6.4. 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 tи/Т — постоянная составляющая.
Показания вольтметра (с учетом коэффициента амплитуды ka= V2 синусоидального сигнала) α = U'max /V2 = (Umax –U0)/V2;
2) с преобразователем амплитудного значения и открытым входом вольтметр реагирует на амплитудное значение импульсного сигнала, т. е. Umax Показания вольтметра α = Umax /V2;
3) с преобразователем средневыпрямленного значения (схема выпрямления двухполупериодная) и открытым входом вольтметр реагирует на средневыпрямленное значение
Uср.в= U0= U max tи/Т
Показания вольтметра (с учетом . коэффициента формы Кф=1,11 синусоидального сигнала) α = U0Кф;
Рис.
6.13. Последовательность импульсов
4) с преобразователем среднеквадратического значения и открытым входом вольтметр реагирует на среднеквадратическое значение последовательности прямоугольных импульсов U = U max Vtи/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/tи).
Для случая 1 Umax = αКа+U0. Тогда среднеквадратическое значение сигнала
Для случая 2 Umax = αKA. Откуда
Для случая 3 Uо = α/Кф, 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 RВх 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 Umax=100 В.
Ответ: а) RBX=R/2=25 МОм; Р=0,2 мВт; б) Rвх=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.