Влияние формы кривой измеряемого напряжения на показания аналоговых электронных вольтметров

При измерении напряжения синусоидальной формы кривой большинство аналоговых электронных вольтметров, независимо от схемы измерительного преобразователя, показывают среднеквадратическое значение напряжения с погрешностью, не превышающей погрешность вольтметра.

При измерении напряжения несинусоидальной формы кривой показания вольтметра зависят от схемы входа, преобразователя и градуировки шкалы. В показания электронного вольтметра можно внести поправки только при знании вышеуказанных факторов, а также формы измеряемого напряжения и соответствующих им коэффициентов амплитуды К'_А и формы К'_ф . Рассмотрим случаи, когда на вход электронного вольтметра, шкала которого отградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, подана последовательность прямоугольных импульсов (рис. 6.13, а). Показания вольтметра в зависимости от типа преобразователя будут различны:

1) с преобразователем амплитудного значения и закрытым входом вольтметр реагирует только на амплитудное значение переменной составляющей импульсного сигнала U'_max=U _max —U₀ (рис. 6.13,6). где Uo = U _max t_и/Т — постоянная составляющая.

Показания вольтметра (с учетом коэффициента амплитуды k_a= V2 синусоидального сигнала) α = U'_max /V2 = (U_max –U₀)/V2;

2) с преобразователем амплитудного значения и открытым входом вольтметр реагирует на амплитудное значение импульсного сигнала, т. е. U_max Показания вольтметра α = U_max /V2;

3) с преобразователем средневыпрямленного значения (схема выпрямления двухполупериодная) и открытым входом вольтметр реагирует на средневыпрямленное значение

U_ср.в= U₀= U _max t_и/Т

Показания вольтметра (с учетом . коэффициента формы К_ф=1,11 синусоидального сигнала) α = U₀К_ф;

Рис. 6.13. Последовательность импульсов

4) с преобразователем среднеквадратического значения и открытым входом вольтметр реагирует на среднеквадратическое значение последовательности прямоугольных импульсов U = U _max Vt_и/Т. Показания вольтметра α =U.

При определении среднеквадратического значения сигнала в показания вольтметров для случаев 1—3 следует внести поправки. Для этого необходимо вернуться к показаниям, на которые реагирует преобразователь, и, учитывая схему входа и тип преобразователя, эти показания разделить на коэффициент амплитуды К'_А сигнала или умножить на коэффициент формы К'_ф сигнала. (Для последовательности прямоугольных импульсов К'_А= К'_ф=VT/t_и).

Для случая 1 U_max = αК_а+U₀. Тогда среднеквадратическое значение сигнала

Для случая 2 U_max = αK_A. Откуда

Для случая 3 U_о = α/К_ф, откуда

ЗАДАЧИ

6.1. Определить показания аналогового электронного вольтметра с преобразователем максимального значения, закрытым входом, проградуированным в среднеквадратических значениях синусоидального сигнала, если его включить на входе цепи (рис. 6.14), а затем на выходе. На вход (D—R) -цепи подано от генератора синусоидальное напряжение с амплитудой L/max=14,l В.

Рис. 6.14. Схема VD—R-цепи

Ответ: 10 В; 6,8 В.

6.2. Определить показания аналогового электронного вольтметра с среднеквадратичным преобразователем, открытым входом, проградуированным в среднеквадратических значениях синусоидального сигнала, если на его вход подано симметричное прямоугольное напряжение формы «Меандр» (см. рис. 9.3), максимальное значение которого 100 В.

Ответ: 100 В.

6.3. Определить входное сопротивление R_Вх электронного преобразователя максимального значения: а) с открытым (см. рис. 6.5,а); б) закрытым (см. рис. 6.5, б) входами, а также мощность Р потерь на резисторе R, если сопротивление резистора R = 50 МОм; амплитуда приложенного синусоидального напряжения U_max=100 В.

Ответ: а) R_BX=R/2=25 МОм; Р=0,2 мВт; б) R_вх=R/3 =16,6 МОм; Р=0,3 мВт.

6.4. Определить значение постоянной в единицах децибел к выбранному пределу вольтметра 10 В, если отсчет показаний будет выполняться по шкале «дБ» на пределе в 1 В.

Ответ: 20 дБ.

6.5. Чему равно среднеквадратическое значение прямоугольных импульсов, следующих с частотой следования 100 Гц, длительностью 100 мкс, если амплитуда импульса, измеренная импульсным вольтметром, равна 1 В.

Ответ: 10·10^-з В.

Вопросы к контрольной