- •Метрология, стандартизация и сертификация
- •Екатеринбург 2012
- •Аннотация содержания методических указаний
- •1. Общие сведения
- •1.1. Аналоговые электронные вольтметры (ав)
- •1.1.1. Обобщенная структурная схема ав
- •1.2. Цифровые электронные вольтметры (цв)
- •1.2.1. Обобщенная структурная схема цв
- •1.2.2. Характеристики аналого-цифровых преобразователей
- •1.3. Преобразователи переменного напряжения в постоянное
- •2. Экспериментальная часть
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»
Физико-технологический институт
Кафедра экспериментальной физики
УТВЕРЖДАЮ
Директор ФТИ
В.Н. Рычков
«___» _____________2012г.
ПРИЛОЖЕНИЕ К РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Метрология, стандартизация и сертификация
Методические указания к выполнению лабораторной работы №2
«Электронные вольтметры»
Рекомендована Методическим Советом ФТИ
для специальностей и направлений подготовки:
140.307 – «Радиационная безопасность человека и окружающей среды»
200.402 – «Инженерное дело в медико-биологической практике»
200.300 – «Биомедицинская инженерия»
Екатеринбург 2012
Методические указания составлены в соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего образования на основании учебного плана для направлений 140.307 «Радиационная безопасность человека и окружающей среды», 200.402 «Инженерное дело в медико-биологической практике» и 200.300 – «Биомедицинская инженерия»
.
Методические указания составил:
Ст. преподаватель. Новиков Е.Г.
Методические указания одобрены на заседании кафедры экспериментальной физики “___”__________2012 г., протокол №____.
Заведующий кафедрой В.Ю.Иванов
Методические указания одобрены на заседании методического совета ФТФ
“____”_________2012 г., протокол №____.
Председатель методического совета Н.Н.Курбатов
Аннотация содержания методических указаний
Методические указания посвящены рассмотрению вопросов построения аналоговых и цифровых электронных вольтметров и их метрологических характеристик.
Лабораторная работа №2
электронные вольтметры
Цель работы: Изучение характеристик и принципов действия электронных вольтметров.
1. Общие сведения
Электронные вольтметры (ЭВ) являются наиболее распространенными электроизмерительными приборами, предназначенными для измерения напряжений постоянного и переменного тока.
В зависимости от рода входного сигнала электронные вольтметры делят на четыре группы;
1) вольтметры постоянного напряжения (группа В2), 2) вольтметры переменного напряжения (группа ВЗ), 3) вольтметры импульсного напряжения (группа В4), 4) вольтметры селективные (группа В6).
Универсальные приборы, предназначенные для измерения постоянного и импульсного напряжения и тока, выделены в группу В7.
1.1. Аналоговые электронные вольтметры (ав)
1.1.1. Обобщенная структурная схема ав
Принцип действия аналоговых электронных вольтметров состоит в усилении сигнала измеряемого напряжения и измерении сигнала, полученного в результате этого усиления.
Они являются обычно приборами прямого измерительного преобразования, обладают большим входным сопротивлением (более 1 МОм), высокой чувствительностью и широким диапазоном измеряемых напряжений (от десятков нановольт до десятков киловольт) и могут работать в широком частотном диапазоне (от постоянного тока до частот порядка мегагерц).
В аналоговых электронных вольтметрах постоянного тока (рисунок 1, а) сигнал измеряемого напряжения U постоянного тока поступает во входную измерительную цепь, где по необходимости преобразуется (обычно масштабируется с помощью резисторного делителя напряжения). Полученный при этом сигнал усиливается усилителем постоянного тока и подается на магнитоэлектрический преобразователь.
Усилитель постоянного тока увеличивает мощность усиливаемого сигнала за счет энергии источника питания, что и обеспечивает большую чувствительность электронного вольтметра по сравнению с электромеханическими приборами.
Усилители постоянного тока, используемые в аналоговых электронных вольтметрах, имеют линейную статическую характеристику и стабильный коэффициент усиления. Это обеспечивается использованием в усилителе отрицательной обратной связи и стабилизацией напряжения питания.
Рисунок 1 - Схемы аналоговых электронных вольтметров:
1 — входная цепь вольтметра постоянного тока; 2 — электронный усилитель постоянного тока; 3 — магнитоэлектрический преобразователь; 4 — входная цепь вольтметра переменного тока; 5—электронный усилитель переменного тока; 6 — преобразователь рода тока (детектор); B — переключатель
Аналоговые электронные вольтметры переменного тока строят по схемам, показанным на рисунках. 1, б и 1, в.
В первой схеме переменное измеряемое напряжение преобразуется в постоянное, а затем усиливается усилителем постоянного тока. Во второй схеме измеряемое переменное напряжение усиливается усилителем переменного тока, а затем преобразуется в постоянное напряжение.
Вольтметры, построенные по первой схеме, характеризуются широким частотным диапазоном (20 Гц — 1000 МГц), но недостаточно высокой чувствительностью, связанной с влиянием порога чувствительности полупроводниковых выпрямителей на результат преобразований малых напряжений. Вольтметры, построенные по второй схеме, характеризуются более высокой чувствительностью, но сравнительно узким частотным диапазоном (10 Гц – 20 МГц), который определяется частотными характеристиками усилителей переменного тока.
Широкое применение имеют универсальные аналоговые электронные вольтметры (рисунок 1, г), которые предназначаются для измерений в цепях постоянного и переменного тока.
Аналоговые электронные вольтметры выпускают с классами точности от 0,5.