Корганова, лекции

при взаимодействии которой с рамками “В” возникает дополнительный вращающий момент, компенсирующий момент трения.

Для защиты от внешних магнитных полей механизм счетчика должен быть экранирован. Класс точности, порог чувствительности

– те же, что для индукционного счетчика.

Магнитоэлектрические счетчики количеств электричества

Внутри полного алюминиевого диска «A» помещаются обмотка «B», состоящая из трех плоских катушек, концы которых подведены к трем коллекторным пластинам «C», к которым прижаты щетки «Д» Диск вращается между полюсами постоянного магнита и его вращение передается через червячную передачу счетному механизму. Счетчик включается в цепь, как амперметр.

Если бы была одна катушка, то она повернулась бы так, чтобы ее магнитное поле совпало с полем постоянного магнита. В этом положении вращающий момент был равен 0. Наличие трех катушек создает условие непрерывного вращения подвижной части.

	мвр kM ФI0	kM	ФI	r
				r r0

k м - коэффициент пропорциональности, зависящей от размеров и числа обмоток, а также от числа витков в них. r0 - сопротивление

101

якоря счетчика Противодействующий момент создается током в диске при движении его в поле постоянного магнита и равен

мпр kпрФ2

d

,

d

- скорость вращения якоря

dt

dt

мвр мпр

kM ФI

r

kврФ2

d

r0

r

dt

В этом режиме установится постоянная скорость вращения

якоря

d

kM Ф

r

I

kI I

dt

k

Ф2

r r

пр

0

где k

k

r

const ;

t2

d

dt

t2

Idt

;

t2

k

Q

I

k Ф r

r

dt

kI

I

пр 0

t

t

t

1

1

1

Q-количество

электричества

прошедшее

через счетчик за время

t2 t1

t2

2 N

t1

N- полное число оборотов диска за время t2 t1

N 2kI Q kQ

k – число оборотов якоря на единицу количества электричества – передаточное число, 1k - постоянная счетчика. Применяются

счетчики для учета количества электричества при заряде – разряде мощных аккумуляторных батарей.

Приборы для измерения параметров электрических цепей. Магнитоэлектрические омметры.

Строится на основе магнитоэлектрического измерительного механизма обычного типа по одной из следующих двух блок схем.

rp I p					rp		I p
	Ω					Ω					rх
U=const					U=const
				rх				rg

	0 I		0		u
		p			rх
	W		W rp

102

	Если	rх rp	, то		0	u	. Если u const,	то f (rх )	и шкала 1-
				W rх

ой схемы может быть отградуирована в Омах, причем шкала будет обратная, то есть «О» находится на шкале справа, а ∞- слева. Во второй схеме

rх

0

rp rх

0

r

u

u

х

rp rх

r r r r

W

rд

W r r

p х

p д д х

rp rх

если rх rр , и	к r д , то
		0	u			rх
		W		r	p	r
						д

Если u=const, то f (rх ) и шкала 2 – ой схемы будет прямая и м.б. отградуирована в единицах rх

Постоянное напряжение и в первом, и во втором случае создается сухой батареей, встроенной в прибор.

Недостаток приборов – зависимость показаний от напряжения питания. Это исключает возможность их применение в схемах автоматики.

Магнитоэлектрические омметры на основе логометра

В логометрах рабочий воздушный зазор, где вращаются две жестко связанные между собой рамки, делают неравномерным, чтобы вести зависимость момента от угла поворота.

					Rp2
				Rp2 I1					I2
							rg1
u										rg2

rх

I1			u		; I 2			u		;
		rд1	rp1 rх				rp 2
								rд2
м1 k1 I1 f1 k1						u			f1 ;
					rд1 rр1 rх

103

	м2 k2 I 2	f2	k2		u	f2	;
				rд2	rp 2

При равновесии м1 м2

k1

u

f1 k2

u

f2

r

p1

r

r

r

r

д1

х

д2

p 2

F

f1

k2u rp1 rд1 rх

F rх

f2

rд2 rp 2 k1u

Причем зависимость от напряжения питания устранена. Конструктивно омметры с логометрами выполняются весьма разнообразно в зависимости от требуемого предела измерения, назначения (щитовой, переносной ). Например, в переносном мегомметре для измерения больших сопротивлений (до сотен мегом) напряжение создается генератором, ротор которого вращается рукой оператора со скоростью 90 – 120об/мин.

Электронные мегомметры и тераомметры

Эти приборы состоят из входного делителя напряжения, электронного вольтметра постоянного тока и блока питания. Строятся они по двум схемам.

В первой схеме ЭВ измеряет

uх u0

Rх

1

R

х

R

0

R0

u0

u0

Rх

u х

R0

эв

эв

Rх

Если u0 const и R0

const , то uх

f (Rх ) . Шкала нелинейная.

Если u0 равно номинальному напряжению вольтметра, то прибор может измерить Rх от 0 до ∞.

При Rх 0 uх 0 в соответствии с (1), а при Rх = ∞ uх=uи, Т.е. шкала прибора прямая: 0 – слева, ∞ - справа. Если u0 >> величины

номинального напряжения вольтметра, то омметр имеет конечные пределы, причём R0 100 1000 Rx .

В этом случае шкала будет линейной. Это условие выполняется в омметрах малого сопротивления.

104

Для второй схемы:

	U x	U 0		R0			(2)
			R R		x
		0
Если u0 const	и R0	const		то uх			f (Rх ) , шкала обратная. “0”
на шкале справа, а	∞ - слева, если u0 = uном вольтметра. Если u0 >>

номинального напряжения вольтметра, то прибор имеет конечные пределы, но при Rх x R0 в 100 1000 раз . Это условие выполняется

в вольтметрах большого сопротивления.

Электронные приборы для измерения «С» и «L»

Основными методами измерения "C” и “L” являются метод амперметра и вольтметра, мостовой и резонансных. "C” и “L” можно измерить приборами для измерения добротности Q – метрами.

Измерения "C” и “L” по току и напряжению сводится к измерению одной величины, в то время, как другая поддерживается неизменной. Этот метод даёт малую точность особенно на высоких частотах. Поэтому там, где погрешность не должна превышать 1 % используется мостовой и резонансный метод.

Приборы, основанные на мостовых методах.

Такие приборы используются в основном на низких частотах. R и L измеряют ИИН – 3, ИИН – 3М, Е7 - 1А, "C” измеряют ИЕН – 2М, ИЕН – 3.

Имеются универсальные мосты для измерения R, L, и C типа УМ – 2, Е 12 – 2 (УМ-3).

Блоки электроники, используемые в них – это генераторы синусоидального напряжения и усилители, повышающие чувствительность индикатора нуля. Частота питания от 50-100гц до нескольких КГц.

Приборы резонансного типа. Применяются на высоких частотах.

	L0
Г	cx
	С
	ук

Генератор «Г» конденсатором «С» настраивается в резонанс с собственной частотой контура L0 - cx (или C0 Lx ), тогда

	cx		1	или Lx	1		,
			2 L		2 c	0
			0

105

т.е. каждому значению cx Lx соответствует определённая

резонансная частота, шкала «С» может быть отградуирована в единицах cx Lx , если L0 C0 =const.

Можно пользоваться методом замещения. Тогда точность

работы	значительно повысится, «Г» настраивают на резонансную
частоту	f0 контура, состоящего из L0 и Cx . Затем, вместо Cx ставят

образцовый конденсатор переменной ёмкости. И изменением его ёмкости до необходимой величины контур настраивают в резонанс. В этом случае Cx C0 . И влияние паразитных элементов контура и

ёмкости монтажа полностью исключается. Значения Сx отсчитываются по шкале C0 .

При измерении малых емкостей, когда велико влияние паразитных емкостей.

	Cx
Г	C0
	ук

Метод замещения видоизменяется: сначала cx включается в схему, изменением C0 генератор настраивают в резонанс с контуром

L C0 . Это значит C0			. Затем включают		cx и вновь изменяют
	C0 max
C0 до наступления	резонанса. Отсчитывают				новое значение
						C0 .
Тогда
			Cx C0 max	C0
				С0

Г	L0
		Сx	ук

Если ёмкость сравнительно велика, то колебательный

контур настраивают в резонанс	дважды: один раз при
	и Cx . А второй раз – при L,
последовательном соединении L, C0 C0
C0 C0 .

106

Так как общая ёмкость в том и другом случае одинаковы, то:

	C0Cx
				C0 .
		Cx
	C0
отсюда:
	Cx		C0C0				.
			C0		C0

Получили распространение измерители L и C типа Е12 – 1 (ИИ ЕВ – 1), позволяющие измерить индуктивность от 0,05 мкГн до 100мгн и ёмкости от 1пФ до 5000пФ.

Измерение L производится на частотах 11 Кгц-1,55Мгц, а ёмкостей – на частотах 300-700Кгц.

Электронные Q-метры

Для измерения добротности контуров, для измерения C и L можно пользоваться специальными приборами, называемыми куметрами. Основной частью Q-метра является резонансный контур

с	последовательным		питанием,	состоящий	из
сменной катушки		индуктивноcти «L» и		градуированной	по

ёмкости конденсатора c1 . Связь контура с широкодиапазонным генератором осуществляется через малое сопротивление связи r0 .

	А
			1 L RL 2
				3	эV
				cx c1
Г	r0	U0	rx
				4

Ток, протекающий через r0 , измеряется термоэлектрическим

амперметром А.

Т. к. rx – сопротивление контура >> r0 , можно считать, что «А»

фиксирует только ток через r0	( r0	0,04 ом) и шкала «А» может
быть отградуирована в единицах		напряжения, если		r0	будет
оставаться постоянным в широком диапазоне частот.
Добротность катушек измеряют так:
К «1-2» присоединяют	катушку		с параметрами		Lx , Rx .

Сопротивление между «3-4» - . Устанавливают желаемую частоту колебаний «Г», и измерением ёмкости C1 настраивают контур в резонанс. В этом случае:

107

1

L

; I

U 0

;

U

I

1

I

L

U

Lx

U

Lx U

Q

C

r R

C

0 r R

x

pes

c1

pes

pes

x

0

R

0

x

1

0

x

1

0

x

x

U

U

Q ;

Q

U c1

.

c1

0

x

1

U 0

Если U0 const, то шкала эV может быть отградуирована в

единицах добротности.

При необходимости измерения индуктивности этот метод сводится к резонансному. Устанавливают определённую частоту «Г» в зависимости от предполагаемой величины Lx , изменением C1

настраивают контур в резонанс. В этом случае:

1		Lx	;	Lx	1	,
	C				2C
1					1
т.е. шкала C1 градуируется в единицах					Lx .

Добротность конденсатора измеряют следующим образом: сначала к «1-2» присоединят определённую «L», «3-4» – разомкнуты.

Изменением « C1 » настраивают контур в резонанс. Измеряют Q1 . Затем к «3-4» подключат « Cx , rx » и вновь настраивают контур в

	резонанс изменением C1		при первом резонансе до значения C2 при
	втором резонансе. Измеряют Q2 .
	C1 Cx C2 ; Q1	C1	(для параллельн ой схемы замещения).
		gk

g k – суммарная проводимость контура.

Q2

C1

,

gk qx

Откуда:

q

C1

Q1 Q2

, а C

C C

x

x

2

Q1

Q2

1

Тогда:

C1 C2 Q1 Q2

Q

Cx

.

x

qx

C1 Q1 Q2

показывает, как можно с помощью этой схемы измерить ёмкость.

Куметр позволяет определить добротность контура. Для этого к «1-2» присоединяют катушку испытуемого контура, к «3-4» присоединяют конденсатор испытуемого контура, C1 - выводят. Изменением частоты питания контура с помощью генератора добиваются резонанса, по шкале вольтметра отсчитывают добротность Q, т.к. в момент резонанса:

108

Q			U c		U L	.
	k
		U 0			U 0

Осциллографы. Светолучевые осциллографы.

Достоинства светолучевых осциллографов (многоканальность, высокое качество осциллограмм и др.) дают основание считать их одним из основных средств аналоговой регистрации динамических

процессов в звуковом диапазоне частот
(0-15000гц).
Принцип			действия	осциллографов					основан		на
фотографической			записи	показаний				осциллографического
гальванометра.
2			3
1					1		–	осциллографический
					гальванометр (ОГ)
				4	2,7 – оптические устройства,
					3	– осветитель,
					4	– экран,
					5	–	зеркальный барабан,
				5	6		–	светочувствительная
					плёнка.
7										Оптическое
					устройство					создаёт,
6					направляет				и	фокусирует
					световой				луч,	который
					падает,				на	зеркало
отразившись, проходит детали оптической								системы,		падает	на

фотоплёнку.

Поворот зеркала вызывает перемещение луча поперёк плёнки, а ленто протяженный механизм движет её с определённой скоростью.

В результате на плёнке отразится изменение измеренной

величины во времени.
Для визуального наблюдения записываемой	кривой служит

матовый сферический экран и многогранный зеркальный вращающийся барабан, отражаясь от граней которого луч периодически пробегает по экрану, обеспечивая тем самым развёртку кривой во времени. Регулируя скорость вращения барабана, можно добиться неподвижного изображения исследуемой кривой. Для этого период развёртки, т. е. время поворота барабана, в течении которого одна грань проведёт луч по экрану, а другая займёт исходное положение предыдущей, было равно периоду

109

наблюдаемой кривой или было больше него в целое число раз. В противном случае изображение будет перемещаться по экрану.

На плёнку наносится также масштаб времени с помощью отметчика времени ОГ, создающего колебания с частотой 500 Гц, либо применяется оптико-механический отметчик времени минующего типа, который периодически пропускает на носитель полосу света.

В светолучевом осциллографе регистрация производится обычным световым или ультрафиолетовым лучом на специальном фоточувствительном носителе, не имеющим диаграммной сетки. Носителем информации являются фотопленка и две фотобумаги (обычная – при регистрации световым лучом и ультрафиолетовым лучом), которые отличаются по чувствительности и способу обработки.

При регистрации на УФ носителе изображение проявляется через минуту при дневном свете. В настоящее время разработаны подвижные системы ОГ с 0 =25кц.

Электронные осциллографы

Электронный осциллограф – это прибор для визуального наблюдения и регистрации разнообразных электрических сигналов, а также для измерения разнообразных параметров сигналов, определяющих их форму, временные, частотно-фазовые соотношения.

Классификация ЭО и их структур

Существует несколько классификационных признаков.

1.По количеству одновременно исследуемых сигнал – для исследования одного сигнала и нескольких.

2.По ширине полосы пропускания.

3.По характеру исследуемого сигнала – для наблюдения непрерывных сигналов, импульсных многократных и импульсных однократных.

4.По точности воспроизведения формы сигнала, точности измерения временных интервалов и амплитуд: на ЭО 1, 2, 3, 4 классов.

Несмотря на многообразие существующих типа ЭО, их обобщённые структурные схемы можно свести к двум типам, взяв за основу классификацию по характеру исследуемого сигнала – для наблюдения непрерывных сигналов и импульсов.

Впервом случае схема имеет следующий вид. Её основным элементом служит электронно – лучевая трубка, во второю вмонтированы электронная пушка и отклоняющие пластины.

110