Измерение напряжения.

Для измерения напряжения на участке цепи слу­жат присоединяемые параллельно ему милливольтметры, вольтметры или киловольтметры. Во избежание изменения режима цепи ответвляющийся в вольт­метр ток должен быть малым, т. е. сопротивление вольтметра должно быть велико по сравнению с сопротивлением участка цепи, к которому он присоеди­нен. Это требование выполняется, если вольтметр состоит из микроампермет­ра ИП1 (рис. 2,а) со шкалой, проградуированной в единицах напряжения, и включенного последовательно с ним добавочного резистора R1. Его сопротивление рассчитывается по формуле

(3)

где R₁—сопротивление добавочного резистора; U—верхний предел измеряе­мого напряжения; I_и—ток полного отклонения измерительного прибора ИП1;R_И—его внутреннее сопротивление.

В радиолюбительской аппаратуре обычно используют непроволочные до­бавочные резисторы, особенно на высоковольтных пределах измерения. При выборе резисторов необходимо учитывать рассеиваемую на них мощность, а также приложенное к ним напряжение, которые не должны превышать макси­мально допустимых значений. Поэтому на высоковольтных пределах часто при­ходится соединять последовательно несколько резисторов.

Рис. 2. Измерение напряжения:

а — с добавочным резистором; б — с переключением добавочных резисторов; в —с усилите­лем тока; г—переменного напряжения с выпрямителем по однополупериодной схеме; д— то же, по мостовой схеме; е — с детекторной головкой-пробником и усилителем тока

Многопредельный вольтметр (рис. 2,б) содержит несколько добавочных резисторов, присоединяемых к прибору ИП1 переключателем пределов измере­ния В1. В практических конструкциях он часто заменяется несколькими гнез­дами.

Для уменьшения погрешности измерения сопротивление вольтметра долж­но быть, по крайней мере, в 20—50 раз больше сопротивления участка цепи, на котором измеряется напряжение. В большинстве случаев вольтметры харак­теризуют входным сопротивлением, которое рассчитывают на 1 В шкалы и выражают в килоомах на вольт (кОм/В). Это позволяет сопостав­лять входные сопротивления вольтметров, имеющих различные пределы измере­ния. Входное сопротивление вольтметров по схемам рис. 2,а и б равно

Rвх=1/I_и. (4)

Повысить его можно применением измерительного прибора с малым током пол­ного отклонения I_и, что не всегда возможно, или введением усилителя тока (электронный вольтметр). Вольтметр с усилителем (рис. 2,в) нагружает объ­ект измерения входным током усилителя Iвх<<Iи, благодаря чему входное со­противление значительно возрастает.

Для измерения переменного напряжения его предварительно выпрямляют с помощью полупроводниковых диодов, а затем подают на измерительный прибор ИП1 (рис. 2,г). Добавочный резистор вольтметра рассчитывают по формуле

(5)

где R1 — сопротивление добавочного резистора; U — верхний предел измеряе­мого переменного напряжения; I_и—ток полного отклонения измерительного прибора ИП1; R_И — его внутреннее сопротивление. В вольтметре с выпрями­тельным мостом (рис. 2,д) сопротивление добавочного резистора

(6)

Формулы (5) и (6) приближенные, поэтому сопротивления добавочных резисто­ров окончательно подбирают при налаживании вольтметров. Шкалы перемен­ных напряжений неравномерны.

Полупроводниковые выпрямители удовлетворительно работают при пере­менных напряжениях, превышающих несколько десятых долей вольта. Поэтому для измерения малых переменных напряжений применяется их усиление, в ре­зультате чего существенно возрастает чувствительность, а также входное со­противление вольтметра (милливольтметра).

Для измерения высокочастотных напряжений электронный вольтметр или милливольтметр снабжается выносной головкой-пробником, обычно собранной по схеме диодного детектора с закрытым входом (рис. 2,е). Благодаря малой входной емкости детектора, присоединяемого непосредственно к объекту изме­рения, уменьшается влияние пробника на объект, в частности, расстройка его резонансных цепей.