Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



2.8. Измерение импульсных напр.чжений

I IIIJIIIII I J ШШШ1 □


Рис. 2.88. Временные диаграммы, поясняющие работу схемы выработки компенсирующего

напряжения

Компаратор прибора В4-20 построен на дифференциальном каскаде с полевыми транзисторами и туннельным диодом в качестве нагрузки.

Такая схема сравнивающего устройства обладает широкой полосой пропускания, позволяющей измерять с высокой точностью импульсные" сигналы с крутыми фронтами и срезами и обеспечивает высокое входное сопротивление прибора.

Импульсы с выхода компаратора 1 (или компаратора 2) поступают в тракт преобразования (рис. 2.87) на вход усилителя-формирователя. Временные диаграммы напряжений, поясняющие принцип действия канала преобразования и показывающие последовательность выработки компенсирующего напряжения, показаны на рис. 2.88.

Сигналом с усилителя-формирователя запускается одновибратор С,. Импульс, являющийся результатом дифференцирования среза выходного импульса одновибрато-ра запускает одновибратор Gj, аналогично управляется одновибратор G3 импульсами одновибратора G, одновибратор G4 - импульсами одновибратора G3, одновибратор Gj - импульсами одновибратора G,. Одновибратор Gg запускается срезом одновибратора G,.

Выходные импульсы одновибраторов поступают на схемы логического умножения, управляющие работой цепей заряда, ускоренного разряда, ускоренного заряда и сброса.

В установившемся режиме, когда уро-

вень входного напряжения постоянный, схема работает с некоторой собственной частотой /соб. На накопительном конденсаторе будет медленно пульсирующее напряжение (с частотой /соб = 1/соб) около постоянного уровня, соответствующего входному напряжению.

При увеличении амплитуды входного сигнала нарушается баланс токов во входном дифференциальном каскаде компаратора, одновибратор компаратора срабатьгеает и начинает вьщавать импульсы, управляющие схемой набора компенсирующего напряжения с частотой следования много выше частоты /соб- Частота следования импульсов компаратора в этом случае либо совпадает с частотой следования входного сигнала, либо определяется времязадающей цепью одновибратора компаратора.

Если промежуток между импульсами одновибратора G, схемы выработки компенсирующего напряжения меньше собственной длительности импульса одновибратора Gj, то фронт следующего импульса одновибратора G, возвращает одновибратор в исходное (устойчивое) состояние и т. д. Поэтому длительности импульсов одновибраторов (кроме первого) зависят от момента прихода следующих импульсов предыдущего одновибратора (в отличие от установившегося режима, когда одновибраторы возвращаются в устойчивое состояние сами и имеют длительности импульсов, соответствующие постоянным времени их времязадающих цепей).



Выходные импульсы с одновибраторов Gi, G3 и Gj поступают на схему совпадения Hi. Начиная с третьего цикла переключения одновибратора Gi, импульсы с одновибраторов Gi, G3 и Gj будут совпадать во времени. В результате на выходе схемы Hi появится импульс, управляющий ключом ускоренного заряда. Накопительная емкость интегратора при этом питается гораздо большим током, чем цепь заряда, поэтому набор компенсирующего напряжения осуществляется большими ступенями.

Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока компенсирующее напряжение, ступенчато увеличиваясь до амплитуды входного сигнала, сравняется с ним, и вся схема снова начнет работать в установившемся режиме. При таком наборе компенсирующее напряжение может превышать амплитуду входного сигнала на одну ступень ускоренного заряда. Для уменьшения времени заряда накопительная емкость интегратора заряжается до амплитуды входного сигнала одновременно с первой ступенью ускоренного заряда при поступлении на триггер импульса запуска. Благодаря наличию цепи ускоренного разряда накопительная емкость интегратора прекращает разряжаться при поступлении импульса с выхода схемы И2.

Когда компенсирующее напряжение становится несколько меньше входного вследствие ускоренного разряда, компаратор снова начинает выдавать импульсы на вход усилителя формирователя и запускать одно-вибраторы. Цепь ускоренного разряда прекращает разряжать накопительную емкость интегратора, и схема снова начинает работать в установившемся режиме.

При уменьшении амплитуды входного сигнала компенсирующее напряжение не может понизиться сразу и остается выше амплитуды входного сигнала на время отработки, поэтому импульсы с компаратора не поступают и одновибраторы не запускаются. По окончании импульса одно!ви6ратора Gg на выходе схемы ИЛИ2 появляется сигнал, открывающий ключ цепи сброса. Цепь сброса вырабатьгеает большой ток, быстро разряжающий накопительную емкость интегратора. В тот момент, когда компенсирующее напряжение станет чуть ниже амплитуды входного сигнала, начнет работать компаратор, цепь сброса выключится и схема перейдет в установившийся режим.

Напряжение с выхода интегратора поступает на синхронный фильтр, а с него - на измерительный блок, который построен по схеме цифрового вольтметра постоянного тока с двойным интегрированием.

Прибор, построенный по рассмотренной схеме, позволяет измерять и преобразовывать видеоимпульсное и радиоимпульсное напряжения от 0,1 до 25 В, а с внешним индивидуальным делителем 1:10 до 250 В, длительностью 2-10" - 0,05 с, частотой следования 10-10 Гц и несущей частотой радиоимпульсов 200 - 5-10 Гц.

Основная погрешность Измерения импульсного и радиоимпульсного напряжения составляет +(0,4-2)% при длительности более 0,5-10- с и несущей частоте радиоимпульсных напряжений 2СЮ- Гц.

2.9. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

С целью поддержания характеристик средств измерений в соответствии с требованиями, нормированными технической документацией на них, при выпуске из производства и в процессе эксплуатации осуществляют поверку метрологических характеристик средств измерений. К эксплуатации допускаются только те средства измерений, которые признаны по результатам поверки пригодными к применению. Поверка должна выполняться в соответствии с государственными стандартами на методы и средства поверки, методическими указаниями, инструкциями или методиками по поверке мер и измерительных приборов. Для обеспечения правильности передачи значений электрических единиц от эталонов к рабочим приборам следует соблюдать порядок поверки, предусмотренный поверочной схемой.

Для средств измерений нормируют обычно три группы метрологических характеристик. Первая группа описывает свойства средств измерений в нормальных условиях эксплуатации, вторая - влияние отклонений условий эксплуатации от нормальных на характеристики первой группы, третья - динамические свойства (влияние изменений измеряемой величины или неинформативного параметра входного сигнала на погрешность средств измерений или результаты измерений). Характеристики всех этих групп определяются и нормируются в процессе разработки и проведения предварительных и государственных испытаний.

В первую группу включают характеристики основной погрешности и характеристики, описывающие свойства входной и выходной цепей средств измерений. Характеристики первой и третьей групп подлежат поверке при выпуске и в процессе эксплуатации средств измерений. Характеристики вто-



рой группы подтверждаются в процессе типовых, периодических и контрольных испытаний.

Поверка средств измерений - это совокупность экспериментальных операций, производимых органом метрологической службы с целью проверки метрологической исправности средства измерений, и определения, в случае необходимости, конкретных значений его метрологических характеристик. Основным содержанием поверки средств измерений является определение их погрешностей. Достоверность оценки погрешностей зависит от того, насколько правильно выбраны методика определения погрешности и поверяемые точки. Решающее влияние на качество средств измерений оказывает методика их поверки. От ее совершенства зависит вероятность появления необнаруженного и фиктивного брака при выпуске приборов из производства, а также вероятность обнаружения неисправных приборов, находящихся в эксплуатации.

Поверки делятся на первичные, периодические, внеочередные и инспекционные. Первичная поверка должна проводиться при выпуске средств измерений в обращение из производства и ремонта, периодическая поверка - при эксплуатации и хранении средств измерений через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения исправности средств измерений на период между поверками, внеочередная поверка - при эксплуатации (хранении) средств измерений независимо от сроков периодической поверки при необходимости убедиться в исправности средств измерений; проведении работ по корректированию межповерочных интервалов; контроле результатов периодической поверки; повреждении поверительного клейма, пломбы и утрате документов, подтверждающих прохождение средствами измерений периодической поверки; вводе в эксплуатацию новых средств измерений, а также после ремонта, хранения и транспортирования.

Поверка средств измерений может осуществляться государственной или ведомственной метрологической службой; такую поверку назьгоают соответственно государственной или ведомственной.

Различают также поэлементную и комплексную поверку средств измерений. Поэлементная поверка - поверка средств измерений, при которой его метрологическую исправность устанавливают по отклонениям от нормы параметров отдельных элементов его измерительной цепи. Комплексная поверка - поверка средств измерений, при кото-

рой его метрологическую исправность устанавливают по отклонениям от нормы его метрологических характеристик как целого.

При проведении поверки должны вьшолняться следующие операции: внешний осмотр, опробование, определение метрологических характеристик. Поверку осуществляют в нормальных условиях.

При внешнем осмотре поверяют отсутствие механических повреждений на приборе, неисправностей регулировочных и соединительных элементов, а также отсутствие дефектов отсчетного устройства, затрудняющих или исключающих нормальную работу прибора, и др.

При опробовании указатель отсчетного устройства поверяемого вольтметра устанавливают механическим корректором на нулевую или начальную отметку при включенном напряжении питания. Включают поверяемый вольтметр в сеть питания и проверяют возможность установки нуля при закороченном входе, а также всех других предварительных настроек вольтметра (амперметра), указанных в технической документации на поверяемый прибор.

На вход вольтметра подают измеряемое напряжение и, регулируя его, проверяют наличие отклонения указателя шкалы от нулевой отметки на всех пределах измерения и возможность свободного перемещения указателя по всей шкале.

Для цифровых вольтметров при опробовании проверяют наличие свечения всех цифр во всех разрядах, что свидетельствует о функциональной исправности вольтметра.

Быстрый рост номенклатуры средств измерений, находящихся в эксплуатации, приводит к тому, что традиционные методы поверки средств измерений напряжения и тока, рассчитанные на применение ручного труда, становятся тормозом для повьш1ения вьшу-ска приборов и улучшения их метрологических характеристик. Поэтому в настоящее время первостепенное внимание уделяется автоматизации поверки вольтметров и амперметров, применению при их поверке ЭВМ. Современные цифровые вольтметры (амперметры) имеют выход на ЦПУ, дистанционное или программное управление, поэтому автоматизация их поверки более проста и дает большой экономический эффект.

Поверка электроизмерительных приборов (амперметров, вольтметров) проводится в соответствии с требованиями Инструкции 184-62 Государственного комитета стандартов, мер и измерительных приборов, которая определяет следующий объем поверки: внешний осмотр прибора, проверку влияния



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 [36] 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.01