ЭЛЕКТРОНДЫҚ ВОЛЬТМЕТРЛЕР | Скачать Материал

ЭЛЕКТРОНДЫҚ ВОЛЬТМЕТРЛЕР
0.1. Қысқаша теориялық мәліметтер
Электрондық вольметрлердің негізгі сипаттамалары туралы ақпарат оның беткі жағында белгіленеді.
Вольметрлер әртүрлі сипаттары бойынша классификацияланады.
Вольтметрлер электромеханикалық (2 т. қараңыз) және
электрондық (В тобы) болып бөлінеді.
Электрондық вольтметрлер, өз кезегінде, индикация, міндеті және жиілік диапазоны бойынша бірнеше түрге бөлінеді.
Индикация түрі бойынша аналогтық және цифрлық электрондық вольтметрлер кездеседі, міндеті бойынша — үлгілік (В1), тұрақты тоқты (В2), ауыспалы синусоидалық тоқты (В3), импульстік тоқты (В4), фаза сезгіш (В5), іріктемелі (В6) және әмбебап (В7), ал жиілік диапазоны бойынша төмен жиілікті және жоғары жиікілікті болып бөлінеді.
Өлшеу жүргізу кезінде аналогтық вольтметрдің типін дұрыс таңдау аса маңызды, оны келесідей негізгі метрологиялық сипаттамаларға қарай таңдау қажет:
өлшейтін параметрлері;
кернеуді өлшеу диапазоны;
жиілік диапазоны;
келтірілген қателік;
сезгіштігі;
таңдалған шектегі шкала бөлігінің құны.
Ауыспалы синусоидалық тоқтың кернеуін өлшейтін барлық электрондық аналогтық вольметрлер екі схема бойынша жиналады:
күшейткіш — детектор (К — Д) (5.1 а сурет);
детектор — күшейткіш (Д — К) (5.1 бсурет).
К — Д схемасы бойынша жиналған фольтметрлердің сезгіштіг жоғары, бұл ондағы ауыспалы тоқтың қосымша күшейткішінің болуымен түсіндіріледі. Сондықтан бұл схема бойынша барлық микро- және аилливольтметрлер жиналады. Аталған аспаптар әмбебап емес (тек ауыспалы тоқтың кернеуін ғана өлшейді) және көпшілігінің жиілік диапазоны тар болып келеді. Міндеті бойынша олар үшінші топқа — В3 жатады.
Д — К типті вольметрлердің жиілік диапазоны кең (1ГГц-ке дейін), олар әмбебап (тұрақты және ауыспалы тоқ тізбектерінде қолданылады) және сезгіштігі төмен болып келеді.

7.1 сурет. К — Д (а) және Д — К(б) типті вольтметрлердің құрылымдық схемалары

Орындау міндеті бойынша олар жетінші топшаға — В7 жатады.
Қарастырылған вольтметрлер кіру құрылғысы, детектор, тұрақты тоқты күшейткіш (ТТК) және магниттік-электрлік жүйе (МЭЖ) индикаторынан тұрады.
Аналогтық вольтметрлердің индикатор шкаласы 10 және отыз деген екі мәнге градуирленеді және аспаптың өлшеу шектеріне еселік. Одан бөлек, мұндай вольтметрлерде децибелдардағы қосымша шкаласы бар.
0,1; 1; 10; 100 мВ және 1; 10 100 В шектерінде өлшеу жүргізген кезде нәтиже ең үлкен мәнді 10 шкаласы бойынша есептеледі. Бұл ретте шкаланың сәйкес коэффициенті ескеріледі.
0,03; 0,3; 3; 30; 300 мВ және 3; 30; 300 В шектері қолданылған кезде ең үлкен мәнді 30 шкаласы қолданылады, мұнда да шкаланың коэффициенті ескеріледі.
Мысалға, егер вольтметрмен кернеу өлшенсе шектерді ауыстырып қою тетігін 300 мВ күйіне қою кезінде, ең үлкен мәнді 30 шкаладағы индикатордың көрсеткішін коэффициентке көбейту керек.

Шектерді ауыстырып қою тетігінен бөлек өлшеу қателігін азайту үшін вольтметрдің беткі жағына оның типі мен моделіне байланысты келесідей реттеу органдары шығарылуы мүмкін:
механикалық корректор (оймакілтекті бұрауышқа сәйкес реттеуші бұрандасымен), ол индикатордың тілінің нөлге қойылуын қамтамасыз етеді (Желі тубмлері қосылғанға дейін орындалады);
индикатор тілін нөлге қоятын электрондық құрылғы (Аспап іске қосылған кзде және қысқатұйықтауыш кіру орнында орындалады). Аспапта ^0^ (0-ге қойылған) деп белгіленеді.

вольтметрдің калибровкасы (вольтметрдің жұмысқа жарамдылығын тексеру мақсатында аспап іске қосылған кезде орындалады). Аспапта ▼ (Калибр.) деп белгіленеді.
Бірқатар жағдайда берілетін және қабылданатын кернеуді (тоқты, қуатты) сандық тұрғыдан бағалау кезінде өлшеудің абсолюттік бірлігін (В, мВ) емес, салыстырмалы логарифмдік бірлік — децибелді қолданады. Сондықтан қазіргі тілді вольтметрлердің басым көпшілігінде (автономдылары да, өзге аспаптарға қосымша орналастырылғандары да — сигнал генераторлары, сызықтық емес қателіктерді өлшеу құралдары және т.б.) қарапайым шкалалардан бөлек, децибелмен өлшейтін шкала болады, ол бірқалыпты еместігімен ерекшеленеді. Және оның көмегімен вольтпен есептемей ақ бірден нәтижені алуға болады.
Осы аспаптардағы децибелмен өлшейтін шкаланың нөлі көп жағдайда 0,775 В кірмелі кернеуге сәйкес келеді. Ал егер кернеу шартты нөлдік деңгейден жоғары болса, демек ол оң, бұл деңгейден төмен болса теріс болып есептеледі.
Децибелдердің шкаласы өзге шкалалардан қарағанда қысқа және ол кернеу шкаласының нөлдік белгісінен біраз қашықтықта басталады, себебі нөль вольтқа infinityдБ сәйкес келеді.
Шектерді ауыстырып қою тетігінде белгіленген өлшеудің әр ішкі диапазоны көршілес тұрғаннан 10 дБ-ге ерекшеленеді. Бұл кернеудің 3,16 есеге өзгеркіне сәйкес келеді.
Өлшеу нәтижесін алу үшін деуибелдер шкаласынан алынған көрсеткіштерді өлшеу шектерін ауыстырып қою тетігінде белгіленген мәнмен алгебралық түрде қосылады (кернеуді есептегендегідей көбейтілмейді). Мысалға, егер шектерді ауыстырып қою құралының қолы -20 дБ-де тұрса, ал аспаптың тілі -1,5 дБ белгісінде болса, өлшеу нәтижесі төмендегідей болады: -20 + (-1,5) = -21,5 дБ.
Электрондық вольтметрлердегі децибелдер шкаласы фильтрлердің, күшейткіштердің, аттенюаторлардың кіру және шығу орындарындағы кернеудің қатынасын өлшеуге және босатуды анықтауға арналған:

мұндағыU0(B) = 0,775 В.
Бел — тым үлкен бірлік, сондықтан тәжірибеде белдің ондық бөлшегі — децибел қолданылады.

10.1. Есептерді шешу мысалдары

10.1. Мысал. 5.2, а суретте көрсетілген аспаптың толық атауын анықтау талап етіледі.

1.1 сурет. В3-38 аспабының беткі жағы (а) және индикатор шкаласы (б)

Шешімі. Жоғарыда келтірілген вольтм етрлердің классификациясына сәйкес В3-38 жазуы бұл ауыспалы тоқтың электрондық вольтметрі екенін білдіреді (38 — модельдің нөмірі).
Беткі жағының сипаты бойынша аспап аналогтық екенін анықтаймыз.
10.2. Мысал. 5.2, б суретінде көрсетілген шкала бойынша В3-38 вольтметрімен өлшенетін кернеудің диапазонын анықтау керек.

Шешімі.Аспап өлшейтін ең төменгі кернеу шектерді ауыстырып қою тетігін 1 mV күйіне қойған кезде есептеледі.
Есепті 1 мВ еселік (10 саны бар) жоғарғы шкала бойынша орындаймыз. Шкаланың коэффициенті Кш = 110 = 0,1. Осыған сәйкес, осы шкаланың бірінші цифрландырылған бөлігін — 1-ді Кш = 0,1-ге көбейту керек, яғни вольметр жол берілетін қателікпен (төлқұжатта берілген) өлшейтін ең төменгі кернеу 0,1 мВ-ке тең болады.
Өлшенетін кернеудің ең жоғарғы мәні Uномmax мәнімен сәйкес келеді, яғни 300 В-қа тең болады.
Осыған сәйкес, В3-38 вольтметрі өлшейтін кернеу диапазоны 0,1 мВ-тан 300 В-қа дейінгі аралықты құрайды.
2.1 Мысал. В3-38 аспабымен өлшенетін параметрлерді анықтау талап етіледі.
Шешімі. В3-38 жазуына сәкес бұл вольтметр ауыспалы тоқтың кернеуін өлшеуге арналған.
2.2 мысал. В3-38 вольметрінің сезгіштінін анықтау керек.
Шешімі.Сезгіштік асппатың ең кіші өлшеу шегінде — 1 мВ анықталады және оның мәні осы шектегі бөлік құнына теріс пропорциялы болып келеді, яғни шкала коэффициенті ескерілген вольтметрдің бөлік құны

Сонда оның сезгіштігі

10.5. Мысал.В3-38 вольтметрінің жиілік диапазонын анықтау керек.
Шешімі. 5.2 сурет бойынша аспаптың шектік жиілігін табамыз: ең төменгісі — 20 Гц және ең жоғарғысы — 5 МГц.
10.6. Мысал. В3-38 аспабымен жиілігі 100 кГц болатын 1,5 В кернеуді өлшеудің қателігін анықтау керек.
Шешімі. Өлшенетін кернеудің жиілігі аспаптық жиілік диапазонына кіретіндіктен, оның салыстырмалы нақты қателігі (2.4) формула бойынша есептеледі.
Аспаптың шкаласында көрсетілген салыстырмалы келтірілген қателігі (5.2, б суретке қараңыз) +-2,5 %-ға тең.
Uномөлшеу шегін 3 В тең деп таңдаймыз (себебі үлкен шектерде қателік ұлғаяды, ал төменгі шектерде индикатордлың тілі
шкалаланады).

Сонда

10.7. Мысал. 5 В кернеудің мәні қанша децибелге сәйкес келетінін анықтау керек (5.2 суретке қараңыз).
Шешімі.5 В кернеуді өлшеу үшін Uном= 10 В шегін таңдаймыз. Бұл шектерді ауыстырып қосу тетігіндегі +20 dB күйіне сәйкес келеді. Сызғышты алып, оның бір бұрышын механикалық корректорға (5.2, а суретке қараңыз), ал екіншісі вольтметрдің … жалғасы