РОЗДІЛ 1 ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ ЕЛЕКТРОРАДІОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

Скачати 0.82 Mb.

Назва	РОЗДІЛ 1 ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ ЕЛЕКТРОРАДІОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ
Сторінка	1/11
Дата	21.04.2013
Розмір	0.82 Mb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Історія > Документи

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

РОЗДІЛ 1

ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ ЕЛЕКТРОРАДІОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

1.1. Масштабні вимірювальні перетворювачі

До перетворювальних пристроїв, що здійснюють масштабні функції прийнято відносити шунти, додаткові резистори, подільники напруги, вимірювальні трансформатори струму і напруги вимірювальні підсилювачі.

Шунти призначені для розширення меж вимірювання потоку це - калібровані резистори (міри). Схема увімкнення шунта до вимірювального приладу показана на рис. 1.1.

Опір шунта вибирається таким, щоб більша частина струму протікала по шунту. Конкретний опір шунта можна визначити з рівності:

Звідки:

(1.1)
Враховуючи, що

, можна записати:

(1.2)
Коефіцієнт

прийнято називати коефіцієнтом шунтування. З рівності (1.2) також видно

Шунти застосовують основному з магнітоелектричними вимірювальними механізмами у ланцюгах постійного струму. На змінному струмі опір шунта і опір вимірювального механізму при зміні частоти вимірюваного сигналу змінюються неоднаково, що приводить до додаткової похибки.

Конструктивно розрізняють внутрішні і зовнішні шунти. Внутрішні шунти застосовують звичайно в амперметрах для вимірювання невеликих струмів (до 30 А). Вони розташовуються, як правило, всередині корпуса приладу. Зовнішні (зовнішні) шунти використовують з приладами для вимірювання більших струмів (до 6000 А). В цьому випадку потужність, яка розсіюється шунтом, не нагріває прилад.

Рис. 1.1. Схема вмикання шунта

Рис. 1.2. Схема вмикання додаткового резистора
Основні параметри шунтів регламентуються. За точністю розрізняють наступні класи шунтів: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5. Клас точності означає допустиме відхилення опору шунта від його номінального значення, виражене у відсотках.

Додаткові резистори призначені для розширення меж вимірювання за напругою електровимірювальних механізмів, тобто вони обмежують струм у ланцюзі вимірювального механізму і дозволяють використовувати його для вимірювання більших значень напруги. Додаткові резистори вмикають послідовно з вимірювальним механізмом (рис. 1.2).

Розширення меж вимірювання приладу за рахунок додаткового резистора прийнято оцінювати коефіцієнтом розширення (множником шкали):

.

Опір додаткового резистора

можна визначити виходячи з рівності:

.

Звідси:

(1.3)

Додаткові резистори виконують звичайно одномежовими для щитових приладів і багатомежовими для переносних. За точністю додаткові резистори поділяють на класи: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5. Клас точності додаткових резисторів визначається відношенням абсолютної похибки значення опору до його номінального значення:

Подільники напруги призначені для зниження напруги в певне число разів.

Основними показниками подільників напруги є коефіцієнт поділу (коефіцієнт передачі)

; частотний діапазон, в якому зберігається сталість

; допустима потужність розсіювання; похибка розподілу. Схеми найпоширеніших подільників напруги показані на рис. 1.3.

Коефіцієнт поділу для найпростішого резистивного подільника (рис. 1.3.а) можна записати у вигляді:

(1.4)

При відносно невисокому опорі навантаження коефіцієнт поділу залежить від

і у формулі (1.4) замість

потрібно використовувати:

U_вх

Рис. 1.3. Схема подільників напруги: а – простого резисторного; б – ємнісного; в

– з коректуючими елементами; г – секційного;

д - ступінчатого

Коефіцієнт поділу для ємнісного подільника (рис. 1.3,б) визначається виразом (1.5) за умови, що

. Якщо ж ця умова не виконується, то розрахунок ведеться з врахуванням

(1.5)

Ємнісні подільники використовують у високочастотних ланцюгах, тому що вони мають властивості незмінності коефіцієнта поділу в діапазоні до сотень мегагерц.

Елементи, що входять до складу подільника (резистори, конденсатори), за рахунок паразитних зв’язків реактивного характеру приводять до нерівномірності коефіцієнта передачі в робочій смузі частот. Зменшити ці нерівномірності дозволяють подільники, зібрані за схемою, поданою на рис. 1.3,в. Такий подільник напруги є частотно-незалежним. Конденсатори в цьому випадку вибираються з умови:

(1.6)

На низьких частотах ємнісний опір подільника

багато більше опорів

, тому поділ здійснюється в основному подільником, що складається тільки з активних резисторів. В сфері високих частот

, і поділ здійснюється в основному ємнісним подільником. При виконанні умови (1.6) коефіцієнт поділу розглянутих подільників широкого діапазону ведеться за формулою (1.4).

На низьких частотах використовують індуктивні подільники напруги. За конструкцією вони подібні до автотрансформатора з феромагнітним сердечником.

Реально подільники напруг, що використовуються у вимірювальних приладах, виконують за більше складною схемою. Широко використовують секційні (рис. 1.3,г) і східчасті (рис. 1.3,д) подільники.

Атенюатори (послаблювачі) призначені для зниження напруги в необхідне число раз. За допомогою атенюаторів здійснюється нормування малих за рівнем сигналів. Як і подільники вони характеризуються діапазоном робочих частот: вхідним і вихідним опорами, допустимою потужністю розсіювання, похибкою поділу. При роботі в діапазоні надвисоких частот атенюатори додатково характеризуються коефіцієнтом стоячої хвилі.

Послаблення, внесене атенюатором, прийнято виражати в децибелах:

. (1.7)

Вхідний опір атенюатора, на відміну від подільника напруги, у процесі регулювання послаблення не змінюється при постійному опорі навантаження.

Залежно від діапазону частот використовують атенюатори, які виконані на резисторах, конденсаторах або на основі ліній з розподіленими постійними граничного і поглинаючого струмів.

Резистивні атенюатори застосовують у діапазоні до декількох десятків мегагерц. Вони виконуються з елементів це - Т- або П-подібні чотириполюсники. Число ланок може змінюватися за допомогою перемикача.

Ємнісні атенюатори використовують на частотах до сотень мегагерц, а виконані на елементах з розподіленими постійними — в діапазоні надвисоких частот.

Рис. 1.4. Схема увімкнення вимірювальних трансформаторів
Вимірювальні трансформатори застосовуються для перетворення великих напруг і струмів у відносно малі напруги і струми з метою наступного їхнього використання для вимірювання типовими приладами.

Конструктивно вимірювальний трансформатор це - замкнутий сердечник з магнітом’якого матеріалу, на якому розміщені дві ізольовані обмотки із числом витків

. У трансформаторах струму, як правило, первинний струм

більше вторинного

, тому

, а в трансформаторах напруги первинна напруга

більша вторинної

, тому в них

.

Схема увімкнення вимірювальних трансформаторів струму і напруги показана на рис. 1.4.

Значення вимірюваних струмів

і напруг

визначають за показниками приладів із врахуванням номінальних значень коефіцієнтів трансформації за струмом

, і напругою

;

, (1.8)
де

;

— значення виміряного струму і напруги відповідно;

— номінальне значення струму і напруги в первинній і вторинній обмотках трансформатора струму відповідно.

В реальних умовах експлуатації вимірювальних трансформаторів номінальне значення коефіцієнта трансформації не дорівнює реальному коефіцієнту

, що пояснюється різними значеннями вимірюваних струмів і напруг, характером і значенням навантаження у вторинному ланцюзі, конструкцією трансформатора і іншими причинами. Тому визначення вимірюваних величин за номінальними коефіцієнтами трансформації приводить до похибок.

Для трансформатора струму відносна похибка:

, (1.9)

а для трансформаторів

(1.10)

Крім похибки струму

і похибки по напрузі

, у вимірювальних трансформаторів є кутова похибка, викликана неточністю передачі фази з однієї обмотки в іншу. Кутова похибка вимірювальних трансформаторів впливає на похибку вимірювальних приладів, показання яких залежать від фазових зрушень струмів у цих приладах (фазометри, ватметри).

З врахуванням зазначених похибок уведені чотири класи точності вимірювальних трансформаторів:0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

Для забезпечення нормальної роботи вимірювального трансформатора струму загальний опір його вторинного ланцюга не повинен перевищувати номінального навантаження, що нормоване (0,2; 0,6; 0,8; 1,2; 2 Ом). Збільшення опору вторинної обмотки може викликати перенапругу і пробій ізоляції. Таким чином, нормальна робота вимірювального трансформатора струму забезпечується в режимі короткого замикання, а режим холостого ходу є аварійним.

У вимірювальних трансформаторів напруги вторинна обмотка навантажена на великий опір, тому нормальна робота такого трансформатора забезпечується в режимі, близькому до холостого ходу, а зменшення навантаження приводить до аварійної ситуації.

Застосування вимірювальних трансформаторів у ланцюгах високої напруги забезпечує також безпечний режим роботи обслуговуючого персоналу, тому що вимірювальні прилади вмикають у ланцюг низької напруги, що має заземлення.

Узгоджуючі трансформатори — служать для збереження незмінної величини опору на їхньому вході при різних опорах, що навантажують їх вихід. Забезпечуючи перетворення опорів, узгоджуючі трансформатори одночасно виконують функції буферного узгодження з навантаженням і регулювання напруги.

Властивості і конструкції узгоджуючих трансформаторів визначаються діапазоном частот, у якому вони використовуються. Вторинну обмотку низькочастотного узгоджуючого трансформатора роблять у вигляді секцій. При зміні величини навантажень її перемикають на відповідну секцію, при цьому опір у первинній обмотці трансформатора залишається незмінним.

У діапазоні НВЧ застосовуються узгоджуючі трансформатори, що мають вигляд відрізків хвилеводу або коаксіальної лінії.

Вимірювальні підсилювачі, вирішуючи в цілому функції масштабування і нормування сигналів, забезпечують підтримку на заданому рівні і з певною точністю значення вимірювальних сигналів. Крім того, вимірювальні підсилювачі забезпечують розв’язку окремих трактів і лінійний режим роботи вимірювальних ланцюгів виявлення малих струмів і напруг у вимірювальних ланцюгах (нульові підсилювачі), узгодження входів вимірювальних приладів із джерелами сигналів.

Вимірювальні підсилювачі повинні мати стабільні метрологічні характеристики. До підсилювачів пред’являють наступні основні вимоги:

лінійність і стабільність перетворення сигналу, який забезпечує задану похибку;

забезпечення заданого діапазону підсилення;

забезпечення заданої частотної вибірковості;

малі початкові струми і ін.

За видом амплітудно-частотної характеристики використовувані підсилювачі поділяють на підсилювачі змінного струму (напруги) і підсилювачі постійного струму.

Підсилювачі змінного струму (або просто підсилювачі) повинні забезпечувати сталість коефіцієнта передачі в широкому діапазоні частот

. Для цих характеристик допускається «завал» частотної характеристики в області нижніх частот, тобто

. До підсилювачів змінних струмів належать також селективні (вибірні) підсилювачі.

Для підсилювачів постійного струму (ППС) нижня межа частотного діапазону

, тобто

, наприклад, підсилювачі постійного струму, використовувані в аналогових електронних вольтметрах, підсилюють сигнал до значення, необхідного для ефективної роботи електромеханічного вимірювального механізму, і узгоджують його малий опір з вихідним опором перетворювача.

Через рахунок підвищення коефіцієнта підсилення ППС можна підвищувати чутливість електронних вольтметрів у цілому. Однак ця принципова можливість при практичній реалізації натрапляє на технічні труднощі, зв’язані насамперед із повільними непередбачуваними змінами вихідного сигналу при відсутності на вході інформаційного сигналу. Дрейф нуля може позначитися на точності результатів вимірів, і тому звичайно передбачається можливість встановлення нуля вимірювача перед початком вимірювань.

Електронні підсилювачі конструктивно можуть виконуватися як вузли вимірювальних приладів або як окремі функціонально закінчені пристрої, що належать до підгрупи В. Перші каскади підсилювачів, призначених для посилення слабких сигналів, можуть розташовуватися окремо у виносному блоці (пробнику), що забезпечує увімкнення безпосередньо до джерела, тим самим знижуючи паразитний вплив реактивностей з’єднувальних проводів.

Залежно від використовуваного активного елемента вимірювальні підсилювачі бувають транзисторними, магнітними, на основі елементів з негативним опором і регульованим реактивним опором, на тунельних діодах, на базі інтегральних мікросхем і молекулярними.

Рис. 1.5. Схеми операційних підсилювачів: а ― еквівалентна;

б ― неінвертируюча
У сучасній вимірювальній техніці використовують в основному інтегральні операційні підсилювачі (ОП) різних типів це - підсилювачі постійного струму з більшим коефіцієнтом підсилення.

Операційні підсилювачі (ОП) мають великий вхідний опір (сотні МОм) і малий вихідний (одиниці Ом). Великий вхідний опір звичайно забезпечується використанням у вхідному диференційному каскаді польових і біполярних транзисторів, що працюють у режимі мікрострумів. На еквівалентній схемі ОП (рис. 1.5,a)

імітує вхідний опір, протікання струму через який викликає різниця напруг між входами. Для еквівалентної схеми справедливе наступне:

вхідна диференціальна напруга визначається різницею:

;

коефіцієнт підсилення за напругою:

.

Для ідеальної еквівалентної схеми

;

.

Для неінвертуючого ОП (рис. 5.5.б) справедливе наступне:

;

;

для режиму постійного струму:

, то

і ОП виконує роль повторювача напруги.

Крім завдань масштабного перетворення (посилення), ОП можуть використовуватися як компаратори, інтегратори та ін.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Схожі:

Питання щодо підготовки до здачі екзамену з дисципліни "РАДІОВИМІРЮВАННЯ"... Вимірювання коефіцієнта амплітудної модуляції амплітудномодульованного (AM) сигналу	Пам'ятка на весняні канікули! Основні правила безпеки при використанні побутових нагрівальних, електричних і газових приладів
Комплексне кваліфікаційне завдання №1 з професії 7242. 1 „Контролер... Ви працюєте контролером радіоелектронної апаратури і приладів III розряду. Вам пропонується	ПЛАН ВСТУП РОЗДІЛ І. Сутність і основні поняття валютного законодавства... Валютне законодавство України базується на принципах, які є вихідними нормативно-керівними положеннями основи механізму державного...
ЗМІСТ ВСТУП 3 РОЗДІЛ І ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА УКРАЇНСЬКОГО КОНСТИТУЦІОНАЛІЗМУ РОЗДІЛ ІІ ОСНОВНІ ЕТАПИ СТАНОВЛЕННЯ УКРАЇНСЬКОГО КОНСТИТУЦІОНАЛІЗМУ ДО ЗДОБУТТЯ НЕЗАЛЕЖНОСТІ УКРАЇНИ 32	ЗМ ІСТ ВСТУП РОЗДІЛ ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДІЛОВОЇ ТЕРМІНОЛОГІЧНОЇ ЛЕКСИКИ РОЗДІЛ ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДІЛОВОЇ ТЕРМІНОЛОГІЧНОЇ ЛЕКСИКИ
Тема уроку: "Знайомство з програмою MS Excel" Повторити основні елементи програм, призначених для роботи з OS Windows 2000/ХР	СУТНІСТЬ ТА ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ ГРОШОВО-КРЕДИТНОЇ СИСТЕМИ Грошова система — це встановлена державою форма організації грошового обігу в країні
Елементи графічної грамоти Основні лінії на ескізах, кресленнях: контурна, розмірна і лінія згину, їх призначення. Позначення місць нанесення клею. Ознайомлення...	ТЕМА: Операційні системи Windows. Робота з вікнами програм та діалоговими вікнами МЕТА: засвоїти основні методи роботи з типовими вікнами програм та діалоговими вікнами; набути навички переміщення вікон, зміни розміру...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання