Основні технічні параметри

Напруги вимірюють як приладами безпосередньої оцінки (електромеханічної та електронної груп), так і приладами, що реалізують методи порівняння. Електромеханічні вольтметри (рисунок 1.1) складаються із електричного вимірювального механізму та вимірювального перетворювача у вигляді додаткових резисторів або шунтів.

Властивості вимірювальних механізмів описуються рівнянням шкали, яке встановлює залежність між лінійним (або кутовим) переміщенням показника механізму та вимірювальної величини, що діє на механізм.

В стрілочних (аналогових) вимірювальних приладів найбільше застосування знаходять магнітоелектричні вимірювачі.

Аналогові електронні вольтметри використовуються для вимірювання постійних напруг, змінних та імпульсних напруг. Електронні універсальні вольтметри можуть вимірювати і постійні, і змінні напруги.

Рисунок 1.1 Схеми електромеханічних вольтметрів.

Електронні вольтметри змінного струму виконують за однією із схем: «підсилювач змінного струму — випрямляч (детектор) — вимірювач» (рисунок 1.2,а) або «детектор — ППС — вимірювач» (рисунок 1.2,6).

По схемі рис. 1.2,а виготовляють мілівольтметри. Але у таких вольтметрів верхня границя області робочих частот не перевищує декілька мегагерц. За схемою рис. 1.2,6 виконують вольтметри з верхньою границею області робочих частот в декілька сотень мегагерц. Але такі вольтметри мають низьку чутливість.

Властивості електронних вольтметрів в значній мірі визначаються видом використовуваного детектора. В електронних вольтметрах використовують пікові детектори з відкритим входом (рисунок 1.3) та інші детектори.

а).

б).

Рисунок 1.2 Схеми електронних вольтметрів

Рисунок 1.3 Схема амплітудного детектора.

В цифрових вольтметрах результат вимірювання представляється у вигляді цифр, що виключає ряд суб'єктивних похибок. Сигнали, які виробляються цифровими вольтметрами в процесі вимірювання напруги, зручні для їх використання в цифрових обчислювальних машинах. Точність таких вольтметрів звичайно значно більша точності аналогових вольтметрів.

Схема такого вольтметра представлена на рисунку 1.4. При побудові даних схем в якості джерела сигналу використовують як правило операційний підсилювач з від'ємним зворотнім зв’язком, що володіє дуже малим вихідним опором, тому його впливом можна знехтувати. Перевагою такої схеми цифрового вольтметра є також те, що змінюючи опір одного резистора, можна регулювати диференційний коефіцієнт підсилення.

Цифрові вольтметри постійного струму складають найбільш розповсюджену групу ЦВП. Вони дозволяють вимірювати напругу від 1 мкВ до 1 кВ із похибкою 0.01… 0.1% при швидкодії від 2 до 5000 вимірювань в секунду та вхідному опорі 10⁹… 10⁷ Ом. Для вимірювання змінної напруги такі вольтметри комплектуються детекторами. Розроблені також цифрові вольтметри прямого вимірювання змінної напруги.

Їх робота базується на принципі перетворення аналогової величини в дискретну. За способом такого перетворення розрізняють цифрові вольтметри з часоімпульсним перетворювачем, вольтметри з розрядним зрівноваженням та інші.

Рисунок 1.4 Схема інструментального підсилювача для цифрового вольтметра.