Реферат: Аналоговые импульсные вольтметры

🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Импульсные вольтметры предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.
Вольтметры импульсного тока предназначены для измерения амплитуды видеоимпульсов любой полярности в широком диапазоне длительностей и частот следования, а также для измерения амплитуды радиоимпульсов и синусоидальных сигналов.
Высокоточные импульсные вольтметры используются для поверки и аттестации радиоизмерительной аппаратуры.
Основная трудность измерения амплитуды импульсных сигналов вызвана многообразием форм импульсов с широким диапазоном 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 внести соответствующую поправку в результат измерения.
Измерение амплитуды одиночных импульсов связано с дополнительными трудностями. Если при работе с периодическим сигналом имеется возможность накопить информацию об измеряемой величине многократным воздействием сигнала на измерительное устройств, то при работе с одиночными импульсами энергия, необходимая для измерения, поступает в измерительное устройство только в момент существования импульса.
Вольтметры импульсного тока по способу индикации измерения подразделяются на вольтметры импульсные стрелочные,
у которых отсчет результатов измерения производится по стрелочному прибору, и вольтметры импульсные цифровые
, у
которых отсчет результатов измерения производится по цифровому табло с арабскими цифрами и указателю полярности измеряемого импульса.
Импульсные вольтметры градуируются в амплитудных значениях измеряемых импульсов.
2.
Технические и метрологические характеристики

В нормативно-технической документации для импульсных вольтметров указывается диапазон допустимых значений длительности импульсов (или их частота) и скважность, при которых погрешности вольтметров находятся в пределах нормированных значений. Так, импульсный вольтметр В4-9А имеет верхние пределы измерений 2,5, 10, 20 В и основную погрешность ±(2,5–4,0) % при частоте следования импульсов 1 Гц – 300 МГц и скважности от 2 до 3∙10 8
.
Характеристики некоторых электронных импульсных вольтметров, которые удалось найти, приведены в табл. 1.
Питание: напряжение, В, частотой, Гц:
Измерение синусоидального напряжения
3-4. Структурная схема аналогового электронного импульсного вольтметра, принцип работы импульсного вольтметра

Электронный вольтметр переменного напряжения состоит из преобразователя переменного напряжения в постоянное, усилителя и магнитоэлектрического индикатора. Часто на входе вольтметра устанавливается калиброванный делитель напряжения, с помощью которого увеличивается верхний предел измеряемого напряжения. В зависимости от вида преобразования показание вольтметра может быть пропорционально амплитудному (пиковому), средневыпрямленному или среднеквадратическому значению измеряемого напряжения. Однако, шкалу импульсных вольтметров
градуируют в амплитудных значениях, а шкалу любого другого электронного вольтметра градуируют в среднеквадратических (действующих) значениях напряжения синусоидальной формы.
Импульсные вольтметры.
При измерении напряжения импульсной формы требуется определить высоту импульсов, т. е. значение .
Для этой цели применяют электронные вольтметры с амплитудным преобразователем с открытым входом (см. рис. 2).
Результат измерения содержит погрешность, возникающую в связи с неполным зарядом конденсатора в течение длительности импульса и значительным разрядом конденсатора в интервале между импульсами . Абсолютная погрешность , относительная — . Погрешность тем больше, чем больше скважность.
Вольтметр амплитудного (пикового) значения
(рис. 1) состоит из амплитудного преобразователя ЛПр,
усилителя постоянного тока УПТ
и магнитоэлектрического индикатора, градуированного в вольтах. На входе вольтметра иногда предусматривается делитель напряжения ДН.

Амплитудный преобразователь выполняют по схеме с открытым или закрытым входом.
Амплитудный преобразователь с открытым входом (рис. 2, а)
представляет собой последовательное соединение диода Д
с параллельно соединенными резистором R
и конденсатором С. Если к зажимам I
— 2
приложено напряжение от источника с внутренним сопротивлением , то конденсатор через диод заряжается до некоторого значения , которое приложено к электродам диода так, что он большую часть периода закрыт, т. е. работает в режиме отсечки (рис. 2, б).
В течение каждого периода диод открывается на некоторый промежуток времени , когда , и конденсатор подзаряжается импульсом тока до напряжения ; постоянная времени заряда ,
где —
сопротивление открытого диода. Затем диод закрывается и конденсатор разряжается через резистор R
в течение интервала ; постоянная времени разряда .

Постоянные времени должны отвечать следующим условиям: и , где , и — границы частотного диапазона вольтметра. Очевидно, что и .
Результатом амплитудного преобразования является среднее значение слабопульсирующего напряжения ,
которое в отличие от U m

называют пиковым значением :
где — угол отсечки тока диода. Он равен:
— сопротивление нагрузки преобразователя с учетом входного сопротивления усилителя постоянного тока .
Для оценки U m

и по формуле (1) подставим в (2) и (3) практические значения сопротивлений; R
=
80 МОм, , ; сопротивлением пренебрегаем; находим , и . Таким образом, .

Напряжение поступает на вход усилителя постоянного тока, входное сопротивление которого большое, а выходное — малое. УПТ
служит для согласования выходного сопротивления преобразователя с сопротивлением индикатора и для повышения чувствительности вольтметра.
Амплитудный преобразователь с закрытым входом
(рис. 3) представляет собой последовательное соединение конденсатора постоянной емкости С с параллельно соединенными диодом Д
и резистором R
.
Процесс преобразования переменного напряжения в постоянное аналогичен рассмотренному выше, с тем отличием, что на зажимах 3
— 4
имеются значительные пульсации напряжения, для сглаживания, которых предусмотрен фильтр .
Процессы преобразования пульсирующего напряжения преобразователем с открытым и закрытым входом различны и зависят от полярности подключения к входным зажимам 1
— 2
постоянной составляющей пульсирующего напряжения. Если на вход амплитудного преобразователя с открытым входом включено пульсирующее напряжение так, что «+» постоянной составляющей приложен к аноду диода, то выходное напряжение , где - постоянная составляющая, - амплитуда положительного полупериода переменного составляющей (рис. 4, а).
Если к аноду диоду приложен «-» постоянной составляющей, то диод закрыт все время и преобразования нет. Если к аноду амплитудного напряжения с закрытым входом приложено пульсирующее напряжение, то конденсатор С заряжен постоянной составляющей и преобразователь реагирует только на переменную составляющую: если к аноду диода приложен «+», то выходное напряжение , а если «—», то (рис. 4, б). Это полезное свойство вольтметров с закрытым входом измерять отдельно значения напряжения положительного или отрицательного полупериодов широко используется для определения симметричности амплитудной модуляции, наличия ограничения сигналов и т. д.
Частотные свойства амплитудного преобразователя определяются его эквивалентной схемой (рис. 5, а).
Здесь , и , — индуктивности и сопротивления проводов, соединяющих внешние зажимы 1—2 с
внутренними точками схемы 3—4; С вх
— сумма всех паразитных емкостей, имеющихся на входе: между зажимами 1
— 2, 3—4,
соединительными проводами 1 — 3, 2 — 4, а также междуэлектродная емкость диода ;
— активное входное сопротивление вольтметра, нагружающее источник измеряемого напряжения.
Сопротивление
определяется в основном двумя составляющими; тепловыми ( ) потерями в диоде Д
и резисторе (см. рис. 2, а
и 3), а также потерями в диэлектрике входной емкости . Обе составляющие действуют параллельно, и потому . В преобразователе с открытым входом , с закрытым входом — . Известно, что потери в диэлектрике возрастают с частотой, поэтому сопротивление, эквивалентное потерям, уменьшается: , где — угол потерь. Отсюда следует, что по мере возрастания частоты измеряемых напряжений входное сопротивление уменьшается (рис. 5, б).
Практически на низких частотах составляет единицы мегаом, а на высоких — десятки и даже единицы килоом.
Амплитудные (пиковые) вольтметры характеризуются невысокой чувствительностью (порог чувствительности ) и широкой полосой частот (до 1 ГГц). Если применить пиковый вольтметр с закрытым входом, то потеря постоянной составляющей импульсного напряжения вызывает погрешность и при малой скважности. Поэтому в технических характеристиках импульсных вольтметров, выполненных с амплитудным преобразованием, указаны предельные значения длительностей импульсов и их скважностей, при которых показания вольтметра содержат нормированные погрешности.
Для точных измерений импульсных напряжений преимущественно применяются вольтметры компенсационные

(рис. 6, б). Здесь амплитудное значение измеряемого напряжения, заряжающее конденсатор С через диод Д,
компенсируется (уравновешивается) постоянным образцовым напряжением (рис. 6, в). В момент компенсации ток гальванометра равен нулю и образцовое напряжение равно . Значение U K

образцового напряжения измеряется точным вольтметром постоянного тока.
С помощью вольтметров компенсационного типа можно также измерять амплитудное значение синусоидального напряжения и напряжение постоянного тока. Погрешность определяется чувствительностью указателя компенсации — гальванометра и точностью установки и измерения образцового напряжения. Для этой цели часто применяют цифровые вольтметры. Для измерения очень коротких импульсов разработаны более совершенные вольтметры с автокомпенсацией (рис, 7). Принцип автокомпенсации заключается в преобразовании измеряемого напряжения в компенсирующее с последующим точным измерением его значения.
Входной импульс через диод Д
заряжает конденсатор до значения , что обеспечивается малой постоянной времени цепи заряда соизмеримой с длительностью импульса (емкость конденсатора — единицы пикофарад). На конденсаторе С 2

образуется напряжение U C

2

,
которое через резистор поступает на конденсатор в качестве компенсирующего. Элементы нагрузки второго детектора и выбираются так, чтобы их постоянная времени была много большей длительности периода следования измеряемых импульсов: .
Конденсатор С 2
в интервалах между импульсами разряжается незначительно. На вход усилителя У поступает разность напряжений ; выходное напряжение усилителя детектируется и подзаряжает конденсатор С 2
. Чем больше коэффициент усиления усилителя, тем ближе значение к . Напряжение измеряется цифровым вольтметром постоянного тока ЦВ.

Преимущества автокомпенсационных вольтметров заключаются в отсутствии индикатора момента компенсации — гальванометра и источника образцового напряжения, а также в уменьшении погрешности измерения.
Пределы измерения выбираются кнопочным переключателем путем включения соответствующего резистора R
8
(рис.8) в цепь питания стрелочного прибора (микроамперметра).
Рис.8. Схема выбора пределов измерения.
Делитель 1:10 напряжения смешанного типа представлен на рис. 9:
Для расчета делителя напряжения 1:10 запишем соотношение для коэффициента преобразования:
, - комплексные сопротивления ветвей с параллельными , и , . Для того чтобы был частотно-независимым, надо чтобы выполнялось условие: , если это выполнено, то получим:
Прибор имеет четыре предела измерения амплитуды импульсов: 2, 5, 10 и 20 В.
Погрешность измерения амплитуды исследуемого напряжения определяется разрядом конденсатора за период измеряемого напряжения:
где Т
— период измеряемого сигнала; — постоянная времени цепи разряда.
Относительная погрешность измерения считая, что получаем: или с учетом разложения в ряд функции:
ограничиваясь первыми двумя членами ряда, имеем:
Из выражения следует, что погрешность тем больше, чем ниже частота измеряемого напряжения. Основная погрешность связана с частотой следования импульсов. Дополнительная связана со скважностью импульсов и их длительностью.
Используя электронную схему регистрации напряжения при помощи амплитудного преобразователя с открытым или с закрытым входом можно измерить пиковое напряжение, что позволяет измерять импульсные напряжения.
Измерение импульсных напряжений при помощи компенсационных и автокомпенсационных вольтметров позволяет достичь большей точности.

Название: Аналоговые импульсные вольтметры
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат
Добавлен 11:31:55 26 декабря 2010 Похожие работы
Просмотров: 43
Комментариев: 15
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Измерение синусоидального напряжения

относительная влажность воздуха, %,

относительная влажность воздуха, %,
Питание: напряжение, В, частотой, 50 Гц:
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Аналоговые импульсные вольтметры
Курсовая работа по теме Налоги и организация налоговой системы Республики Казахстан
Реферат: Конкуренция 12
Отравление Уксусной Кислотой Реферат
Дневник Практики Календарный План
Реферат: Предмет и методы культурологии
Курсовая работа: Международное право в вооружённых конфликтах. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Международный кредит: сущность, виды и способы осуществления
Практическое задание по теме Жизненные цели студентов
Реферат: Прогнозирование энтропии образования органических веществ. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа по теме Одиночество
Реферат На Тему Солнце - Уникальная Звезда
Как Делать Содержание В Word В Курсовой
Примеры Труда Эссе
Практические Работы По Информатике Для 6 Класса
Сочинение Горе От Ума Комедия Или Драма
Курсовая работа по теме Учет затрат и калькулирование себестоимости продукции в нефтеперерабатывающей отрасли
Курсовая Работа На Тему Малокомплектная Школа
Доклад по теме Проблемы религии в “философии жизни”
Курсовая работа по теме Процедура банкротства
Курсовая работа: Меры уголовно-процессуального принуждения в российском уголовном процессе
Курсовая работа: Грибные болезни хлебных злаков
Реферат: Влияние уровня притязаний на уровень удовлетворенности отношениями с противоположным полом
Лабораторная работа: Особливості використання Access для створення баз даних