Цифровые вольтметры переменного тока

Цифровые вольтметры переменного тока строят в основном по принципу преобразования переменного напряжения в постоян­ное напряжение , которое затем измеряется вольт­метром постоянного тока; частоту следования импульсов , из­меряемую счетчиком импульсов, .

При создании преобразователей переменного тока в постоянный необходимо обеспечить высокую степень линейности амплитудной характеристики  при большом динамическом диапа­зоне, постоянство характеристик в широком диапазоне частот, малые пульсации преобразованного напряжения и т. д.

Измерение переменного напряжения связано с необходимостью учета формы кривой сигнала и схемы преобразователя. Выходное напряжение пропорционально средневыпрямленному, среднеквадра­тичному, амплитудному значению измеряемого напряжения (в зави­симости от схемы преобразователя). Информация о значениях изме­ряемой величины выводится на устройство цифрового отсчета в дей­ствующих значениях синусоидального напряжения.

Наибольшее распространение в универсальных цифровых вольт­метрах в режиме измерения переменного напряжения (см. рис. 6.5) получили двухполупериодные выпрямительные преобразователи среднего значения (см. п. 5.2) с фильтром и усилителем, охваченным глубокой отрицательной обратной связью.

Большое значение имеют методы измерения среднеквадратич­ного значения переменного тока, результаты измерения которых не зависят от формы кривой измеряемого напряжения. В этом отно­шении интерес представляют цифровые вольтметры среднеквадратич­ного значения с автоматической обработкой результатов измере­ния ряда мгновенных значений напряжений; принципом компарирования переменного измеряемого напряжения с известным опор­ным напряжением постоянного тока; принципом компарирования переменного измеряемого напряжения с опорным переменным на­пряжением (равным опорному напряжению постоянного тока), сформированным из измеряемого.

Погрешность цифровых вольтметров переменного тока значи­тельно больше погрешности цифровых вольтметров постоянного тока и зависит от частотного диапазона (частотный диапазон бывает чаще всего от десятков герц до десятков килогерц, вне этих пре­делов погрешность вольтметра возрастает). Верхний предел ча­стоты измеряемого напряжения в цифровых вольтметрах не пре­восходит 30 МГц.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

Общие сведения

Измерение тока и напряжения осуществляется в цепях постоян­ного, переменного токов широкого диапазона частот и импульс­ных.

Наиболее высокую точность измерений получают в цепях постоянного тока. При измерениях в цепях переменного тока точность измерений понижается с повышением частоты; здесь кроме оценки среднеквадратичного, средневыпрямленного, среднего и максималь­ного значений иногда требуется наблюдение формы исследуе­мого сигнала и знание мгновенных значений тока и напряже­ния.

Измерители тока и напряжения независимо от их назначения должны при включении не нарушать режима работы цепи измеряемого объекта; обеспечивать малую погрешность измерений, исключив при этом влияние внешних факторов на работу прибора, высокую чувствительность измерения на оптимальном пределе, быструю готовность к работе и высокую надежность.

Выбор приборов, выполняющих измерения тока и напряжения, определяется совокупностью многих факторов, важнейшие из кото­рых: род измеряемого тока; примерные диапазон частот измеряе­мой величины и амплитудный диапазон; форма кривой измеряемого напряжения (тока); мощность цепи, в которой осуществляется измерение; мощность потребления прибора; возможная погрешность измерения (ниже будут указаны требования к конкретным приборам).

Если необходимая точность измерения, допустимая мощность потребления и другие требования могут быть обеспечены ампер­метрами и вольтметрами электромеханической группы, то следует предпочесть этот простой метод непосредственного отсчета. В мало­мощных цепях постоянного и переменного токов для измерения напряжения обычно пользуются цифровыми и аналоговыми элек­тронными вольтметрами. Если необходимо измерить напряжения с более высокой точностью, следует использовать приборы, дей­ствие которых основано на методах сравнения, в частности на ме­тоде противопоставления.

Измерение тока возможно методом непосредственной оценки аналоговыми и цифровыми амперметрами, а также косвенное. При этом напряжение измеряется на образцовом резисторе с из­вестным сопротивлением. Для исследования формы и определения мгновенных значений напряжения и тока применяют осцилло­графы.