Контрольная: Аналоговые электронные вольтметры - текст контрольной. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Контрольная

Аналоговые электронные вольтметры

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Контрольная работа
Язык контрольной: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 915 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ , КУЛЬТУРЫ И ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗА ХСТАН ВУЗ АВИЭК ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ ДИСЦИПЛИНА : «Стандартизация и измерительные технологии » КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА : «АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ.» Выполнил : Ст-т гр . ЗПОС -96-1 Гринев М.В. Принял : Доцент , к.т.н. Нурманов М.Ш. Алматы 2000 г . ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫМИ АНАЛОГОВЫМИ ВОЛЬТМЕТРАМИ Электронные аналоговые вольтметры являются первым приме ром электронных измерительных приборов , рассматриваемых в курсе . Среди них встречаются как вольтметры прямого преобр азо вания , так и вольтметры сравнения . Рассмотрим принцип работы , структурные схемы и основные функциональные узлы аналоговых вольтметров прямого преобразования и сравнения. АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ Структурная схема электронного аналог ового вольтметра пря мого преобразования соответствует типовой схеме рис . 2.1 и , как видно из рис . 3.13, в самом общем случае включает входное уст ройство (ВУ ), на вход которого подается измеряемое напряжение Ux , ИП и магнитоэлектрический прибор , применяем ый в качестве ИУ. Входное устройство представляет в простейшем случае дели тель измеряемого напряжения — аттенюатор , с помощью которого расширяются пределы измерения вольтметра . Помимо точного де ления Ux, ВУ не должно снижать входной импеданс вольтметра , влияющий , как уже неоднократно подчеркивалось , на методическую погрешность измерения Ux- Таким образом , использование ВУ в виде аттенюатора является , в дополнение к добавочным Р и с . 3.1 3. Обобщенная структурная схе ма аналогового вольтметра прямого пре образования. сопротивлениям и измерительным трансформаторам напряжения , еще од ним способом расширения пределов измерения вольтметров . Имен но этот способ применяется в электронных вольтме трах и других радиоизмерительных приборах. В качестве ИП в вольтметрах постоянного тока (В 2) применя ется усилитель постоянного тока (УПТ ), а в вольтметрах перемен ного и импульсного тока (ВЗ и В 4) — детектор в сочетании с УПТ или усилителем переменного ток а . Более сложную структуру имеют преобразователи в вольтметрах остальных видов . В частности , преобразователи селективных вольтметров (В 6) должны обеспе чить , помимо детектирования и усиления сигнала , селекцию его по частоте , а преобразователи фазочувствит е льных вольтметров (В 5) — возможность измерения не только амплитудных , но и фа зовых параметров исследуемого сигнала. Структурная схема аналогового вольтметра постоянного тока соответствует обобщенной схеме рис . 3.13. Основным функциональ ным узлом таких во льтметров является УПТ . Современные вольт метры постоянного тока разрабатываются в основном как цифро вые приборы. Вольтметры переменного и импульсного тока в зависимости от назначения могут проектироваться по одной из двух структур ных схем (рис . 3.14), р азличающихся типом ИП . В вольтметрах первой модификации (рис . 3.14, а ) измеряемое напряжение Ux ^ преобразуется в постоянное напряжение Ux =, которое затем изме ряется вольтметром постоянного тока . Наоборот , в вольтметрах второй модификации (рис . 3.14, б ) из меряемое напряжение сначала усиливается с помощью усилителя переменного тока , а затем де тектируется и измеряется . При необходимости между детектором и ИУ может быть дополнительно включен УПТ. Сравнивая структурные схемы рис . 3.14, можно еще до рас смотрен ия схемных решений их функциональных узлов сделать определенные выводы в отношении свойств вольтметров обеих мо дификаций . В частности , вольтметры первой модификации в отно шении диапазона частот измеряемых напряжений не имеют таких ограничений , как вольт м етры второй модификации , где этот параметр зависит от полосы пропускания усилителя переменного тока . Зато вольтметры второй модификации имеют высокую чувствитель ность . Из курса «Усилительные устройства» известно , что с по мощью усилителя переменного тока можно получить значительно больший коэффициент усиления , чем с помощью УПТ , т . е . про ектировать микровольтметры , у которых нижний предел Ux ^. огра ничивается собственными шумами усилителя . За счет изменения Рис . 3.14. Структурные схемы аналоговых вольтмет ров переменного и импульсного тока : а— с детектором на входе ; б — с усилителем переменного то ка на входе. коэффициента деления ВУ и коэффициента усиления усилителей диапазон измеряемых на пряжений может быть большим у вольтмет ров обеих модификаций. Тип детектора в структурных схемах рис . 3.14 определяет при надлежность вольтметров обеих модификаций к вольтметрам амплитудного , среднеквадратического или средневыпрямленного на пряжения . При э том вольтметры импульсного тока (В 4) проекти руются только как вольтметры первой модификации , чтобы избе жать искажений формы импульсов в усилителе переменного тока . При измерении напряжения одиночных и редко повторяющихся им пульсов применяются либо диод н о-емкостные расширители им пульсов в сочетании с детекторами , либо амплитудно-временное преобразование импульсов , характерное для цифровых вольтмет ров. Рассмотрим теперь типовую структурную схему селективных вольтметров , которые используются при измерении малых гармо нических напряжений в условиях действия помех , при исследова нии спектров периодических сигналов и в целом ряде других слу чаев . Как видно из рис . 3.15, вольтметр представляет собой по существу супергетеродинный приемник , принцип работы котор о го поясняется в курсе «Радиотехнические цепи и сигналы». Частотная селекция входного сигнала осуществляется с помо щью перестраиваемого гетеродина , смесителя (См ) и узкополосного усилителя промежуточной частоты (УПЧ ), который обеспечи вает высокую чувствит ельность и требуемую избирательность . Если избирательность недостаточна , может быть применено двукратное , а иногда и трехкратное преобразование частоты . Кроме того , в се лективных вольтметрах обязательно наличие системы автоматиче ской подстройки частоты и калибратора . Калибратор — образцовый источник (генератор ) переменного напряжения определенного уровня , позволяющий исключить систематические , погрешности из-за изменения напряжения гетеродина при его перестройке , измене ния коэффициентов передачи узлов в ольтметра , влияния внешних факторов и т . д . Калибровка вольтметра производится перед изме рением при установке переключателя П из положения 1 в положе ние 2. Рис . 3.15. Структурная схем а селективного вольтметра. В заключение отметим , что в одном приборе нетрудно совмес тить функции измерения постоянных и переменных напряжений , а с помощью дополнительных функциональных узлов и соответст вующих коммутаций (по аналогии с выпрямительными пр иборами ) образовать комбинированные приборы , получившие название уни версальных вольтметров (В 7). Современные типы таких вольтмет ров , как правило , проектируются в виде цифровых приборов , что позволяет дополнительно расширить их функциональные возмож ност и и повысить точность . В связи с этим особенности построения структурных схем универсальных вольтметров будут рассмотрены в работах коллег. АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ СРАВНЕНИЯ Рис . 3.16. Схема измерительного по тенциометра. Электронные аналоговые вольтметры сравнения в большин стве своем реализуют наиболее распространенную модификацию метода сравнения — нулевой метод . Поэтому чаще они называются компенсационными вольтметрами . По сравнению с вол ьтметрами прямого преобразования это бо лее сложные , но и , как подчерки валось ранее более точные при боры . Кроме того , из схемы рис . 2.2 видно , что в момент ком пенсации Х =0 и прибор не по требляет мощности от источни ка X. П рименительно к компенса ционным вольтметрам это озна чает возможность измерения не только напряжения , но и ЭДС ма ломощных источников . В практи ке электрорадиоизмерений подоб ные измерения выполняются как с помощью электронных компен сационных вольтметров, так и электромеханических . Для пояснения применения нулевого метода при измерении ЭДС и напряжения рассмотрим вначале классиче скую схему электромеханического компенсатора постоянного тока , представленную на рис . 3.16. Одним из основных функциональных узл ов любого компенсатора является высокоточный переменный резистор R , по шкале которого отсчитывают измеря емое значение ЭДС (Ех ) или напряжения (Ux). Поэтому компенсаторы принято называть по ГОСТ 9245 — 79 измерительными потенциометрами. В качестве об разцово й меры ЭДС применяется нормальный элемент (НЭ ) — электрохимиче ский источник , ЭДС (Еа ) которого известна с очень высокой степенью точности . Однако емкость НЭ невелика , и длительное сравнение в процессе измерений Ex ( Ux ) с Ен невозможно . Поэтому схема потенц иометра дополняется вспомога тельным источником ЭДС (Е o ) большой емкости . Для сравнения с Ex ( Ux ) ис пользуется падение напряжения на образцовом резисторе R н., создаваемое током от источника E о— рабочим током ( I р ), который предварительно устанавлива ется . Та ким образом , процесс измерения Ex Ux ) должен состоять из двух этапов. На первом этапе устанавливается требуемое значение I р . Для этого пере ключатель устанавливается в положение 1 и с помощью потенциометра Rp до биваются нулевого показания индикатора И (ка к правило , магнитоэлектрический гальванометр ). Как видно из рис . 3.16, этому соответствует IpR н = E н, т . е . ра бочий ток I р , который далее должен оставаться постоянным , будет воспроизво дить в процессе измерений значение Ен. На втором этапе измеряют значение Ex ( Ux ). Для этого переключатель пере водится в положение 2, и изменением сопротивления потенциометра R вновь до биваются нулевого показания И . При Iр = const этому соответствует Ex ( Ux ) = IpR , т . е . искомое значение Ex ( U ^ ^. R и может быть отсчитано по шка ле R. Таким образом , метрологические характеристики измерительных потенцио метров постоянного тока определяются параметрами НЭ , образцовых резисто ров , индикатора и источника Еу. В качестве НЭ применяются насыщенные и не насыщенные обратимые гальванические элементы , положительный электрод которых образуется ртутью , а отрицательный — амальгамой кадмия . Классы точности НЭ регламентируются ГОСТ 1954 — 82 в пределах 0,0002...0,02 и опре деляют класс точности потенциометра в целом . Потенциометр R выполняется по сп ециальной схеме , обеспечивающей постоянство /р при изменении R и необхо димое число знаков (декад ) при отсчете Ex ( Ux ). Этим требованиям удовлет воряют схемы с замещающими и шунтирующими декадами. Измерительные потенциометры могут использоваться и для измер ения пере менных напряжений . Однако компенсирующее напряжение необходимо в этом случае регулировать не только по модулю , но и по фазе . Поэтому такие потен циометры имеют более сложную схему , чем потенциометры постоянного тока , а по точности значительно ус т упают им из-за отсутствия на переменном токе образцовой меры , аналогичной по своим характеристикам НЭ . В практике электрорадиоизмерений они полностью вытеснены электронными компенсационными вольтметрами. В компенсационных вольтметрах измеряемое напряжение (по стоянное , переменное , импульсное ) сравнивается с постоянным компенсирующим напряжением , которое в свою очередь точно измеряется вольтметром постоянного тока и является мерой Ux. Типовая структурная схема такого вольтметра приведена на рис . 3.17. Как ви дно из рис . 3.17, основу вольтметра составляет компен сационный ИП , состоящий из измерительного диода V с нагрузкой R, регулируемого источника постоянного компенсирующего напря жения -Ек , усилителя и индикатора с двумя устойчивыми состояниями . При отсутств ии Ux индикатор , реализуемый с помощью функциональных узлов находится в первом устойчивом состоянии , а при некотором пороговом значении переходит во второе состояние . Процесс измерения Ux как раз и сводится к постепенному увеличению Ек до тех пор , пока инд ика тор не перейдет во второе устойчивое состояние . Значение Ек, со ответствующее моменту перехода , измеряется вольтметром посто янного тока и является мерой Ux. Рис . 3.17. Структурная с хема компенсационного вольт метра. В сочетании с другими схемны ми решениями (применение индикатора с малым пороговым напряжением , лампового измерительного диода со стабильной ха рактеристикой и др .) оказывается возможным проектировать вы сокоточные компен сационные вольтметры. Недостаток рассмотренной схемы — необходимость установки Ей вручную . Поэтому в большинстве вольтметров схему ИП услож няют , обеспечивая автоматическую компенсацию Ux и Ек. Авто компенсационные вольтметры являются прямопоказывающими пр иборами и более удобны в эксплуатации. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ АНАЛОГОВЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ Рассмотрим схемные решения основных функциональных узлов , определяю щих метрологические характеристики аналоговых вольтметров . Большинство этих узлов применяются и в других видах э лектронных измерительных приборов. Входное устройство Как уже указывалось выше , ВУ предназначено для расширения пределов измерения вольтметра . В простейшем случае оно представляет собой аттенюа тор , выполненный по резистивной (рис . 3.18, а ), емкостной (рис . 3.18, б ) или ком бинированной (рис . 3.18, в ) схемам. Наиболее простой и универсальной (для U х = и U x~) является схема , пред ставленная на рис . 3.18, а , но на высоких частотах существенное влияние начи нают оказывать паразитные емкости . Поэтому на высоких частотах переходят либо к емкостной схеме , либо к комбинированной , которая при R 1 C 1 = R 2 C 2 ока зывается частотно-компенсированной (коэффициент деления k = R 2/( R 1 + Р 2), как и для схемы , изображенной на рис . 3.18, а ). Выполнение остальных требований и прежд е всего обеспечение высокого входного сопротивления и минимальной входной емкости вольтметра приводит в ряде случаев к усложнению структуры ВУ . Наиболее универсальным и часто применяемым в современных вольтметрах переменного тока является ВУ , струк турная схема которого представлена на рис . 3.19. Принципиальной особенностью данной схемы является изменение U в с помощью низкоомного резистивного аттенюатора с постоянным входным и выходным импедансом . Это повышает точность измерения Ux ~, но требует введения в структу ру ВУ преобразователя импеданса (ПИ ), обеспечивающего трансформацию высо кого входного сопротивления вольтметра в малое входное сопротивление атте нюатора . В качестве ПИ наиболее часто используют повторитель напряжения на полевом транзисторе с глу б окой отрицательной обратной связью . С помощью Рис . 3.18. Схемы аттенюаторов вольтметров : а— на резисторах ; б — на конденсаторах ; в — комбинированная. Рис . 3.19. Структурная схема уни версального входного устройства. входного делителя напряжения (ВДН ) предусматривается дополнительная воз можность расширения пределов измерения вольтметра . ВДН представляет собой фиксированный делитель резистивно-емкостного типа (см . рис . 3.18, в ) На высоких частотах входное сопротивление вольтметра уменьшается , а входная емкость и индуктивности проводников образуют последовательный ко лебательный контур , который на резонансной частоте имеет пра ктически нулевое сопротивление . Для нейтрализации этих эффектов ПИ конструктивно выполня ется как выносной пробник с ВДН в виде насадки. Усилители Усилители постоянного тока , как видно из структурных схем (см . рис . 3.13 и 3.14, о ), обеспечивают получение мощности , достаточной для приведения в дей ствие ИМ магнитоэлектрического прибора , и согласование входного сопротивле ния ИУ с выходным сопротивлением ВУ или детектора . К УПТ предъявляются два основных требования : высокое постоянство коэффициента усиления и пре небрежимо малые флюктуации выходной величины при отсутствии Ux = (Дрейф нуля ). Поэтому все практические схемы УПТ имеют глубокую отрицательную обратную связь (ООС ), обеспечивающую стабильную работу их и нечувствитель ность к перегрузкам . Радикальными методами борьбы с дрейфом нуля являются его периодическая коррекция , а также преобразование Uх = в переменное напря жение с последующим усилением и выпрямлением этого напряжения. Усилители переменного тока в соответствии со своим функциональным на значением (см . рис . 3.14, б ) должны иметь высокую чувствительность , большое значение и высокую стабильность коэффициента усиления , малые нелинейные искажения и широкую полосу пропускания (за исключением УПЧ селективного вольтметра ). Удовлетворить этим противоречив ы м требованиям могут только многокаскадные усилители с ООС и звеньями для коррекции частотной харак теристики . В некоторых случаях применяются логарифмические усилители для получения ^линейной шкалы в децибелах . Если ставится задача минимизации аддитивной п огрешности вольтметра , усилители могут быть двухканальными с усилением основного сигнала и сигнала , корректирующего аддитивную погреш ность . Для расширения функциональных возможностей многие вольтметры име ют специальный выход усилителя и могут использова т ься как широкополосные усилители . Более того , усилители могут выпускаться как самостоятельные из мерительные приборы , образуя подгруппу У. Детально усилители постоянного и переменного тока рассматриваются в курсе «Усилительные устройства». Детектор Тип дет ектора определяет , как уже указывалось , принадлежность вольтмет ров переменного тока к вольтметрам амплитудного , среднеквадратического или средневыпрямленного напряжения . В соответствии с этим сами детекторы клас сифицируются следующим образом : по парамет р у Ux ~^ которому соответствует ток или напряжение в выходной цепи детектора : пиковый детектор , детекторы среднеквадратического и средневыпрямленного значений напряжения ; по схеме входа : детекторы с открытым и закрытым входом по постоянному напряжению ; по ха рактеристике детектирования : линейные и квадратичные детекторы. Рис . 3.20. Схемы пикового детектора : А — с открытым входом ; Б — с закрытым входом. Пиковый детектор — это детектор , выходное напряжение которого непосред ственно соответствует t / max или <7 min (Ов или Us ). Пиковый детектор относит ся к линейным и может иметь открытый (рис . 3.20, а ) или закрытый (рис . 3.20, б ) вход по постоянному напряжению. Принцип работы пиковых детекторов спец ифичен и заключается в заряде конденсатора С через диод V до максимального (пикового ) значения Ux ~ , кото рое затем запоминается , если постоянная времени разряда С (через R ) значитель но превышает постоянную времени заряда . Полярность включения V определяет соответствие Ux =, либо Umax ( U в ), либо Umin ( U н ), а возможные пульсации U х = сглаживаются цепочкой Рф, Сф . Если детектор имеет открытый вход , U х = определяется суммой U и U в ( U н ), т . е . соответствует Umax ( Umin ) При закрытом входе U х = соответствует U в ( U н ). Есл и же Ux ~ не содержит посто янной составляющей , то схемы , изображенные на рис . 3.20, а , б , идентичны , а U х = соответствует Um . В некоторых случаях применяют двухполупериодные пи ковые детекторы с удвоением напряжения , позволяющие прямо измерять значе ние раз маха напряжения. Существенным достоинством пиковых детекторов являются большое входное сопротивление (равное R /2 для схемы на рис . 3.20, а и R /3 — для схемы на рис . 3.20, б ) и наилучшие по сравнению с другими типами детекторов частотные свойства . Поэтому пик овые детекторы наиболее часто применяют в вольтметрах первой модификации (см . рис . 3.14, о ), конструктивно оформляя совместно с ВУ в виде выносного пробника . В этом случае по кабелю , соединяющему пробник с прибором , передается Uх =. Детектор среднеквадратич еского значения— это преобразователь переменно го напряжения в постоянный ток (напряжение ), пропорциональный U 2 ск . Харак теристика детектирования в этом случае должна быть квадратичной , а при на . личии U - необходим детектор с открытым входом . В современных типах вольт метров применяются в основном квадратичные детекторы с термопреобразовате лями , аналогичными преобразователям термоэлектрических амперметров . Основ ным недостатком их , как отмечалось ранее , является квадратичный характер шкалы прибора . В воль т метрах этот недостаток устраняется применением диф ференциальной схемы включения двух (или более ) термопреобразователей , как показано на рис . 3.21. Рис . 3.21. Структурная схема детектора среднеквад ратического значения напряжения. При подаче на термопреобразователь ТП 1 измеряемого напряжения U х ~ выходное напряжение ТП 1 по аналогии с (3.26) U 1 = k t U 2 ск . Кроме ТП 1, в схеме имеется второй термопреобразователь ТП 2, включен ный встречно с ТП 1. На ТП 2 подается напряжение обратной связи , поэтому его выходное напряжение U 2 == k t BU 2 3 . Таким образом , на входе УПТ имеет место результирующее напряжение U 1 - U 2 = kt ( U 2 ск - BU 2 3 ) чему соответствует U 3 = k упт k т ( U 2 ск - BU 2 3 ). Если параметры схемы выб рать так , чтобы k упт k т BU 2 3 >> U 3 , то тогда окончательно U 3 U ск , т . е . шкала ИУ будет равномерной. Детектор средневыпрямленного значения— это преобразователь переменного напряжения в постоянный ток , пропорциональный U св . Схем но он базируется на двухполупериодном полупроводниковом выпрямителе , рассмотренном при анализе выпрямительных амперметров (см . § 3.4.1). Необходимо , однако , добавить , что линейность характеристики таких детекторов будет тем лучше , чем больше U х ~ (при малых Ux ~ детектор становится квадратичным ). Поэтому детекторы средневыпрямленного значения , как правило , применяют в вольтметрах второй моди фикации (рис . 3.14, б ).
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Гомофобия в России достигла такого уровня, что теперь пидарасы могу спокойно собираться только в госдуме и на футбольном поле.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru