Каталог радиолюбительских схем

ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ НАСТРОЙКЕ И РЕГУЛИРОВКЕ РАДИОАППАРАТУРЫ

ИЗМЕРЕНИЕ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ ТОКОВ

В цепях с несинусоидальным током чаще всею возникает необходимость измерять действующее значение несинусоидального тока или напряжения, его среднее и амплитудное значения. Промышленные приборы градуируются, как правило, в действующих значениях тока или напряжения синусоидальной формы независимо от их системы. В то же время приборы различных систем по-разному реагируют на несинусоидальный ток, т. е. имеют различную зависимость вращающего момента от формы тока или напряжения. Это является основным источником погрешности при измерении синусоидальных токов. Показания электродинамического амперметра (вольтметра) зависят от действующего значения измеряемого тока (напряжения) несинусоидальиой формы.

Электромагнитный амперметр (или вольтметр) так же, как и электродинамические приборы, измеряет действующее значение тока (напряжения) несинусоидальной формы независимо от начальных фаз гармоник. Однако частотный диапазон этих приборов ограничен. Современные электромагнитные приборы класса точности 0,5 имеют весьма малые расхождения показаний на переменном и постоянном токе.

Выпрямительные или детекторные магнитоэлектрические системы состоят из выпрямительного устройства, вилюченного в цепь измеряемого переменного тока, и магнитоэлектрической системы, позволяющей измерять выпрямленный ток по шкале, проградуированной, как правило, в действующих значениях синусоидального тока (напряжения). В магнитоэлектрических приборах с выпрямителем стрелка отклоняется на некоторый угол, пропорциональный среднему значению выпрямленного тока за полупериод. При несинусоидальиом токе такой прибор измеряет сумму средних значений (по модулю) всех гармоник периодического тока (напряжения) несинусоидальной формы, причем показания прибора зависят от фазы гармоник относительно основной, т. е. зависят от формы тока (напряжения). Шкала приборов с выпрямителями градуируется в действующих значениях синусоидального тока.

Рис. 1. Схема вольтметра со среднеквадратичной характеристикой (а);
формирование квадратичной характеристики выпрямительного вольтметра (б)

Принципиальная схема вольтметра со среднеквадратичной характеристикой показана на рис. 1а. Прибор содержит двухполупериодную схему выпрямителя с трансформатором Т и диодами V и диодную цепочку V1...V8 с параболической вольт-амперной характеристикой. Формирование вольт-амперной характеристики, имитирующей полупараболу, показано на рис. 1б.

Показания таких выпрямительных приборов пропорциональны среднему значению квадратов амплитуд мгновенных значений измеряемого периодического напряжения (тока) любой формы, а градуировка шкалы прибора может быть выполнена в среднеквадратичных значениях напряжения или тока. В соответствии с указанным принципом выполнен вольтметр типа ВЗ-20, позволяющий измерять среднеквадратичные значения напряжений от 2 мВ до 300 В в диапазоне частот от 50 Гц до 300 кГц.

Для измерения амплитудных значений переменных напряжений сложной формы применяют пиковые вольтметры. Принципиальная схема пикового вольтметра переменного тока с закрытым входом и параллельным включением диода V и нагрузочного резистора R с последовательно включенным конденсатором показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема пикового вольтметра переменного тока

Сопротивление резистора R и емкость С выбираются такой величины, чтобы постоянная времени RC была значительно больше периода измеряемого напряжения. Средний вращающий момент пикового вольтметра пропорционален наибольшему амплитудному значелиго положительной полуволны периодического напряжения и не реагирует на постоянную составляющую. При измерении импульсного напряжения неизбежна погрешность измерения, растущая с увеличением скважности Q = T/tи, где Т — период импульсного напряжения и tи— длительность импульса. Поэтому при измерении вносят поправку: dUm = + Qr/R, где R — сопротивление нагрузочного резистора; г — сопротивление цепи для положительной волны измеряемого напряжения, определяемое сопротивлением измеряемой цепи и прямым сопротивлением диода.

Фильтр на элементах Rф, Cф уменьшает пульсации напряжения на выходе пикового вольтметра. Постоянная времени Rф, Сф должна существенно превышать RC. Усилитель У позволяет подключить низкоомный индикатор к фильтру с высоким выходным сопротивлением.