Презентація на тему:
Електронні вимірювальні прилади

Л11 Електронні аналогові вимірювальні прилади

Зміст Електронні аналогові вимірювальні прилади Електронні вольтметри 13 Реєструвальні аналогові вимірювальні прилади 47 Осциллограф 53

Електронні аналогові вимірювальні прилади

Електронними аналоговими вимірювальними приладами називають АВП, в яких вимірювальна інформація перетворюється за допомогою аналогових електронних пристроїв: вимірювальних підсилювачів функціональних перетворювачів інформації перетворювачів змінного струму в постійний, тощо

Вихідний сигнал таких приладів є неперервною функцією вимірювальної величини. Застосовують для вимірювань практично всіх електричних величин: напруги, струму, опору, потужності, частоти, кута фазового зсуву тощо.

Електронні АВП Внаслідок застосування електронних вузлів істотно розширюються їх функціональні можливості і забезпечується високий рівень метрологічних характеристик

Залежно від способу перетворення вимірювального сигналу електронні АВП діляться на прилади прямого зрівноважувального змішаного перетворення

Структурна схема електронного АВП прямого перетворення

Електронні АВП поділяють на дві великі групи: електронні АВП без електромеханічних вимірювальних механізмів електронно-механічні АВП.

Електронні АВП без електромеханічних вимірювальних механізмів АВП з електронними відліковими пристроями: електронно-променеві осцилографи аналізатори спектра сигналів оптоелектронні прилади

Електронно-механічні вимірювальні прилади являють собою поєднання вимірювальної схеми з електронними вузлами і магнітоелектричного вимірювального приладу, градуйованого в одиницях вимірюваної величини X.

Електронні вольтметри

Серед аналогових електронних вольтметрів найпоширенішими є електронні вольтметри постійного струму та вольтметри змінного струму, зокрема, вольтметри : середніх, середньоквадратичних та амплітудних значень змінних сигналів.

Структурна схема електронного вольтметра постійного струму

Структурні схеми електронних вольтметрів змінного струму

Функція перетворення електронного вольтметра постійного струму де коефіцієнт перетворення електронного вольтметра

Коефіцієнт перетворення електронного вольтметра номінальний коефіцієнт поділу вхідного подільника напруги коефіцієнт підсилення підсилювача постійного струму чутливість магнітоелектричного приладу до напруги.

Вхідний опір електронного вольтметра постійного струму досягає десятків мегаом, що дає змогу виконувати вимірювання у високоомних колах практично без споживання потужності від джерела сигналу.

Діапазон вимірюваних напруг - від одиниць нановольт до тисяч вольт Чутливість 0,1 нВ/под. Електронні вольтметри постійного струму мають класи точності: 0,5; 1,0; 1,5.

Електронні аналогові амперметри як окремі прилади не виготовляються Струм ІХ визначають опосередковано, вимірюючи спад напруги U на зразковому резисторі із відомим опором RH і обраховуючи

В електронних вольтметрах змінного струму для перетворення напруги змінного струму в напругу постійного струму застосовують перетворювачі середньовипрямлених середньоквадратичних амплітудних значень

Вольтметри середньовипрямлених значень включають перетворювачі середньовипрямлених значень (ПСВЗ), побудовані за схемами з одно- та двопівперіодними перетворювачами двополярного змінного сигналу uX (t) в однополярний.

Схема однопівперіодного пасивного випрямляча

Схема двопівперіодного пасивного випрямляча

Вольтметри середньоквадратичних значень застосовують перетворювачі середньоквадратичних значень (ПСКЗ), а показ вольтметра дорівнює:

Структурна схема перетворювача середньоквадратичних значень KB — квадратор; І— інтегратор; ДК— добувач кореня (коренюватор)

Схема термоелектричного перетворювача

У вольтметрах амплітудних значень використовують перетворювачі амплітудних значень (ПАЗ) з відкритим та закритим входами

Пасивні ПАЗ являють собою діодно-конденсаторні випрямні схеми з однопівперіодним випрямленням, які будують із відкритим та закритим входами. Принципова різниця між цими схемами полягає в тому, що схема із відкритим входом пропускає сталу складову вхідного сигналу uBX(t), а із закритим входом - не пропускає.

Схема пасивного ПАЗ з відкритим входом

Для ПАЗ з відкритим входом показ вольтметра дорівнює

Схема пасивного ПАЗ з закритим входом

Для ПАЗ із закритим входом показ вольтметра дорівнює де Um - амплітуда сигналу uX(t); U0 - стала складова сигналу uX(t); U'm -амплітуда змінної частини сигналу uX(t);

Покази вольтметрів з ПСВЗ, градуйованих в СКЗ синусоїди для однопівперіодного випрямлення для двопівперіодного випрямлення

Коефіцієнт амплітуди КА = Um / U Коефіцієнт форми КФ = U / UСВ

Покази вольтметрів з ПАЗ, градуйованих в СКЗ синусоїди для ПАЗ із відкритим входом для ПАЗ із закритим входом - коефіцієнт амплітуди синусоїди; Um і U0 - амплітуда і стала складова сигналу u (t).

Похибка від впливу форми кривої сигналу Виникає при вимірюванні СКЗ сигналу несинусоїдної форми за наявності в складі електронного вольтметра ПСВЗ

Похибка від впливу форми кривої сигналу за наявності в складі електронного вольтметра ПАЗ де - показ приладу; U - СКЗ вимірюваного сигналу - коефіцієнти форми та амплітуди синусоїдного сигналу; - коефіцієнти форми та амплітуди вимірюваного сигналу

Якщо форма вимірюваного сигналу відома, то похибку δ, від впливу форми кривої сигналу можна виключити, коректуючи результат вимірювання

Універсальні електронні вольтметри

Основні метрологічні характеристики електронних вольтметрів Границі допустимої основної зведеної похибки класи точності: 0,5; 1,0; 1,5; 2,5.

Вхідний опір електронних вольтметрів складається із активної складової Rm та реактивної складової, зумовленої вхідною ємністю приладу Свх та індуктивністю Lвx струмопровідних провідників. на частоті 20 Гц є суто активним, становить 10...1000 МОм і залишається практично сталим до частоти сигналу 1 МГц

Вхідний опір електронних вольтметрів при частотах f>1 МГц він зменшується через збільшення шунтуючої дії вхідної ємності Свх, опір якої зменшується із зростанням частоти сигналу. Нормальний частотний діапазон більшості вольтметрів становить 40 Гц...100 кГц, а робочий - 10Гц...ЗО МГц, однак може бути розширений до 1000 МГц.

Переваги висока чутливість (за рахунок застосування електронних підсилювачів) широкий діапазон вимірювання напруг - від одиниць мілівольт до сотень вольт; широкий частотний діапазон вимірюваних напруг - від одиниць герц до тисячі мегагерц

Переваги слабка залежність показів від частоти вимірюваної напруги в робочому діапазоні частот; нехтовно мале власне споживання потужності, оскільки вони мають великий вхідний опір Rвx =10... 103 МОм і малу вхідну ємність Свх=1...4 пФ ·

Недоліки електронних вольтметрів порівняно велика основна похибка (0,5...2,5 %) вплив зміни окремих елементів схеми на градуювання вольтметра необхідність допоміжного джерела живлення різке збільшення основної похибки (до 25 %) при частотах сигналів більше ніж 1 ГГц.

Реєструвальні аналогові вимірювальні прилади

Реєстрація - зображення вимірювальної інформації у формі видимих або прихованих символів, розміщених на деяких матеріальних носіях (папері, магнітній або фотоплівці тощо).

Реєструючий засіб вимірювання - засіб вимірювання для вимірювання й автоматичного запису значень вимірюваних величин, які можуть змінюватись у часі. Реєструвальний вимірювальний прилад - прилад, в якому передбачена реєстрація показів.

У сучасній техніці реєстрації використовують геометричні, фізичні та цифрові символи. Геометричними символами є відрізки ліній і кута, фізичними - інтенсивність намагнічування та кольорового забарвлення, ступінь почорніння фотоплівки тощо, цифровими - цифри, букви, значки та їх комбінації за певними системами числення.

Реєстрація інформації полягає в дії реєструвального органа на носій. Основними способами дії руєструвального органа на носій інформації є нанесення шару речовини зняття шару речовини зміна фізичного стану речовини носія

Види запису інформації на реєструючих приладах

Осциллограф

Устройство электроннолучевой трубки

Функциональная схема осциллографа

Линейная развертка может быть непрерывной (автоколебательной) ждущей однократной

Ждущая линейная развертка

Синхронизация Внутренняя Внешняя

Погрешность измерения интервалов времени где b – ширина лини луча, мм (указана в технических характеристиках осциллографа); l – размер изображения, мм;

Измерение интервала времени между двумя импульсами с использованием фиксированных меток (а) и подвижной метки (б)