Большим собственным входным сопротивлением обладает электронный вольтметр. В отличие от вольтметров электромеханической конструкции электронные вольтметры как постоянного, так и переменного тока имеют высокое входное сопротивление и чувствительность, а также малое потребление тока от измерительной цепи. Электронные вольтметры позволяют производить измерения в широком диапазоне напряжений и частот.
По роду измеряемого тока электронные вольтметры делятся на вольтметры постоянного напряжения, переменного напряжения, универсальные (постоянного и переменного напряжения в одном приборе) и импульсные. Кроме того, промышленностью выпускаются вольтметры с частотно – избирательными свойствами – селективные.
Принцип построения электронных вольтметров основан на использовании передаточных свойств электронного усилителя. Электронные усилители могут обладать большим входным сопротивлением, роль чувствительного измерительного элемента в которых выполняют управляющие электроды электронного усилителя.
Электронные усилители используют энергию внешнего источника, например, сети промышленного тока 50 Гц, для усиления маломощного измеряемого тока, а энергию измеряемой цепи не используют. Отметим для сравнения, что электромеханические вольтметры используют энергию измеряемой цепи для формирования вращающего момента подвижного измерительного механизма.
Передаточные свойства электронного усилителя проявляются в том, что при большом его коэффициенте внутреннего усиления выходное сопротивление электронного усилителя не зависит от его входного сопротивления. Тем самым надобность формирования противодействующего усилия измеряемой величине отпадает. Напомним, что в электромеханических вольтметрах ранее упомянутому сформированному вращающему моменту подвижного измерительного механизма противодействует усилие сжатой пружины.
Функциональная схема электронного вольтметра постоянного тока представлена на рис. 7.4
Рис. 7.4. Функциональная схема электронного вольтметра постоянного тока для измерения напряжения, превышающего его дрейф нуля
На рис. 7.4 показано, что измеряемое напряжение U подается на вход входного устройства, которое представляет собой многопредельный высокоомный делитель напряжения на резисторах. С выхода делителя напряжение поступает на вход усилителя постоянного тока и далее – на вход стрелочного прибора. Делитель совместно с усилителем постоянного тока ослабляют или усиливают измеряемое напряжение до значений, необходимых для нормальной работы прибора. Одновременно усилитель постоянного тока обеспечивает согласование высокоомного сопротивления своей входной цепи с низкоомным сопротивлением стрелочного прибора, например, магнитоэлектрической системы.
Высокое входное сопротивление электронного вольтметра (несколько десятков мегаом) позволяет производить измерение напряжения в высокоомных цепях без заметного потребления мощности от объекта измерения.
Чтобы обеспечить необходимую метрологическую точность электронного вольтметра к усилителям постоянного тока предъявляются довольно жесткие требования:
- к линейности амплитудной характеристики;
- постоянству коэффициента усиления;
- температурного и временного дрейфа нуля.
Перечисленные требования трудно выполнить при измерении малых напряжений постоянного тока, особенно соизмеримых с дрейфом нуля усилителя постоянного тока.
Для измерения малых напряжений функциональная схема электронного вольтметра имеет вид, показанный на рис. 7.5.
Рис. 7.5. Функциональная схема электронного вольтметра постоянного тока для измерения малых напряжений
На рис. 7.5 показано, что измеряемое напряжение вначале преобразуется модулятором в переменное, а далее усиление измеряемого сигнала осуществляется усилителем переменного тока, который не имеет дрейфа нуля в отличие от усилителя постоянного тока. Выпрямленное выпрямителем (детектором) напряжение подается на вход стрелочного прибора.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.