Измеряемого напряжения

Шкалы подавляющего большинства аналоговых (стрелочных) вольтметров, предназначенных для измерения переменных напряжений, градуируют в среднеквадратичных значениях синусоидального напряжения Шкалы импульсных вольтметров градуируют в пиковых значениях напряжения.

Соотношения между максимальным U_m, среднеквадратичным U, средневыпрямленным U _ср.в значениями синусоидального напряжения таковы:

U_m = √ 2 U; U =1, 11 U _ср.в

При измерении напряжений, отличных по форме от синусоидальных, лишь показания квадратичных электронных вольтметров с открытым входом, а также вольтметров электромагнитной, электродинамической (ферродинамической) и электростатической систем соответствуют среднеквадратичному значению измеряемого напряжения. Показания всех других типов вольтметров (детекторы которых неквадратичны) не будут соответствовать этому значению измеряемого напряжения.

Для уяснения выше сказанного кратко познакомимся с процессом градуировки вольтметров. Пусть имеются четыре электронных вольтметра, шкалы которых нужно проградуировать. Вольтметр № 1, имеющий пиковый детектор с закрытым входом, предназначается для измерения высоты импульсов. Вольтметр № 2, имеющий пиковый детектор с закрытым входом, предназначается для измерения синусоидальных напряжений в среднеквадратичных значениях. Вольтметр № 3 имеет квадратичный детектор; вольтметр № 4 — детектор средневыпрямленного значения и предназначается для измерения синусоидальных напряжений в среднеквадратичных значениях.

Подключим эти вольтметры к стабилизированному источнику синусоидального напряжения и проведем градуировку их шкал.

Пусть максимальное значение напряжения источника U_m = I4l В. В этом случае стрелка измерителя вольтметра № 1 повернется на угол, пропорциональный U_m. Так как прибор предназначается для измерения высоты импульсов, то против конца стрелки измерителя ставят риску

и число 141 (U_m = 141 В). Стрелка измерителя вольтметра № 2 также повернется на угол, пропорциональный максимуму калибрующего напряжения, однако против конца стрелки нужно поставить число 100 так как прибор градуируется в среднеквадратичных значениях синусоидального напряжения. Угол поворота стрелки вольтметра № 3 пропорционален среднеквадратичному значению калибрующего напряжения и против конца стрелки следует поставить число 100. Угол поворота стрелки измерителя вольтметра №4 пропорционален средневыпрямленному значению калибрующего напряжения (U _ср.в = 90 В), однако против конца стрелки нужно поставить число 100, так как прибор предназначается для измерения синусоидальных напряжений в среднеквадратичных значениях.

При измерении напряжений, форма которых отлична от синусоидальной, всегда нужно учитывать характер градуировки шкалы вольтметра. Так, например, если при измерении неизвестного напряжения вольтметр № 4 показал 30 В, то это означает при открытом входе вольтметра, что средневыпрямленное значение измеряемого напряжения равно 30^х0, 9 = 27 В.

Если же какое-то неизвестное напряжение измерялось прибором № 2 с закрытым входом и его показания были равны 10 В, то можно лишь сказать, что это напряжение имело пиковое отклонение вверх над постоянной составляющей 10 √ 2 = 14, 1 В.

Если форма измеряемого напряжения известна, то интересующее экспериментатора значение напряжения может быть определено по отсчетам прибора практически любого типа.

Рассмотрим пример.

Вольтметром ВК7-9 измерялось напряжение синусоидальной формы. Прибор показал А=10В. Требуется определить максимальное значение напряжения.

Решение. Прибор ВК7-9 имеет пиковый детектор, но шкала его градуирована в среднеквадратичных значениях синусоидального напряжения, поэтому максимальное значение измеряемого напряжения U_m = √ 2A = 14, 1В.

Схема входа детектора влияния на результаты измерения в этом случае не оказывает, так как измеряемое напряжение симметрично относительно нуля и поэтому не имеет постоянной составляющей. Подобным образом определяется и максимум (пиковое значение) несинусоидального напряжения, если оно симметрично относительно нуля.

Если измеряемое напряжение несимметрично относительно нуля, то при определении пикового значения напряжения следует учитывать влияние схемы входа детектора: детектор с закрытым входом дает показание, соответствующее лишь пиковому отклонению напряжения вверх.