Xпр – предел измерений на шкале прибора

Из этой формулы видно, что абсолютная погрешность не зависит от измеренной величины, а зависит от предела измерений вольтметра и самого прибора.

Класс точности позволяет рассчитать абсолютную погрешность с помощью предела измерений и не рассчитывать погрешность для каждого измерения.

10. Выбор вольтметра для измерения напряжения переменного тока различной формы кривой

Выбор осуществляется в зависимости от формы кривой сигнала, диапазона частот, предела измерений и точности измерений. Предпочтительно выбирают вольтметры со среднеквадратическим преобразователем, а со средневыпрямленным – только для гармонических.

С амплитудным преобразователем независимо от формы кривой.

В частности, для синусоидальной (гармонической) формы переменного напряжения: К_а = 1,41; К_ф = 1,11. Q= τ_имп / T; U_m= U_m’ + U₀; U_m= U_λ*(Q /Q – 1)

При выборе вольтметра для измерения импульсного напряжения в зависимости от поставленной задачи выбирают вольтметры с закрытым или открытым входом. При открытом входе прибор покажет амплитудное значение.

11. Цифровые вольтметры постоянного тока время-импульсного преобразования. Принцип работы, преимущества и недостатки

В основе принципа действия вольтметра времяимпульсного (временного) типа лежит преобразование с помощью АЦП измеряемого напряжения в пропорциональный интервал времени, который заполняется счетными им­пульсами, следующими с известной стабильной частотой следования. В ре­зультате такого преобразования дискретный сигнал измерительной информации на выходе преобразователя имеет вид пачки счетных импульсов, число которых пропорционально уровню измеряемого напряжения.

Погрешность измерений времяимпульсных вольтметров определяется ря­дом факторов: погрешностью дискретизации измеряемого сигнала; неста­бильностью частоты счетных импульсов; порогом чувствительности схемы сравнения и нелинейностью пилообразного напряжения.

Существует несколько схемотехнических решений, используемых при создании времяимпульсных вольтметров. Рассмотрим две такие схемы.

Времяимпульсный вольтметр с генератором линей­но изменяющегося напряжения. Структурная схема времяим­пульсного цифрового вольтметра и временные диаграммы, поясняющие ее работу, представлены на рис. 5.14. Данный тип вольтметра включает АЦП с промежуточным преобразованием измеряемого напряжения в пропорцио­нальный интервал времени. В состав АЦП входят: генератор линейно изме­няющегося напряжения (ГЛИН); два устройства сравнения I и II; триггер Т; логическая схема И; генератор счетных импульсов; счетчик импульсов и цифровое отсчетное устройство.

Дискретный сигнал измерительной информации на выходе преобразова­теля имеет вид пачки счетных импульсов, число которых N пропорционально величине входного напряжения U'_x (т.е. Щ. Линейно изменяющееся во времени напряжение £/_глин с ГЛИН поступает на входы 1 обоих устройств сравнения. Другой вход устройства сравнения / соединен с корпусом.

В момент, когда на входе устройства сравнения / напряжение и_шт = 0, на его выходе возникает импульс С/_усЬ условно фиксирующий нулевой уровень входного сигнала. Этот импульс, подаваемый на единичный вход триггера Т, вызывает появление положительного напряжения на его выходе.

Возвращается триггер в исходное состояние импульсом С/ _п, поступаю­щим с выхода устройства сравнения //. Импульс £/_усП возникает в момент ра­венства измеряемого U'_x и линейно изменяющегося напряжения £/„„„. Сформи­рованный в результате на выходе триггера импульс U_T длительностью

(здесь S — коэффициент преобразования) подается на вход схемы И, на вто­рой вход которой поступает сигнал С/_Гои с генератора счетных импульсов, следующих с частотой/, = УТ₀.

На выходе схемы И сигнал U_m появляется только при наличии импульсов £/_т и"С/_геи на обоих ее входах, т.е. счетные импульсы проходят через схему И тогда, когда присутствует сигнал на выходе триггера.

Количество прошедших через схему И счетных импульсов

подсчитывается счетчиком и отображается на индикаторе цифрового отсчетного устройства прибора.

Из двух последних соотношений получаем формулу для определения из­меряемого напряжения:

В вольтметре значение fJS выбирают равным 10™, где т = 1, 2, 3,... (число т определяет положение запятой в цифровом отсчете) поэтому прибор непо­средственно показывает значение измеряемого напряжения.

Рассмотренный цикл работы вольтметра периодически повторяется. Воз­врат ГЛИН в исходное состояние и подготовка схемы к очередному измере­нию осуществляется автоматически. По такому же принципу строятся циф­ровые вольтметры переменного тока. В них напряжение переменного тока предварительно выпрямляется и подается на устройство сравнения //.

Формула (5.13) не учитывает погрешности дискретности из-за несовпаде­ния момента появления счетных импульсов с началом и концом интервала At. Однако еще большую погрешность вносит фактор нелинейности коэффициента преобразования S. Недостатком метода времяимпульсного преобразова­ния является также его невысокая помехоустойчивость. Шумовая помеха, наложенная на измеряемое напряжение U_x, изменяет его и, следовательно, изменяет момент появления импульса £/_ус11, определяющего длительность At времени счета. Поэтому вольтметры, построенные по данной схеме, являют­ся наименее точными в ряду цифровых.