41.Электронные аналоговые приборы

В электронных измерительных устройствах основными функциональными узлами являются усилители, преобразователи и другие электронные устройства. Наиболее широкое применение находят вольтметры, генераторы, осциллографы, частотомеры, приборы для измерения параметров схем. Все аналоговые электронные приборы разделены на 20 подгрупп, которые обозначаются прописными буквами. Каждая подгруппа состоит из нескольких видов, обозначаемых арабской цифрой. Вид может разделяться на типы. Номер типа отделяется от номера вида черточкой. Например: В2 – вольтметры постоянного тока; В3 – вольтметры переменного тока; В4 – вольтметры импульсного тока; В7 – вольтметры универсальные; Г3 – генераторы гармонических колебаний НЧ; Г4 – генераторы гармонических колебаний ВЧ; Г5 – импульсные генераторы; Е3 – измерители индуктивностей; Е6 – измерители сопротивлений; Е7 – измерители универсальные; С1 – универсальные осциллографы; С7 – осциллографы стробоскопические; Ф2 – измерители фазового сдвига; Ч3 – частотомеры электронно-счетные.

42.Электронные вольтметры.

Для электронных вольтметров характерны высокая чувств-ть при большом диапазоне измерений (например В3-42 имеет пределы измерений от 30 мкВ до 300 В); слабая зависимость показаний от частоты (В3-24 – от 20 Гц до 1 ГГц); малое потребление мощности от объекта исследования; способность выдерживать перегрузки. Классифицируют вольтметры 1.по виду (В2 ÷ В7); 2.по типу индикатора (стрелочные, цифровые); 3.по методу измерения (непосредственной оценки, нулевой); 4.по измеряемому параметру (пиковые, U, U0); 5.по диапазону (НЧ, ВЧ, СВЧ, широкодиапазонные); 6.по схеме входного устройства (с открытым и закрытым входом); 7.по элементной базе (лампы, транзисторы, микросхемы). Структурная схема стрелочных электронных вольтметров в самом общем виде состоит из входного устройства; усилителя; преобразователя; электроизмерительного прибора и узла питания. Входное устройство обычно состоит из делителей напряжения – аттенюаторов и эмиттерного повторителя. Аттенюатор изменяет пределы измерения; эмиттерный повторитель создает большое входное сопротивление. В СЭВ применяют усилители постоянного и переменного тока. Усилители постоянного тока выполняют роль усилителей мощности сигнала, достаточной для приведения в действие магнитоэлектрического прибора. Такие усилители должны иметь высокое постоянство коэффициента усиления и пренебрежимо малый дрейф нуля (изменение напряжения на выходе при заземленном входе). Часто они выполняются по мостовым схемам. Мостовые схемы усилителей имеют малый дрейф нуля; меньше других подвержены воздействию помех; сохраняют линейность характеристики в широких пределах. В микровольтметрах постоянного напряжения, где треюуется усиление весьма малых сигналов, применяют усилители с преобразованием постоянного напряжения в переменное. В них последовательно выполняется модуляция – усиление – демодуляция сигнала. Поэтому их называют усилители типа MDM или с конвертированием.

В качестве стрелочных измерительных приборов в электронных вольтметрах, как правило, применяют магнитоэлектрические микроамперметры с пределами 100: 1000 мкА. В импульсных киловольтметрах могут применяться электростатические вольтметры. Шкала приборов градуируется в вольтах, причем конечный предел измерения выбирается из ряда U=α·10n где а = 1; 1,5; 2; 3; 5 (предпочтительно 1 и 3); п – любое целое, или 0.

40.Компенсаторы.

Компенсаторы предназначены для сравнения нулевым методом двух независимых напряжений, токов или ЭДС. В общем, виде компенсационную цепь можно представить схемой рис. 12.5. Цепь содержит двухполюсник А с параметрами ЕХ и R, причем ЕХ – измеряемая величина; двухполюсник Б, на выводах которого в и г действует регулируемое в пределах от нуля до некоторого заданного значения компенсирующее напряжение UК, величина которого известна с высокой точностью;RК – внутреннее сопротивление источника UК; сравнивающее устройство СУ. В процессе измерения компенсирующее напряжение регулируется до достижения равновесия UK=EX. Это равенство устанавливается по показанию СУ. Таким образом, характерной особенностью компенсационной цепи является наличие в ней двух или более независимых источников напряжения; двух ветвей, ток которых при равновесии равен нулю. Компенсационные цепи на переменном токе должны содержать источники напряжения со строго одинаковыми частотами. Только в этом случае возможно уравновешивание схемы.

39.Мосты переменного тока.

Мосты переменного тока широко применяются для измерения емкости, угла потерь, индуктивности и добротности. При измерении емкости следует учитывать, что реальный конденсатор обычно обладает потерями, которые учитываются в схеме замещения сопротивлением R , причем tgδ=ωRC Схема моста для измерения емкости конденсаторов с малыми потерями приведена на рис.Комплексные сопротивления плеч схемы равны:Z1=Rx+1/jωCx; Z2=R2; Z3=R3+1/jωC3; Z4=R4.Условие равновесия этого моста имеет вид (Rx+1/jωCx)R4=R2(R3+1/jωC3) Отсюда получаем искомые величины Cx=C3R4/R2; Rx=R3R2/R4.Угол потерь tgδ=ωCxRx=ωC3R3. Порядок измерения следующий.Установив R3 = 0, изменяют отношение R4/R2 до получения минимального показания нуль – индикатора. Регулировкой R3 добиваются дальнейшего уменьшения показаний. Затем, вновь изменяют R4/R2 и так до получения равновесия.Для измерения емкости конденсатора с большими потерями применяют мост с параллельным включением С3 и R3. Для измерения индуктивности LХ можно применить схему 1. В этой схеме LXRX означает последовательное включение активного сопротивления измеряемой катушки RХ и идеальной индуктивности LХ (схема замещения). L3R3 – параметры образцовой катушки. Для такого включения Lx=L3R2/R4; Rx=(R3+R)R2/R4.

38.Мосты постоянного тока.

Применяются для измерения сопротивлений. При изменении средних сопротивлений (10: 106 Ом) применяют одинарные мосты по схеме рис. 12.1. После уравновешивания моста результат измерения определяют по (12.6). В широкодиапазонных одинарных мостах плечо R3 изготавливают в виде многодекадного магазина сопротивлений. Плечи отношений (R2,R4) выполняют в виде штепсельных магазинов сопротивлений, которые могут иметь значения 10, 100, 1000, 10000 Ом. Нижний предел измерений ограничивается влиянием сопротивлений, контактов и соединительных проводов. Верхний предел – влиянием сопротивления изоляции. Чтобы уменьшить влияние сопротивления проводов и контактов, при измерении сопротивлений меньше 10 Ом, применяют схему с четырьмя зажимами подключения объекта. Тем не менее, погрешности измерения малых сопротивлений могут быть большими из-за низкой чувствительности моста. Этих недостатков лишены двойные мосты. Двойные мосты применяют для измерения сопротивлений в диапазоне от 10-8 до 100 Ом. Схема двойного моста приведена на рис. Измеряемое сопротивление RХ включается последовательно с образцовым R0. Образцовое сопротивление выбирают одного порядка с RХ. Сопротивление проводников, соединяющих RХ и R0, обозначено R. Чтобы уменьшить влияние R на результат измерений, проводник выполняют предельно коротким, с большим сечением. В общем случае: Rx=R1·R0/R2+(R1· R4/R2-R3) R/(R+R3+R4).Чтобы исключить R, принимают R1=R3; R2=R4.Тогда Rx=R1· R0/R2, т.е. мост превращается в 4-х плечий.Уравновешивается мост регулировкой R1, который выполняется в виде многодекадного магазина сопротивлений. Для соблюдения условия R1=R3 последнее выполняют идентичным R1 и с общей ручкой управления. Выбор нужного предела производится изменением R2 одновременно с R4. Отечественная промышленность выпускает ряд типов мостов (Р-39, Р-329, Р-3009). Их схема с помощью простых переключений преобразуется из одинарного моста в двойной. Так, диапазон измеряемых сопротивлений мостами Р-39 и Р-3009 от 10-8 до 1010 Ом. Точность измерений по схеме двойного моста 0,02% (102:10-4) Ом, а по схеме одинарного моста 0,1:1%.