Схема
работает следующим образом. При включении питания вольтметра сразу начинает
работать генератор импульсов ГИ, но на ключ SW с блока
управления БУ поступает запрещающий сигнал и импульсы от генератора ГИ к
счетчику импульсов СИ не поступают.
Также
блок управления запрещает работу генератора пилообразного напряжения ГПН. При
нажатии оператором кнопки "Пуск", блок управления сбрасывает счетчик
импульсов СИ в нулевое состояние, открывает ключ SW
– импульсы от генератора импульсов ГИ проходят на счетчик СИ и одновременно с
этим запускается генератор пилообразного напряжения ГПН. Все это отображено на
временных диаграммах на рисунке 9,б в момент времени t1. Это будет продолжаться до тех пор, пока
пилообразное напряжение не станет равным измеряемому . Эти два напряжения подаются на
входы устройства сравнения УС и в момент их равенства, на выходе устройства
сравнения появится импульс, который поступит на блок управления БУ. Восприняв
этот сигнал, блок управления закроет ключ SW и вернет
генератор пилообразного напряжения в исходное состояние – его на выходе
напряжение будет равно нулю. После этого блок управления вырабатывает команду,
разрешающую индикацию числа N,
записанного в счетчике СИ, на цифровом отсчетном устройстве ЦОУ. Число N будет пропорционально интервалу времени
, в течение
которого нарастало пилообразное напряжение (рис.9,б), а интервал времени
, в свою
очередь, будет пропорционален значению измеряемого напряжения. Из временных
диаграмм четко видно, что с увеличением значения
будет расти время, в течение
которого пилообразное напряжение достигнет
.Таким образом
, где
k – коэффициент пропорциональный углу
наклона пилообразного напряжения.
Количество
импульсов, которое поступит на счетчик, будет пропорционально времени
, в течение
которого открыт ключ SW, и частоте
, с которой
работает генератор импульсов ГИ.
.
Частота
должна быть
стабильной и иметь строго определенное значение для данного прибора, поэтому,
можно записать
.
Из этого выражения видно, что число N, индицируемое на ЦОУ, пропорционально (равно)
измеряемому напряжению .
Анализируя временные диаграммы (рис.9,б), мы видим, что значение
определяется
в момент равенства
и
линейно возрастающего напряжения
,
т. е. в момент времени
.
Следовательно, вольтметры время-импульсного типа измеряют мгновенные значения
напряжения. Если в измеряемой цепи наряду с исследуемым сигналом присутствует
помеха (а в реальных цепях она присутствует всегда, только иногда она большая,
а иногда незначительна), то и на момент встречи
и
будет влиять также и помеха.
Следовательно, при каждом новом измерении неизменного значения
, интервал
будет
разный, и показания вольтметра будут несколько отличаться друг от друга.
Поэтому
можно сделать вывод о том, что вольтметры мгновенных значений неустойчивы
к влиянию помех и не могут обеспечить высокую чувствительность при измерениях. Для
повышения помехоустойчивости вольтметров мгновенных значений, на входе прибора
включают фильтры нижних частот, однако при применении фильтров снижается
быстродействие вольтметра и его точность.
Для
измерений в условиях помех применяют интегрирующие вольтметры.
5.2. Интегрирующие вольтметры
Наиболее прогрессивным способом защиты от помех при измерениях является применение интегрирующих вольтметров. Идея защиты состоит в том, что интеграл от синусоидальной помехи за время, равное или кратное его периоду, равен нулю:
, если
, где k=1,2,3…;
.
Пусть
ко входу устройства (рис.10,а), содержащего идеальный ключ SW, замыкаемый в момент времени
и
размыкаемый в момент
,
и идеальный интегратор INT, приложено
напряжение
.
Рис.10
Защита от помех нормального вида методом интегрирования:
а)–схема
с ключом SW и интегратором INT
б)
входной сигнал
Тогда
после интервала времени на
выходе будет напряжение
, где
-постоянная
интегрирования.
Вначале
предположим, что помехи нет:
, где
U – напряжение постоянного тока.
Тогда
, где
-
длительность интегрирования рассматриваемого устройства (рис. 10, а).
Предположим,
что на полезный сигнал наложена помеха
,
где – фазовый
сдвиг помехи относительно начала интегрирования, т. е. относительно момента
,
принимаемого за начало координат;
,
(рис 10,б).
В этом
случае
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.