ВИМІРЮВАННЯ Під час налаштування та регулювання Радіоапаратура

ВИМІР несинусоїдальних струмів

У колах з несинусоїдальних струмом частіше всією виникає необхідність вимірювати діюче значення несинусоїдального струму або напруги, його середнє і амплітудне значення. Промислові прилади градуіруются, як правило, в діючих значеннях струму або напруги синусоїдальної форми незалежно від їх системи. У той же час прилади різних систем по-різному реагують на несинусоїдальних струм, тобто мають різну залежність обертаючого моменту від форми струму або напруги. Це є основним джерелом похибки при вимірюванні синусоїдальних струмів. Показання електродинамічного амперметра (вольтметра) залежать від діючого значення вимірюваного струму (напруги) несінусоідальіой форми.

Електромагнітний амперметр (або вольтметр) так само, як і електродинамічні прилади, вимірює діюче значення струму (напруги) несинусоїдального форми незалежно від початкових фаз гармонік. Однак частотний діапазон цих приладів обмежений. Сучасні електромагнітні прилади класу точності 0,5 мають дуже малі розбіжності свідчень на змінному та постійному струмі.

Випрямні або детекторні магнітоелектричні системи складаються з випрямні пристрої, вілюченного в ланцюг вимірюваного змінного струму, і магнітоелектричних системи, що дозволяє вимірювати випрямлений струм за шкалою, проградуірованной, як правило, в діючих значеннях синусоїдального струму (напруги). У магнітоелектричних приладах із випрямлячем стрілка відхиляється на деякий кут, пропорційний середнього значення випрямленої струму за напівперіод. При несінусоідальіом струмі такий прилад вимірює суму середніх значень (по модулю) всіх гармонік періодичного струму (напруги) несинусоїдального форми, причому показання приладу залежать від фази гармонік щодо основної, тобто залежать від форми струму (напруги). Шкала приладів з випростувачами градуіруется в діючих значеннях синусоїдальної струму.


Рис. 1. Схема вольтметра з середньоквадратичний характеристикою (а);
формування квадратичної характеристики випрямні вольтметра (б)

Принципова схема вольтметра з середньоквадратичний характеристикою показана на рис. 1а. Прилад містить двухполуперіодную схему випрямляча з трансформатором Т і діодами V і діодний ланцюжок V1 … V8 з параболічної вольт-амперної характеристикою. Формування вольт-амперної характеристики, що імітує полупараболу, показано на рис. 1б.

Показання таких випрямних приладів пропорційні середнім значенням квадратів амплітуд миттєвих значень вимірюваного періодичного напруги (струму) будь-якої форми, а градуювання шкали приладу може бути виконана в середньоквадратичних значеннях напруги або струму. Відповідно до вказаного принципом виконаний вольтметр типу ВЗ-20, що дозволяє вимірювати середньоквадратичне значення напруг від 2 мВ до 300 В у діапазоні частот від 50 Гц до 300 кГц.

Для вимірювання амплітудних значень змінних напруг складної форми застосовують пікові вольтметри. Принципова схема пікового вольтметра змінного струму з закритим входом і паралельним включенням діода V і навантажувального резистора R з послідовно включеним конденсатором показана на рис. 2.


Рис. 2. Схема пікового вольтметра змінного струму

Опір резистора R і ємність С вибираються такої величини, щоб стала часу RC була значно більше періоду вимірюваної напруги. Середній обертаючий момент пікового вольтметра пропорційний найбільшому амплітудно значеліго позитивної напівхвилі періодичного напруги і не реагує на постійну складову. При вимірі імпульсної напруги неминуча похибка вимірювання, зростаюча зі збільшенням шпаруватості Q = T / tі, де Т – період імпульсної напруги і tі-тривалість імпульсу. Тому при вимірюванні вносять поправку: dUm = + Qr / R, де R – опір навантажувального резистора; г – опір кола для позитивної хвилі вимірюваної напруги, що визначається опором вимірюваної ланцюга і прямим опором діода.

Фільтр на елементах Rф, CФ зменшує пульсації напруги на виході пікового вольтметра. Постійна часу Rф, СФ повинна істотно перевищувати RC. Підсилювач У дозволяє підключити низькоомним індикатор до фільтру з високим вихідним опором.