напряжениям (токам) для регистрации, автоматической обработки, управления.
5. Уменьшения времени прогрева прибора, отказ от ручной установки нуля и калибровки чувствительности, автоматический выбор полярности и приделов измерения.
Перспективными являются структуры, в которых электромеханические отсчетные устройства заменяются малочувствительными аналого-цифровыми преобразователями с цифровыми отчетными устройствами и линейным выходом в виде параллельного кода.
Погрешность таких АЦП может быть получена значительно меньшей, чем погрешность стрелочных устройств. В этом случае точность вольтметров определяется точностью аналоговой части схемы.