Радиоизмерения в любительской практике, страница 3

                                               (3)

гдеR₁—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.

Измерение сопротивлений. Сопротивление резисторов и других проводников (обмоток трансформаторов, катушек и т. п.) обычно измеряют с помощью ом­метров. Схема омметра для измерения больших сопротивлений (рис. 3,а) со­стоит из последовательно соединенных источника тока Б1, измеряемого со­противления Rx, добавочного резисто­ра R1 и измерительного прибора ИП1 с регулируемым шунтом R2. Перед измерением, закоротив зажимы 1, 2, устанавливают шунтом R2 наиболь­шее отклонение стрелки прибора, со­ответствующее нулю шкалы омметра. Затем зажимы 1, 2 разъединяют и подключают к ним измеряемое сопротивление Rx. Его значение отсчитыва­ют по шкале прибора ИП1, проградуированной в единицах сопротив­ления.                           

Для измерения малых сопротив­лений предпочтительнее омметр по схеме рис. 3,б, в котором переменным резистором R1 устанавливают максимальное отклонение стрелки прибора ИП1, соответствующее оо шкалы ом- метра. После этого к зажимам 1, 2 присоединяют измеряемое сопротив­ление Rx, значение которого отсчитывают по шкале прибора, проградуированной в единицах сопротивления.

Обе схемы могут сочетаться в одном омметре путем соответствующих пе­реключений. Как правило, омметры выполняют многопредельными, для чего в их схемы вводится несколько переключаемых шунтов и добавочных резисто­ров. Шкалы омметров неравномерны, а погрешности измерения могут дости­гать 10%. Несмотря на это, их широко применяют, особенно в качестве со­ставной части комбинированных приборов—авометров (ампервольтметров).

Более точные результаты получают при измерении сопротивлений мостовым методом. Схема однопредельного измерительного моста (рис. 3,ß) содержит из­меряемое сопротивление Rx, образующее плечо измерения, градуированный пе­ременный резистор или магазин сопротивлений R1—плечо сравнения и извест­ные сопротивления постоянных резистора R2 и R3 — плечи отношения. На одну из диагоналей моста подается напряжение питания от источника Б1, а в другую включен индикатор равновесия моста—измерительный прибор ИП1 с нулем посредине шкалы.

Процесс измерения заключается ,в уравновешивании моста (установке ну­левых показаний прибора) изменением сопротивления резистора R1. Сначала производится грубое уравновешивание при замыкании кнопки Кн2, а затем точное — при замыкании кнопки Кн1. При таком порядке измерений ограничи­тельный резистор R4 предохраняет прибор ИП1 от перегрузки большими тока­ми в начальной стадии уравновешивания. После окончательного уравновешива­ния моста отсчитывают значение введенного в плечо сравнения сопротивления резистора R1 и находят значение измеряемого сопротивления по формуле