- •Сдержание
- •1 Теория и практика электротехнических измерений
- •1.1 Основные понятия при измерении физических величин…………..3
- •Тема 2. Погрешности и обработка результатов измерений
- •Тема3. Электроизмерительные приборы непосредственной оценки
- •1 Теория и практика электротехнических измерений
- •1.1 Основные понятия при измерении физических величин
- •1.2 Назначение и особенности электротехнических измерений
- •1.3 Виды и методы измерений
- •Основные методы измерений
- •1.4 Классификация измерительных приборов и их шкал
- •Основные показатели шкал приборов.
- •1.5 Эталоны единиц электрических величин (самостоятельная работа)
- •2 Погрешности и обработка результатов измерений
- •2.1 Общие сведения
- •2.2 Классификация погрешностей
- •По причине возникновения погрешности бывают:
- •3 Электроизмерительные приборы непосредственной оценки
- •3.1 Устройство подвижной части измерительного механизма
- •3.2 Магнитоэлектрические механизмы
- •3.3.Электромагнитные механизмы
- •3.3.1.Устройство и принцип действия электромагнитных механизмов
- •3.3.2.Электромагнитные амперметры и вольтметры.
- •3.4. Ферродинамические измерительные механизмы.
- •Для вольтметров ферродинамической системы, катушки которых вместе с добавочным резистором включаются последовательно, получим:
- •3.5. Электродинамические измерительные механизмы.
- •I1 и i2, но и от взаимного расположения катушек, т.Е. От угла отклонения α подвижной катушки.
- •Электростатические механизмы.
- •Измерение тока и напряжения.
- •Измерение постоянных токов, наряжения и количества электроэнергии
- •Зная i0 и r0 (пасортные данные на измерительный прибор) Определяем Rд :
- •Гальванометры магнитоэлектрической системы.
- •Электро – динамические приборы измерения напряжения и тока.
- •Электромагнитные амперметры и вольтметры.
- •Измерение мощности и энергии.
- •Измерение мощности трехфазной цепи.
- •Основные методы измерений
- •Измерение сопротивлений.
- •Измерение неэлектрических величин
- •Аналоговые электронные вольтметры.
- •Цифровые вольтметры
- •Кодоимпульсные цифровые вольтметры
- •Вольтметры с времяимпульсным преобразованием.
- •Цифровые вольтметры.
- •Кодоимпульсные цифровые вольтметры.
- •Электронные вольтметры.
- •Электронно-лучевые осциллографы Классификация осциллографов.
- •Структура осциллографа.
- •Виды разверток в осциллографе.
Вольтметры с времяимпульсным преобразованием.
В основе принципа действия вольтметра времяимпульсного (временного) типа лежит преобразование с помощью АЦП измеряемого напряжения в пропорциональный интервал времени, который заполняют счетными импульсами, следующими с известной стабильной частотой следования. В результате такого преобразования дискретный сигнал измерительной информации на выходе преобразователя имеет вид пачки счетных импульсов, число которых пропорционально уровню измеряемого напряжения.
Существует несколько схемотехнических решений, используемых при создании времяимпульсных вольтметров. Рассмотрим две такие схемы,
Время импульсный вольтметр с генератором линейно изменяющегося напряжения.
Структурная схема время импульсного цифрового вольтметра и временные диаграммы, поясняющие ее работу, представлены на рис. 3.13.
Данный тип вольтметра включает АЦП с промежуточным преобразованием измеряемого напряжения в пропорциональный интервал времени.
В состав АЦП входят:
генератор линейно изменяющегося напряжения ГЛИН;
два устройства сравнения I и II;
триггер Т; логическая схема И;
генератор счетных импульсов; счетчик импульсов и цифровое отсчетнос устройство.
Дискретный сигнал измерительной информации на выходе преобразователя имеет вид пачки счетных импульсов, число которых N пропорционально величине входного напряжения UВХ (т.е. Ux). Линейно изменяющееся во времени напряжение £/Глин с ГЛИН поступает на входы 1 обоих устройств сравнения. Другой вход устройства сравнения 1 соединен с корпусом,
Рис. 3,13. Цифровой вольтметр с времяимпульсным преобразованием: а — структурная схема; б — временныедиа1раммы
На выходе схемы И сигнал С/сч появляется только при наличии импульсов ит и £/1С|[ на обоих ее входах, т.е. счетные импульсы проходят через схему И тогда, когда присутствует сигнал на выходе триггера. Количество прошедших через схему И счетных
121
В момент времени, когда на входе устройства сравнения I напряжение С/глин = 0, па его выходе возникает импульс U {i условно фиксирующий нулевой уровень входного сигнала. Этот импульс, подаваемый на единичный вход триггера Т, вызывает появление положительного напряжения на его выходе. Возвраща-
еТСЯ ТрИГГер В ИСХОДНОС СОСТОЯНИе ИМПУЛЬПОМ Л |Г ппг.тл/пчтпшн
с выхода устройства сравнения П. Импульс (7у(.ц возникает в момент равенства измеряемого U'x и линейно изменяющегося напряжения t/глин- Сформированный на выходе триггера импульс Uj длительностью At = U'x S (здесь S — коэффициент преобразования) подается на вход схемы И, на второй вход которой поступает сигнал Uvcu с генератора счетных импульсов, следующих с частотой/, = l/TQt
120
VD{ открыт, а диод VD2 закрыт. Выход ОУ через малое прямое сопротивление диода VD{ подключен ко входу, что создает глубокую отрицатель try ю обратную связь. В результате напряжение на выходе ОУ равно напряжению на его входе и близко к нулю. Выходное напряжение детектора тоже равно нулю, При подаче отрицательной полуволны напряжение и2 на выходе ОУ будет положительным, поэтому диод VD] закрыт, a VD2 — открыт. При этом напряжение на выходах ОУ и детектора ивых = щ = - uJRJRx.
При несинусоидальной форме сигнала возможна методическая погрешность измерения. Это рассмотрено ниже.
Пример 3.2. На вольтметры с различными полупроводниковыми преобразователями подшот поочередно два сигнагга разной формы и одинаковой амплитуды Um =100 В. Первый сигнал — гармонический; соответственно Кф.с= 1,11, Кас = 1,41. Поэтому среднее квадратическое значение сигнала Uz= 70,7 В, средневыгтрямленное £/С|)вс = 63,7 В. Второй сигнал — меандр; среднее квадратическое и средневыпрямленное значения здесь равны между собой: UM = Ucp.B.M = 100 В, так как коэффициенты формы и амплитуды в этом случае Кам = К$ы = 1.
Решение. Ответить на следующие вопросы.
Л. Одинаковы, или нет, будут показания вольтметров при подаче сигналов отмеченной формы?
Б. Каковы погрешности измерения, вызванные несинусоидальностью формы сигнала?
В. Какую достоверную информацию можно получить при несинусоидальной форме сигнала по показаниям приборов.
Инструментальные погрешности всех приборов считают несущественными.