Аналоговые импульсные вольтметры

Основные характеристики В4-2В4-3В4-4В4-9АИзмерение видеоимпульсов Диапазон измерений, В 3-1500,0003-13-1501-20С делителем до, В 500100-200Пределы измерений, В 15; 50; 1500,003; 0,01; 0,03; 0,1;

Аналоговые импульсные вольтметры

Информация

Физика

Другие материалы по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

1. Назначение прибора

 

Импульсные вольтметры предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.

Вольтметры импульсного тока предназначены для измерения амплитуды видеоимпульсов любой полярности в широком диапазоне длительностей и частот следования, а также для измерения амплитуды радиоимпульсов и синусоидальных сигналов.

Высокоточные импульсные вольтметры используются для поверки и аттестации радиоизмерительной аппаратуры.

Основная трудность измерения амплитуды импульсных сигналов вызвана многообразием форм импульсов с широким диапазоном изменения временных характеристик - длительности импульса и скважности, влияющих на показания ИВ. При этом форма импульсов, временные параметры и их статистические характеристики не всегда известны оператору, поэтому невозможно внести соответствующую поправку в результат измерения.

Измерение амплитуды одиночных импульсов связано с дополнительными трудностями. Если при работе с периодическим сигналом имеется возможность накопить информацию об измеряемой величине многократным воздействием сигнала на измерительное устройств, то при работе с одиночными импульсами энергия, необходимая для измерения, поступает в измерительное устройство только в момент существования импульса.

Вольтметры импульсного тока по способу индикации измерения подразделяются на вольтметры импульсные стрелочные, у которых отсчет результатов измерения производится по стрелочному прибору, и вольтметры импульсные цифровые, у которых отсчет результатов измерения производится по цифровому табло с арабскими цифрами и указателю полярности измеряемого импульса.

Импульсные вольтметры градуируются в амплитудных значениях измеряемых импульсов.

 

2.Технические и метрологические характеристики

 

В нормативно-технической документации для импульсных вольтметров указывается диапазон допустимых значений длительности импульсов (или их частота) и скважность, при которых погрешности вольтметров находятся в пределах нормированных значений. Так, импульсный вольтметр В4-9А имеет верхние пределы измерений 2,5, 10, 20 В и основную погрешность ±(2,5-4,0) % при частоте следования импульсов 1 Гц - 300 МГц и скважности от 2 до 3∙108.

Характеристики некоторых электронных импульсных вольтметров, которые удалось найти, приведены в табл. 1.

 

Таблица 1

Основные характеристики В4-2В4-3В4-4В4-9АИзмерение видеоимпульсов Диапазон измерений, В 3-1500,0003-13-1501-20С делителем до, В 500100-200Пределы измерений, В 15; 50; 1500,003; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 115; 50; 1502,5; 10; 20Основная погрешность измерения, % ± (4-6)± (4-6)± (4-6)± (2,5-4)Длительность импульсов, мкс 0,1-3001-2000.01- 200Более 0,001Длительность фронта импульсов, нс ----Частота следования импульсов, кГц -0,05-100,02-100,001-Скважность 50-25002-5000Более 22-Входное сопротивление, МОм, 0,2-201575 Ом; 0,5с шунтирующей емкостью, пФ 14112,5-83Время установления показаний, с 10--10Измерение радиоимпульсов Диапазон измерений, В --10-1501-20Пределы измерений, В --50-1502;5;10;20 Частота заполнения, МГц --До 300До 300Основная погрешность измерения, % --± (4-6)± (4-10)Измерение синусоидального напряжения Диапазон измерений, В -0,0003-1-1-20Пределы измерений, В -0,003; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 1-2; 5; 10; 20Диапазон частот -30 Гц- 500 кГц-20 Гц - 300 МГцОсновная погрешность измерения, %-± (4-10)-± (4-Ю)пределы температур, °С относительная влажность воздуха, %, 80909095при температуре, °С 20252530Питание: напряжение, В, частотой, Гц: 50 220220220220Потребляемая мощность, ВА 3010014025Габаритные размеры, мм310x320x200328x250x211285х280х390320х290х220Масса, кг79157.5Основные характеристикиВ4-11B4-I2В4-14В4-16Измерение видеоимпульсов Диапазон измерений, В 1-1500,001-1 1000,01-1 1000,02-2 20с делителем до, В Пределы измерений, В 1-15; 10-1500,003; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 10,03; 0,1; 0,3; 10,1; 0,2; 0,5; 1; 2Основная погрешность измерения, %± (0,2- 1,7)± (4-6)± (4-10)±2±-10 мВ Длительность импульсов, мкс0,01-250,1-3000,003-100-Длительность фронта импульсов, нс-Более 150,5-100Более 1Частота следования импульсов, кГцБолее 0,020,05-1000,025-Более 0,1СкважностьБолее 2Более 5-Входное сопротивление, МОм, 33 кОм/В10,0030,001С шунтирующей емкостью, пФ 1,51012-Время установления показаний, с 86105Измерение радиоимпульсов Диапазон измерений, В1-150-0,01-100-Пределы измерений, В 15-150-0,03; 0,1; 0,3; 1; 3; 10; 30; 100-Частота заполнения, МГцДо 1000-До 100-Основная погрешность измерения, % ±(1-12)-± (4-10) ±(1-2) мВ-Измерение синусоидального напряжения Диапазон измерений, В1,5-1500,001-10,01-100-Пределы измерений, В 15-1500,003; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 10,03; 0,1; 0,3; 1; 3; 10; 30; 100-Диапазон частот20 Гц- 1000 Мгц0,5 Гц- 5 МГц До 100 МГц-Основная погрешность измерения, % ± (0,2-12)± (4-6)± (4-10)±2 мВ-Пределы температур, 0С - 30 +50-30 - +50+ 5+40+ 10+35относительная влажность воздуха, %,80989580При температуре, 0С 20353020Питание: напряжение, В, частотой, 50 Гц: 220220220220Потребляемая мощность, В- А 100201525Габаритные размеры, мм630х350х340242x162x253360x160х260366x160x260Масса, кг3081010

3-4. Структурная схема аналогового электронного импульсного вольтметра, принцип работы импульсного вольтметра

 

Электронный вольтметр переменного напряжения состоит из преобразователя переменного напряжения в постоянное, усилителя и магнитоэлектрического индикатора. Часто на входе вольтметра устанавливается калиброванный делитель напряжения, с помощью которого увеличивается верхний предел измеряемого напряжения. В зависимости от вида преобразования показание вольтметра может быть пропорционально амплитудному (пиковому), средневыпрямленному или среднеквадратическому значению измеряемого напряжения. Однако, шкалу импульсных вольтметров градуируют в амплитудных значениях, а шкалу любого другого электронного вольтметра градуируют в среднеквадратических (действующих) значениях напряжения синусоидальной формы.

Импульсные вольтметры. При измерении напряжения импульсной формы требуется определить высоту импульсов, т. е. значение . Для этой цели применяют электронные вольтметры с амплитудным преобразователем с открытым входом (см. рис. 2).

Результат измерения содержит погрешность, возникающую в связи с неполным зарядом конденсатора в течение длительности импульса и значительным разрядом конденсатора в интервале между импульсами . Абсолютная погрешность , относительная - . Погрешность тем больше, чем больше скважность.

Вольтметр амплитудного (пикового) значения (рис. 1) состоит из амплитудного преобразователя ЛПр, усилителя постоянного тока УПТ и магнитоэлектрического индикатора, градуированного в вольтах. На входе вольтметра иногда предусматривается делитель напряжения ДН.

Амплитудный преобразователь выполняют по схеме с открытым или закрытым входом.

Амплитудный преобразователь с открытым входом (рис. 2, а) представляет собой последовательное соединение диода Д с параллельно соединенными резистором R и конденсатором С. Если к зажимам I-2 приложено напряжение от источника с внутренним сопротивлением , то конденсатор через диод заряжается до некоторого значения , которое приложено к электродам диода так, что он большую часть периода закрыт, т. е. работает в режиме отсечки (рис. 2, б). В течение каждого периода диод открывается на некоторый промежуток времени , когда , и конденсатор подзаряжается импульсом тока до напряжения ; постоянная времени заряда , где - сопротивление открытого диода. Затем диод закрывается и конденсатор разряжается через резистор R в течение интервала ; постоянная времени разряда .

Постоянные времени должны отвечать следующим условиям: и , где , и - границы частотного диапазона вольтметра. Очевидно, что и .

Результатом амплитудного преобразования является среднее значение слабопульсирующего напряжения , которое в отличие от Um называют пиковым значением :

 

,(1)

 

где - угол отсечки тока диода. Он равен:

 

(2)

где

 

(3)

 

- сопротивление нагрузки преобразователя с учетом входного сопротивления усилителя постоянного тока .

Для оценки Um и по формуле (1) подставим в (2) и (3) практические значения сопротивлений; R=80 МОм, , ; сопротивлением пренебрегаем; находим , и . Таким образом, .

Напряжение поступает на вход усилителя постоянного тока, входное сопротивление которого большое, а выходное - малое. УПТ служит для согласования выходного сопротивления преобразователя с сопротивлением индикатора и для повышения чувствительности вольтметра.

Амплитудный преобразователь с закрытым входом (рис. 3) представляет собой последовательное соединение конденсатора постоянной емкости С с параллельно соединенными диодом Д и резистором R. Процесс преобразования переменного напряжения в постоянное аналогичен рассмотренному выше, с тем отличием, что на зажимах 3-4 имеются значительные пульсации напряжения, для сглаживания, которых предусмотрен фильтр .

Процессы преобразования пульсирующего напряжения преобразователем с открытым и закрытым входом различны и зависят от полярности подключения к входным зажимам 1-2 постоянной составляющей пульсирующего напряжения. Если на вход амплитудного преобразователя с открытым входом включено пульсирующее напряжение так, что «+» постоянной составляющей п

Похожие работы

1 2 >