изучить и экспериментально определить динамические метрологические характеристики электронных вольтметров на примере приборов В7-27А и ВР-11

Цель работы: изучить и экспериментально определить динамические метрологические характеристики электронных вольтметров на примере приборов В7-27А и ВР-11.

Используемое оборудование: Вольтметр электронный В7-27 (В7-27А), мультиметр ВР-11, генератор сигналов низкочастотный Г3-112, соединительные провода, паспорта приборов В7-27 и ВР-11.

Методические указания: Работа выполняется за 2 или 4 часа аудиторных занятий. Перед выполнением работы следует изучить соответствующие разделы лекционного курса.

Теоретические сведения

Измерения напряжений в электронных схемах отличаются от подобных измерений в электротехнических цепях, что объясняется специфическими особенностями электрических сигналов, используемых в электронике и радиотехнике:

исключительно широкой областью частот — от постоянных на­пряжений и напряжений инфранизких частот (сотые доли герца) до сверхвысоких частот (2 ГГц);

большими диапазонами измеряемых значений напряжений — ют долей микровольта до десятков (и даже сотен) киловольт;

чрезвычайным многообразием форм сигналов;

малой мощностью источника напряжений (это не допускает заметного потребления мощности измерительным прибором, так как иначе последний будет влиять на работу схемы, к которой его подключают).

Измеряют напряжение в электронных и радиотехнических уст­ройствах преимущественно электронными вольтметрами. Для них характерны:

слабая зависимость показаний от частоты измеряемого напря­жения в широком диапазоне частот: например, от 20 Гц до 1 ГГц;

ничтожное потребление мощности от объекта исследования, т. е. малое влияние-на режим работы объекта, иначе говоря, боль­шое входное активное сопротивление (и малая входная емкость): например, Rвх = 30 МОм (и Свх=6 пФ);

высокая чувствительность при большом диапазоне измерения: например, пределы измеряемых значений от 0,1 мкВ до 300 В;

малое время установления показаний;

способность выдерживать перегрузки (напряжения на входе прибора, превышающие допустимые);

необходимость источников питания.

Классифицировать электронные вольтметры можно по различ­ным признакам:

по видам, т. е. назначению — постоянного тока, переменного тока, импульсного тока, фазочуветвительные, селективные, уни­версальные;

по типу отсчетного устройства — аналоговые и цифровые;

по методу измерения — прямого сравнения с мерой и нулевые «(компенсационные);

по измеряемому параметру напряжения — пиковые (ампли­тудные), среднеквадратического и средневыпрямленного значений;

по частотному диапазону — низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные, широкодиапазонные;

по схеме входа (относительно постоянной составляющей тока) с открытым и закрытым входом.

Многочисленные электронные вольтметры, выпускаемые промышленностью, содержат преобразователи разных типов: пиковые, квадратичные, средневыпрямленного значения. Шкалы электрон­ных вольтметров градуируют в значениях различных параметров напряжения, причем далеко не всегда в значениях того парамет­ра, который соответствует типу преобразователя. Например, пре­образователь может быть пиковым, а шкала проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Поэтому при подключении нескольких вольтметров к одному ис­точнику отсчеты могут быть неодинаковыми.

Пользователь, измеряющий напряжение, должен уметь пра­вильно определять результат измерений по показанию прибора, Решая эту задачу, опираются на градуировочную характеристику вольтметра, устанавливающую соотношение между показанием прибора Ап и значением определенного параметра А напряжения, подводимого к входу прибора:

Ап = сА,        

где с — градуировочный коэффициент, зависящий от типа преоб­разователя и измеряемого параметра, обеспечивающий получение прямого отсчета при измерении данного параметра.

Для большей наглядности удобно представить формулу, опре­деляющую градуировочный коэффициент, в виде

Из этой формулы видно, что если шкала вольтметра програду­ирована в значениях параметра, соответствующего типу преобра­зователя, то градуировочный коэффициент с=1. Так, с=1, когда либо преобразователь пиковый и шкала проградуирована в пико­вых значениях напряжения, либо преобразователь квадратичный и на шкале нанесены среднеквадратические значения, либо преоб­разователь средневыпрямленного значения и шкала градуирована в средневыпрямленных значениях. У таких приборов градуировочная характеристика не зависит от формы напряжения, посредством которого производилась операция градуировки шкалы.