Приладами різних систем

2.2.1. Загальна характеристика вимірювальних приладів. Для вимірювання інтегральних значень напруги змінного струму у вимірювальній практиці використовують наступні типи вольтметри:

• аналогові електромеханічні вольтметри різних систем – випрямні, термоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, феродинамічні та електростатичні;

• аналогові електронні вольтметри;

• цифрові вольтметри.

Електронні вольтметри змінного струму складаються з двох основних вузлів:

1) перетворювача напруги змінного струму у напругу постійного струму. При побудові електронних вольтметрів змінного струму використовують три типи таких перетворювачів:

• перетворювачі середньо-випрямлених значень (ПСВЗ);

• перетворювачі середньо-квадратичних значень (ПСКЗ);

• перетворювачі амплітудних значень (ПАЗ);

2) вольтметра постійного струму – магнітоелектричного (в аналогових вольтметрах) або цифрового.

За типом перетворювача напруги змінного струму у напругу постійного струму відповідно називають і вольтметри, тобто, розрізняють вольтметри середньо-випрямлених, середньо-квадратичних та амплітудних значеньвимірюваної напруги.

Для вимірювання середньо-випрямлених значень змінних сигналів використовують випрямні вольтметри та аналогові електронні і цифрові вольтметри із ПСВЗ.

Для вимірювання середньоквадратичних значень змінних сигналів використовують аналогові електромеханічні вольтметри – термоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, феродинамічні та електростатичні, аналогові електронні і цифрові вольтметри із ПСКЗ.

Для вимірювання амплітудних значень змінних сигналів використовують аналогові електронні вольтметри із ПАЗ.

Використання тих чи інших приладів залежить також від частоти вимірюванихсигналів. Зокрема, аналогові електромеханічні вольтметри – випрямні, електромагнітні, електродинамічні та феродинамічні використовують для вимірювань параметрів змінних сигналів на низьких частотах (до 20 кГц), а для вимірювань на високих частотах (до 50 МГц) – використовують термоелектричні та електростатичні вольтметри. Аналогові електронні і цифрові вольтметри використовують у широкому діапазоні частот – від 10 Гц до 10 МГц.

Найвищу точність вимірювань на змінному струмі серед аналогових електромеханічних вольтметрів мають електродинамічні вольтметри (клас точності 0, 1 і нижче). Вольтметри інших систем мають найвиший клас точності 0, 5 або 1, 0 (див. табл. 28.3, [2; с. 148]). Аналогові електронні вольтметри мають найвищий клас точності 0, 5. Цифрові вольтметри на змінному струмі забезпечують точність вимірювання на рівні десятих і сотих часток процента, наприклад, при класі точності 0, 05/0, 02.

2.2.2. Особливості вимірювань інтегральних значень напруги змінного струму електронними вольтметрами із відкритим і закритим входом. Як вже було зазначено вище, основним вузлом електронних вольтметрів змінного струму є перетворювачі напруги змінного струму у напругу постійного струму, які бувають двох типів - із відкритим або закритим входом.

Принциповою відмінністю між перетворювачами цих двох типів є відсутність або наявність безпосередньо на їх вході конденсатора, що проявляється при вимірюванні напруги із сталою складовою, наприклад, u (t) = U₀ + U_msinwt, B, тобто коли U₀ ¹ 0. Такими є сигнали у табл. 2.1 за №2, 3, 5, 7, 8, 10. У сигналів за №1, 4, 6, 9 стала складова U₀ = 0.

У вольтметрів із відкритим входом конденсатор на вході відсутній і у вимірювальну схему поступає весь сигнал u (t), який у подальшому перетворюється за алгоритмом роботи конкретного перетворювача (ПСВЗ, ПСКЗ чи ПАЗ) згідно із формулами (2.1) - (2.3).

У вольтметрів із закритим входом безпосередньо на вході ввімкнено конденсатор, який відсікає від сигналу u (t) сталу складову U₀ і у вимірювальну схему поступає сигнал u^¢ (t) = u (t) - U₀, який у подальшому також перетворюється за алгоритмом роботи конкретного перетворювача (ПСВЗ, ПСКЗ чи ПАЗ) згідно із формулами (2.1) - (2.3).

Отже, якщо на входи двох вольтметрів – одного із відкритим входом, а іншого із закритим - подати один і той же сигнал u (t), в якого стала складова U₀ ¹ 0, то покази цих вольтметрів будуть різні. Дану обставину слід мати на увазі при виборі приладів для вимірювання параметрів сигналів складної форми.