Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Аналоговые импульсные вольтметры

Тип Реферат
Предмет Физика
Просмотров
1285
Размер файла
263 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Аналоговые импульсные вольтметры

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 характеристикиВ4-2В4-3В4-4В4-9А
Измерение видеоимпульсов
Диапазон измерений, В3—1500,0003—13—1501—20
С делителем до, В500100200
Пределы измерений, В15; 50; 1500,003; 0,01;0,03; 0,1; 0,3; 115; 50; 1502,5; 10; 20
Основная погрешность измерения, %± (4—6)± (4-6)± (4-6)± (2,5-4)
Длительность импульсов, мкс0,1—3001—2000.01— 200Более 0,001
Длительность фронта импульсов, нс
Частота следования импульсов, кГц0,05—100,02—100,001—
Скважность50—25002—5000Более 22—
Входное сопротивление, МОм,0,2-201575 Ом; 0,5
с шунтирующей емкостью, пФ14112,5—83
Время установления показаний, с1010
Измерение радиоимпульсов
Диапазон измерений, В10—1501—20
Пределы измерений, В50—1502;5;10;20
Частота заполнения, МГцДо 300До 300
Основная погрешность измерения, %± (4-6)± (4—10)
Измерение синусоидального напряжения
Диапазон измерений, В0,0003—11—20
Пределы измерений, В0,003; 0,01;0,03; 0,1; 0,3; 12; 5; 10; 20
Диапазон частот 30 Гц— 500 кГц20 Гц — 300 МГц
Основная погрешность измерения, %± (4—10)± (4—Ю)
пределы температур, °С
относительная влажность воздуха, %,80909095
при температуре, °С20252530

Питание: напряжение, В, частотой, Гц:

50

220220220220
Потребляемая мощность, В•А 3010014025
Габаритные размеры, мм310x320x200328x250x211285х280х390320х290х220
Масса, кг79157.5
Основные характеристикиВ4-11B4-I2В4-14В4-16

Измерение видеоимпульсов

Диапазон измерений, В

1—1500,001—1 1000,01—1 1000,02—2 20

с 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; 1

0,1; 0,2; 0,5;

1; 2

Основная 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 1
Частота следования импульсов, кГцБолее 0,020,05—1000,025—Более 0,1
СкважностьБолее 2Более 5-
Входное сопротивление, МОм,33 кОм/В10,0030,001
С шунтирующей емкостью, пФ1,51012-
Время установления показаний, с86105

Измерение радиоимпульсов

Диапазон измерений, В

1—150-0,01—100-
Пределы измерений, В 15—1500,03; 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, В

1,5—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 Мгц

0,5 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+35
относительная влажность воздуха, %,80989580
При температуре, 0С 20353020
Питание: напряжение, В, частотой, 50 Гц: 220220220220
Потребляемая мощность, В- А 100201525
Габаритные размеры, мм630х350х340242x162x253360x160х260366x160x260
Масса, 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 Rи конденсатором С. Если к зажимам I2 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 Rв 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 Umназывают 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 Umи 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 34 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 12 постоянной составляющей пульсирующего напряжения. Если на вход амплитудного преобразователя с открытым входом включено пульсирующее напряжение так, что «+» постоянной составляющей приложен к аноду диода, то выходное напряжение , где - постоянная составляющая, - амплитуда положительного полупериода переменного составляющей (рис. 4, а).

Если к аноду диоду приложен «-» постоянной составляющей, то диод закрыт все время и преобразования нет. Если к аноду амплитудного напряжения с закрытым входом приложено пульсирующее напряжение, то конденсатор С заряжен постоянной составляющей и преобразователь реагирует только на переменную составляющую: если к аноду диода приложен «+», то выходное напряжение , а если «—», то (рис. 4, б). Это полезное свойство вольтметров с закрытым входом измерять отдельно значения напряжения положительного или отрицательного полупериодов широко используется для определения симметричности амплитудной модуляции, наличия ограничения сигналов и т. д.

Частотные свойства амплитудного преобразователя определяются его эквивалентной схемой (рис. 5, а). Здесь , и , — индуктивности и сопротивления проводов, соединяющих внешние зажимы 1—2 с внутренними точками схемы 3—4; Свх — сумма всех паразитных емкостей, имеющихся на входе: между зажимами 12, 3—4, соединительными проводами 1 — 3, 2 — 4, а также междуэлектродная емкость диода ; — активное входное сопротивление вольтметра, нагружающее источник измеряемого напряжения.

Сопротивление определяется в основном двумя составляющими; тепловыми () потерями в диоде Д и резисторе (см. рис. 2, а и 3), а также потерями в диэлектрике входной емкости . Обе составляющие действуют параллельно, и потому .
В преобразователе с открытым входом , с закрытым входом — . Известно, что потери в диэлектрике возрастают с частотой, поэтому сопротивление, эквивалентное потерям, уменьшается: , где — угол потерь. Отсюда следует, что по мере возрастания частоты измеряемых напряжений входное сопротивление уменьшается (рис. 5, б). Практически на низких частотах составляет единицы мегаом, а на высоких — десятки и даже единицы килоом.

Амплитудные (пиковые) вольтметры характеризуются невысокой чувствительностью (порог чувствительности ) и широкой полосой частот (до 1 ГГц). Если применить пиковый вольтметр с закрытым входом, то потеря постоянной составляющей импульсного напряжения вызывает погрешность и при малой скважности. Поэтому в технических характеристиках импульсных вольтметров, выполненных с амплитудным преобразованием, указаны предельные значения длительностей импульсов и их скважностей, при которых показания вольтметра содержат нормированные погрешности.

Для точных измерений импульсных напряжений преимущественно применяются вольтметры компенсационные (рис. 6, б). Здесь амплитудное значение измеряемого напряжения, заряжающее конденсатор С через диод Д, компенсируется (уравновешивается) постоянным образцовым напряжением (рис. 6, в). В момент компенсации ток гальванометра равен нулю и образцовое напряжение равно . Значение UKобразцового напряжения измеряется точным вольтметром постоянного тока.

С помощью вольтметров компенсационного типа можно также измерять амплитудное значение синусоидального напряжения и напряжение постоянного тока. Погрешность определяется чувствительностью указателя компенсации — гальванометра и точностью установки и измерения образцового напряжения. Для этой цели часто применяют цифровые вольтметры. Для измерения очень коротких импульсов разработаны более совершенные вольтметры с автокомпенсацией (рис, 7). Принцип автокомпенсации заключается в преобразовании измеряемого напряжения в компенсирующее с последующим точным измерением его значения.

Входной импульс через диод Д заряжает конденсатор до значения , что обеспечивается малой постоянной времени цепи заряда соизмеримой с длительностью импульса (емкость конденсатора — единицы пикофарад). На конденсаторе С2образуется напряжение UC2, которое через резистор поступает на конденсатор в качестве компенсирующего. Элементы нагрузки второго детектора и выбираются так, чтобы их постоянная времени была много большей длительности периода следования измеряемых импульсов: . Конденсатор С2 в интервалах между импульсами разряжается незначительно. На вход усилителя У поступает разность напряжений ; выходное напряжение усилителя детектируется и подзаряжает конденсатор С2. Чем больше коэффициент усиления усилителя, тем ближе значение к . Напряжение измеряется цифровым вольтметром постоянного тока ЦВ.

Преимущества автокомпенсационных вольтметров заключаются в отсутствии индикатора момента компенсации — гальванометра и источника образцового напряжения, а также в уменьшении погрешности измерения.

5. Расчет делителя

Пределы измерения выбираются кнопочным переключателем путем включения соответствующего резистора R8 (рис.8) в цепь питания стрелочного прибора (микроамперметра).

Рис.8. Схема выбора пределов измерения.

Делитель 1:10 напряжения смешанного типа представлен на рис. 9:

Рис.9. Делитель напряжения.

Для расчета делителя напряжения 1:10 запишем соотношение для коэффициента преобразования:


, - комплексные сопротивления ветвей с параллельными , и , . Для того чтобы был частотно-независимым, надо чтобы выполнялось условие:
, если это выполнено, то получим:

.

Тогда для делителя 1:10 получим:

.

Примем , . А для емкостей получим:

. Примем , тогда

6. Пределы измерений

Прибор имеет четыре предела измерения амплитуды импульсов: 2, 5, 10 и 20 В.

7. Погрешности

Погрешность измерения амплитуды исследуемого напряжения определяется разрядом конденсатора за период измеряемого напряжения:

,

где Т — период измеряемого сигнала; — постоянная времени цепи разряда.

Относительная погрешность измерения считая, что получаем: или с учетом разложения в ряд функции:

,

ограничиваясь первыми двумя членами ряда, имеем:

,

Где - частота

Из выражения следует, что погрешность тем больше, чем ниже частота измеряемого напряжения. Основная погрешность связана с частотой следования импульсов. Дополнительная связана со скважностью импульсов и их длительностью.

Выводы

Используя электронную схему регистрации напряжения при помощи амплитудного преобразователя с открытым или с закрытым входом можно измерить пиковое напряжение, что позволяет измерять импульсные напряжения.

Измерение импульсных напряжений при помощи компенсационных и автокомпенсационных вольтметров позволяет достичь большей точности.


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
145805
рейтинг
icon
3094
работ сдано
icon
1340
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
142192
рейтинг
icon
5878
работ сдано
icon
2653
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
95070
рейтинг
icon
2029
работ сдано
icon
1271
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
53 726 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
БГТУ "Военмех"
Работа выполнена досрочно, были небольшие замечания по теме, но все сразу же было исправле...
star star star star star
АТИСО
работа выполнена досрочно без замечаний, все требования выполнены.Спасибо!!!
star star star star star
РУТ
ну ничего себе! всё сделано в кротчайшие сроки, бюджетно и качественно) большое спасибо
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Практическая работа

Контрольная, конституционное право

Срок сдачи к 25 июня

только что

Сделать три задания

Решение задач, Решение задач на языках аналитики данных

Срок сдачи к 2 июля

только что

Решить 88 задачу в письменном виде

Решение задач, Высшая математика

Срок сдачи к 24 июня

1 минуту назад

Тема: Анализ показателей финансовой устойчивости организации...

Курсовая, Экономика организаций

Срок сдачи к 27 июня

2 минуты назад

Отчет

Отчет по практике, уголовно-исполнительное право

Срок сдачи к 26 июня

3 минуты назад

Тест

Тест дистанционно, Курс подготовки экипажей гражданских судов

Срок сдачи к 25 июня

4 минуты назад

Необходимы ответы с решением

Контрольная, Алгебра

Срок сдачи к 25 июня

4 минуты назад
6 минут назад
7 минут назад

Решить задачу с пояснениями, рисунками

Решение задач, Гидравлика

Срок сдачи к 25 июня

7 минут назад

Бесстружечный Метчик

Чертеж, технология машиностроения

Срок сдачи к 25 июня

7 минут назад

Вкр, презентация , речь , дипломная.

Диплом, Юриспруденция

Срок сдачи к 28 июня

8 минут назад

реферат

Контрольная, Гендерная психология

Срок сдачи к 26 июня

8 минут назад
8 минут назад

Время до 22:00, сегодня, решить 3 задачи с...

Решение задач, Высшая математика

Срок сдачи к 24 июня

9 минут назад

Курсовая по предмету «Философия»

Курсовая, Философия

Срок сдачи к 1 сент.

9 минут назад
10 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно