Чем измеряется напряжение электрического тока. Электрическое напряжение: измерение, единицы и виды

Что такое электрическое напряжение. Как измеряется напряжение тока. Какие бывают виды напряжения. Какие приборы используются для измерения напряжения. В чем измеряется электрическое напряжение.

Что такое электрическое напряжение

Электрическое напряжение — это физическая величина, характеризующая работу электрического поля по перемещению электрического заряда. Напряжение показывает разность потенциалов между двумя точками электрической цепи.

Основные характеристики электрического напряжения:

• Обозначается буквой U
• Измеряется в вольтах (В)
• Показывает энергию, необходимую для перемещения заряда
• Создается источниками тока (батарейки, генераторы и т.д.)
• Вызывает протекание электрического тока в проводниках

Единицы измерения напряжения

Основной единицей измерения электрического напряжения в Международной системе единиц (СИ) является вольт (В).

1 вольт — это напряжение на участке цепи, при котором заряд в 1 кулон совершает работу в 1 джоуль.

Кратные единицы напряжения:

• Киловольт (кВ) = 1000 В
• Мегавольт (МВ) = 1 000 000 В
• Милливольт (мВ) = 0,001 В
• Микровольт (мкВ) = 0,000001 В

Как измеряется электрическое напряжение

Для измерения напряжения используются специальные приборы — вольтметры. Существует несколько основных способов измерения напряжения:

1. Измерение аналоговыми приборами

Принцип работы аналоговых вольтметров основан на отклонении стрелки под действием электромагнитных сил. Степень отклонения стрелки пропорциональна измеряемому напряжению.

2. Цифровые измерения

В цифровых мультиметрах используются аналого-цифровые преобразователи (АЦП), которые преобразуют аналоговый сигнал напряжения в цифровой код, отображаемый на дисплее.

3. Осциллографические измерения

Осциллографы позволяют визуализировать форму сигнала напряжения и измерять его параметры во времени.

Виды электрического напряжения

Существует несколько основных видов электрического напряжения:

1. Постоянное напряжение

Характеризуется неизменным направлением и величиной во времени. Источниками постоянного напряжения являются:

• Гальванические элементы и аккумуляторы
• Солнечные батареи
• Выпрямители переменного тока

2. Переменное напряжение

Периодически изменяется по величине и направлению. Основные характеристики:

• Частота (например, 50 Гц в бытовой сети)
• Амплитуда
• Действующее значение

3. Импульсное напряжение

Представляет собой кратковременные всплески напряжения. Используется в электронных устройствах и системах передачи данных.

Приборы для измерения напряжения

Основные приборы для измерения электрического напряжения:

1. Вольтметр

Специализированный прибор для измерения напряжения. Бывают аналоговые (стрелочные) и цифровые вольтметры.

2. Мультиметр

Универсальный измерительный прибор, совмещающий функции вольтметра, амперметра и омметра. Позволяет измерять как постоянное, так и переменное напряжение.

3. Осциллограф

Прибор для визуального наблюдения и измерения параметров электрических сигналов, в том числе напряжения. Позволяет анализировать форму сигнала.

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома связывает напряжение, ток и сопротивление на участке электрической цепи:

U = I * R

где:

• U — напряжение на участке цепи (В)
• I — сила тока в цепи (А)
• R — сопротивление участка цепи (Ом)

Этот закон позволяет рассчитать напряжение, зная ток и сопротивление, или наоборот — определить ток по известным значениям напряжения и сопротивления.

Измерение высокого напряжения

При измерении высокого напряжения (свыше 1000 В) необходимо соблюдать особые меры предосторожности:

• Использовать специальные высоковольтные измерительные приборы
• Применять делители напряжения для снижения измеряемого значения
• Обеспечивать надежную изоляцию измерительных цепей
• Соблюдать правила электробезопасности

Влияние напряжения на человека

Воздействие электрического напряжения на организм человека может быть опасным. Основные факторы риска:

• Величина напряжения (опасным считается напряжение выше 42 В)
• Сила тока, проходящего через тело
• Продолжительность воздействия
• Путь прохождения тока через организм

Для защиты от поражения электрическим током применяются различные меры безопасности, включая заземление, изоляцию токоведущих частей, применение устройств защитного отключения (УЗО) и др.

Применение электрического напряжения

Электрическое напряжение широко используется в различных областях:

• Энергетика: передача электроэнергии по линиям электропередач
• Промышленность: питание электродвигателей и других устройств
• Бытовая техника: работа всех электроприборов
• Электроника: функционирование электронных компонентов и схем
• Транспорт: электромобили, электропоезда
• Связь: передача сигналов в телекоммуникационных системах

Заключение

Электрическое напряжение является одной из ключевых характеристик электрических цепей и систем. Понимание принципов измерения и видов напряжения важно для правильного использования электрооборудования и обеспечения безопасности. Современные измерительные приборы позволяют точно определять параметры напряжения в различных условиях.

Напряжение — Insch.Ru

Мы объясним, что такое напряжение и какие типы существуют. А также, в чем заключается закон Ома и как измеряется эта величина
Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем над частицей

Что такое напряжение?

Напряжение – это величина, учитывающая разность электрических потенциалов между двумя заданными точками. Также называемая разностью электрических потенциалов или электрическим напряжением, представляет собой работу на единицу электрического заряда , оказываемую на частицу электрическим полем для перемещения ее между двумя заданными точками

Когда две точки с разностью электрических потенциалов соединены проводящим материалом, поток электронов , известный как электрический ток , переносит часть заряда из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом

Такая разность электрических потенциалов является напряжением, и такой ток прекращается, как только обе точки имеют одинаковый потенциал, если только разность потенциалов не поддерживается генератором или каким-либо внешним источником

Таким образом, когда говорят о напряжении отдельной точки, ее рассматривают в сравнении с любым другим телом, с которым она соприкасается и потенциал которого принимается равным нулю

Для понимания напряжения часто используется гидравлическая метафора (с водой ). Представьте себе круговой путь из труб, по которым течет вода (эквивалентная в данном случае потоку электронов). Широкие трубы будут проводящими материалами, узкие – изоляторами или резисторами. Этот путь будет мобилизован гидравлическим насосом (который в данном примере эквивалентен источнику напряжения), выталкивающим воду на основе разницы давления относительно другой точки трубы. Эта разность давлений эквивалентна электрическому напряжению

В заключение, цепь, оснащенная высоким напряжением, будет иметь более высокую рабочую мощность (вода движется с большей силой, в приведенном выше примере) и, следовательно, будет более мощной или даже более опасной

Вы можете использовать: Источник питания

Типы напряжения

Частота переменного напряжения зависит от конкретной страны или региона.

Существуют следующие типы напряжения:

• Напряжение якоря
  . Это электродвижущая сила или напряжение якоря, необходимое для выработки электрической энергии в цепи, т. е. для создания разности потенциалов. В разомкнутой цепи такая сила может поддерживать электрическое напряжение между двумя точками, в замкнутой цепи она будет создавать ток.
• Переменное напряжение. Он представлен буквами VA, с положительными и отрицательными значениями на декартовой оси, поскольку считается синусоидальной волной. Это наиболее распространенное напряжение в розетках, поскольку его проще всего генерировать и транспортировать. Как видно из названия, это напряжение с переменными значениями, не постоянное в течение времени , и его частота зависит от страны или конкретного региона.
• Напряжение постоянного тока. Он обычно используется в двигателях и батареях , и получается в результате преобразования переменного тока в более или менее постоянный ток, с небольшими пиками, с помощью предохранителей и трансформаторов.
• напряжение постоянного тока. Также называемое напряжение постоянного тока (VCC), это самый чистый ток, который используется в микросхемах, микропроцессорах и других устройствах, требующих постоянного, непрерывного напряжения. Обычно его получают после обработки электролитических конденсаторов.

Закон Ома

Постулированная немецким физиком Георгом Симоном Омом, она гласит, что разность потенциалов (V), приложенная между концами определенного проводника, будет пропорциональна величине тока (I), протекающего через проводник, в зависимости от его сопротивления. Это было зафиксировано в следующей формуле:

V = R. I , где V – напряжение, I – ток, а R – сопротивление материала

Учитывая любые две из этих переменных, можно легко вычислить третью

Как измеряется напряжение?

Электрическое напряжение измеряется в вольтах.

Для измерения напряжения используется вольтметр, который устанавливается параллельно источнику питания для измерения и количественной оценки электрического потенциала. Другие используемые устройства – тестер (или мультиметр) и потенциометр

В любом случае, напряжение рассчитывается путем взятия общей энергии, необходимой для перемещения небольшого электрического заряда из начала в конец цепи, деленной на величину этого заряда

Согласно Международной системе (СИ), электрическое напряжение измеряется в вольтах (отсюда термин напряжение), обозначаемых буквой V, в честь Александра Вольта, создателя в 17 веке вольтовой кучи. Один вольт равен одному Джоулю, разделенному на один Кулон

Электрическое напряжение | Частная школа. 8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Электрическое напряжение». Что такое напряжение. Каковы единицы напряжения. Какой прибор используют для измерения напряжения в цепи.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

---

При подключении лампочки (или какого-либо другого потребителя) к источнику тока в цепи возникает электрическое поле. Оно действует на заряженные частицы с некоторой электрической силой, под действием которой начинается их упорядоченное движение. Возникает электрический ток. При этом при движении зарядов в электрическом поле совершается определённая работа.

РАБОТА ТОКА

Пусть под действием электрической силы F_эл частица с зарядом q переместилась по проводнику из одной точки в другую. Говорят, что при этом электрическая сила совершила некоторую работу А_эл.

В механике мы говорили о том, что механическая работа совершается тогда, когда тело под действием некоторой силы перемещается. При рассмотрении электрических явлений также вводится понятие работы, но здесь речь идёт уже о перемещении электрического заряда. Электрическая сила, действующая на заряд, возникает только при наличии электрического поля.

Работу электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.

Поскольку действие тока зависит от силы тока в цепи, значит, его работа также должна зависеть от силы тока или от перемещённого заряда.

Нетрудно представить, что электрический ток подобен потоку воды в шланге. Если удерживать оба конца шланга на одном уровне, то никакого течения воды не будет. Если же один из концов опустить вниз, то вода потечёт с более высокого уровня на низкий. Разность уровней воды аналогична напряжению источника тока. Чем выше напряжение (чем больше разница в уровнях воды), тем больше сила тока в цепи (тем быстрее движется вода в шланге).

Понятие работы в физике неразрывно связано с понятием энергии. При совершении работы всегда происходят изменения и превращения энергии. Изученные ранее действия электрического тока на самом деле обусловлены работой тока. При этом происходит превращение энергии движущихся зарядов в другие виды энергии.

Соберём две электрические цепи, содержащие одинаковые по назначению элементы. В первой цепи потребителем электрической энергии является лампочка от карманного фонаря, а в качестве источника тока используется обычная батарейка. Во второй цепи потребитель — бытовая осветительная лампа, подключённая к аккумулятору. Амперметры, включённые в эти цепи, показывают одинаковую силу тока. Но одинаковым ли будет при этом действие тока в каждой цепи? Опыт показывает: лампа, включённая в цепь, источником тока которой является аккумулятор, даёт гораздо больше тепла и света, чем лампочка от карманного фонаря.

Поскольку при одной и той же силе тока его тепловое действие было различным, значит, и работа тока в этих цепях различна. Следовательно, работа тока зависит также от другой его характеристики.

Эту новую физическую величину называют электрическим напряжением. Напряжение, которое создаёт батарейка, значительно меньше напряжения аккумулятора. Именно поэтому при одной и той же силе тока лампа, соединённая с батарейкой, даёт меньше света и тепла.

НАПРЯЖЕНИЕ

Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного электрического заряда из одной точки в другую, и обозначают буквой U.

Напряжение равно отношению работы электрических сил А_эл к заряду q, который перемещается из одной точки в другую: U = А_эл/q.

ЕДИНИЦЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Единица электрического напряжения называют вольтом в честь итальянского учёного Алессандро Вольта, создавшего первый гальванический элемент.

За единицу напряжения принимают такое электрическое напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1 Кл по этому проводнику равна 1 Дж:

1 В = 1 Дж/Кл.

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Прибор, с помощью которого измеряют напряжение на полюсах источника тока или на каком-либо участке цепи, называют вольтметром. По внешнему виду и устройству вольтметр очень похож на гальванометр и амперметр. На шкале вольтметра ставят букву V.

При измерении напряжения зажимы вольтметра подключают к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Как и у амперметра, у одного зажима вольтметра ставят знак « + », у другого — «–».

Клемму со знаком « + » нужно соединить с проводом, идущим от положительного полюса источника тока, а клемму со знаком «–» — с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока.

На электрических схемах вольтметр изображают в виде кружка с буквой V.

Для человеческого организма напряжение в 1 В неопасно.

Безопасным для человека считается напряжение до 12 В. Однако надо иметь в виду, что величина напряжения, опасного для человека, зависит ещё и от внешних условий. Например, в сырых помещениях степень опасности существенно возрастает. Происходит это потому, что многие вещества, являющиеся в сухом состоянии изоляторами, во влажном состоянии становятся проводниками электричества. Дело в том, что обычная (недистиллированная) вода является проводником.

Алессандро Вольта (1745—1827) — физик, химик и физиолог, один из основоположников учения об электричестве.

 

---

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электрическое напряжение».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Просмотров: 4 935

экспериментальная физика — Как вы физически измеряете напряжение и ток?

Задавать вопрос

спросил 4 года 11 месяцев назад

Изменено 4 года назад

Просмотрено 2к раз

$\begingroup$

Краткая версия: Как именно (современные) измерители напряжения/амперметра измеряют числа, которые они делают, исходя из первых принципов? Ссылки высоко ценятся.

---

Мы измеряем длину линейкой, время часами и массу весами. Все единицы таких величин относятся к какому-то общепринятому стандарту, например, к палке фиксированной длины, определенному интервалу времени, определенному количеству воды при фиксированных условиях и т.

д. Нам, людям, относительно легко понять эти величины.

А как насчет напряжения и тока? Я понимаю, как вы можете определить электрические поля экспериментально — получить определенное количество заряда на объекте и измерить силу (отклик), ощущаемую этим заряженным объектом. Аналогично с магнитными полями — пошлите несколько зарядов через магнитное поле и измерьте их отклик. Чтобы измерить напряжение в двух точках, я полагаю, вы могли бы подключить небольшой «резистор» между двумя точками и измерить, насколько он нагревается при определенных фиксированных условиях (поддерживаемых в вашем измерительном устройстве).

Я уверен, что мое интуитивное понимание всей этой «феноменологии» напряжения и тока основано на оборудовании 19-го века, но это единственное оборудование, которое я когда-либо видел интуитивно сломанным. Современное электрическое оборудование более загадочно (я уверен, из-за присущей ему сложности).

Каждый раз, когда я пытаюсь найти объяснение тому, как мультиметры действительно измеряют напряжение и ток, я встречаю круговые объяснения вроде «Вы измеряете напряжение, подключая параллельно резистор и измеряя падение напряжения на нем или ток, проходящий через него». это» и «Ток измеряется путем последовательного подключения резистора и измерения напряжения на нем». Пожалуйста, я просто хочу интуитивный и прямой ответ. Я также был бы очень признателен за ссылку на какую-то статью/обсуждение по этому поводу.

• экспериментальная физика
• измерения

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Аналоговый амперметр, называемый гальванометром, пропускает ток вблизи стержневого магнита, который физически прикреплен к стрелке индикатора. Магнитное поле окружает ток, сила которого пропорциональна величине тока, поэтому угол наклона стрелки меняется. Умный калибратор рисует метки в разных местах под концом стрелки, соответствующие разным токам в гальванометре.

Я считаю, что все аналоговые счетчики по своей сути являются гальванометрами; Я бы хотел, чтобы меня поправили.

Цифровые счетчики на основе транзистора. Существует множество различных устройств, которые можно назвать «транзисторами», и множество конфигураций одного и того же транзистора, которые могут выполнять разные функции. Обычная конфигурация заключается в том, что транзистор действует как переключатель, управляемый током (для биполярных транзисторов) или как переключатель, управляемый напряжением (для полевых транзисторов), где ток или напряжение на «базовой» клемме транзистора определяет является ли путь между терминалом «эмиттер» и терминалом «коллектор» изолирующим или проводящим. Вы можете использовать набор транзисторов для создания компаратора, цифрового устройства, выход которого «высокий» или «низкий» в зависимости от того, какой из его входов находится под более высоким напряжением, и вы можете использовать серию компараторов с соответствующими опорными напряжениями для построения аналого-цифровой преобразователь.

Я почти уверен, что самые распространенные мультиметры на рынке представляют собой аналого-цифровые преобразователи, построенные на полевых транзисторах, которые по своей сути являются устройствами измерения напряжения.

Для более экзотического подхода вы можете прочитать о «балансе ватт» Kibble.

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Краткий ответ: Отклонение из-за магнетизма или напряжения оцифровки.

(Большинство) Аналоговые счетчики основаны на механизме Д’Арсоноваля. Это просто гальванометр, который вызывает отклонение из-за тока.

Счетчик D’Arsonoval работает как электродвигатель. Постоянные полюса и железные сегменты образуют подковообразный магнит. Катушка (сделанная из манганиновой или константиновой проволоки, чтобы сделать измеритель нечувствительным к температуре) сформирована вокруг цилиндрического железного сердечника, но не прикреплена к нему.

Ток проходит через подвижную катушку, которая образует магнитное поле. Это поле взаимодействует с постоянными магнитами, вызывающими отклонение. Чем сильнее течение, тем больше отклонение. Прогиб линейный. Полномасштабный ток вызовет максимальное отклонение. 50%, отклонение на половину шкалы. 200% полного тока, и стрелка будет пытаться пройти туда, как правило, повреждая стрелку.

Характеристики этой движущейся катушки (пример: сопротивление 100 Ом и полный ток 1 мА) позволяют превратить движение в любой аналоговый измеритель. Амперметр постоянного тока — шунтирующий резистор, вольтметр постоянного тока — последовательный резистор, омметр — последовательный резистор + батарея и т. д. Для преобразования переменного тока в постоянный ток требуются диоды, но тот же подход.

Все схемы рассчитаны на ограничение тока до 1 мА, полный ток. Добавьте параллельно шунтирующий резистор 0,1001 Ом и соответствующую аналоговую шкалу, и счетчик станет амперметром на 1 А.

Добавьте резистор 119,9 кОм последовательно с механизмом измерителя с соответствующей аналоговой шкалой, и вы превратите механизм измерителя, который измеряет ток, в вольтметр на 120 В.

Все аналоговые счетчики имеют погрешность (от 1% до 3%), поскольку они крадут ток из цепи, которую измеряют.

Цифровые счетчики еще проще. По своей сути они имеют аналого-цифровой преобразователь. Вход подается на резистор с высоким импедансом. Входное значение сравнивается с опорным напряжением и преобразуется в цифры. Current использует внутренний шунтирующий резистор для генерации напряжения для преобразования. Погрешности зависят от масштаба и обычно составляют ± последнюю цифру.

$\endgroup$

$\begingroup$

Для прикола, вот совершенно другой тип амперметра: Измеритель максимального потребления:

(моё собственное изображение)

Они работают на тепловом основании, подобно автоматическому выключателю. Ток, протекающий через спиральный элемент, нагревает его, заставляя его расширяться и перемещать иглу. Эту катушку можно увидеть за желтой ручкой.

Измерители максимального потребления используются, потому что тепловой элемент оказывает усредняющее действие, позволяя ему игнорировать кратковременные всплески, такие как лифты или запуск больших двигателей. Приведенное значение больше указывает на то, насколько горячими являются различные компоненты электроустановки, расположенные выше по потоку, что является основным ограничивающим фактором максимального количества потребляемой мощности.

Вторая стрелка, обычно окрашенная в красный цвет, показывает максимальное значение с момента последнего сброса. Это позволяет измерить максимальный спрос, даже если он возникает в то время, когда никого нет.

В этом случае счетчик также включает в себя более типичный счетчик с подвижным железом, который считывает показания по второй шкале снизу направо с осью вверху слева.

PS: Эта установка могла быть немного завышена…

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Измерение напряжения постоянного тока

 

При измерении напряжения следует учитывать такие аспекты, как измерение высокого напряжения, контуры заземления, синфазное напряжение и топологии изоляции.

 

Высоковольтные измерения и изоляция

 

При измерении более высоких напряжений необходимо учитывать множество вопросов. При определении системы сбора данных первый вопрос, который вы должны задать, — будет ли система безопасной. Выполнение высоковольтных измерений может быть опасным для вашего оборудования, тестируемого устройства и даже для вас и ваших коллег. Чтобы обеспечить безопасность вашей системы, вы должны обеспечить изолирующий барьер между пользователем и опасным напряжением с помощью изолированных измерительных устройств.

 

Изоляция , средства физического и электрического разделения двух частей измерительного устройства, которые можно разделить на электрическую и защитную изоляцию. Электрическая изоляция относится к устранению путей заземления между двумя электрическими системами. Обеспечив гальваническую развязку, вы можете разорвать контуры заземления, увеличить диапазон синфазных сигналов системы сбора данных и сместить опорный уровень сигнала на единую системную землю. Защитная изоляция ссылается на стандарты, содержащие особые требования к изоляции людей от контакта с опасным напряжением. Он также характеризует способность электрической системы предотвращать передачу высокого напряжения и переходных напряжений через ее границу на другие электрические системы, с которыми может контактировать пользователь.

 

Включение изоляции в систему сбора данных имеет три основные функции: предотвращение контуров заземления, подавление синфазного напряжения и обеспечение безопасности.

 

Узнайте больше об измерениях высокого напряжения и изоляции.

 

 

Контуры заземления

Контуры заземления являются наиболее распространенным источником шума в приложениях сбора данных. Они возникают, когда две соединенные клеммы в цепи имеют разные потенциалы земли, что приводит к протеканию тока между двумя точками. Местное заземление вашей системы может быть на несколько вольт выше или ниже уровня земли ближайшего здания, а близлежащие удары молнии могут увеличить разницу до нескольких сотен или тысяч вольт. Это дополнительное напряжение само по себе может вызвать значительную ошибку в измерении, но вызывающий его ток может также связывать напряжения в близлежащих проводах. Эти ошибки могут проявляться в виде переходных процессов или периодических сигналов. Например, если контур заземления образован линиями электропередач переменного тока с частотой 60 Гц, нежелательный сигнал переменного тока появляется при измерении в виде периодической ошибки напряжения.

 

При наличии контура заземления измеренное напряжение , ΔV _m , представляет собой сумму напряжения сигнала, Vs, и разности потенциалов, ΔV _g , которая существует между землей источника сигнала и заземление измерительной системы, как показано на рис. 6. Этот потенциал обычно не является уровнем постоянного тока; таким образом, результатом является зашумленная измерительная система, часто показывающая в показаниях частотные составляющие сети 60 Гц.

 

 

Рис. 3. Заземленный источник сигнала, измеренный с помощью системы заземления, включает контуры заземления использовать изолированное измерительное оборудование. Использование изолированного оборудования устраняет путь между землей источника сигнала и измерительным устройством, тем самым предотвращая протекание тока между несколькими точками заземления.

 

 

Синфазное напряжение

Идеальная дифференциальная измерительная система реагирует только на разность потенциалов между двумя ее клеммами, входами (+) и (-). Дифференциальное напряжение на паре цепей является полезным сигналом, однако может существовать нежелательный сигнал, общий для обеих сторон пары дифференциальных цепей. Это напряжение известно как синфазное напряжение . Идеальная дифференциальная измерительная система полностью отбрасывает синфазное напряжение, а не измеряет его. Однако практические устройства имеют несколько ограничений, описываемых такими параметрами, как диапазон синфазного напряжения и коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR), которые ограничивают возможность подавления синфазного напряжения.

 

Диапазон синфазного напряжения определяется как максимально допустимый размах напряжения на каждом входе относительно земли измерительной системы. Нарушение этого ограничения приводит не только к ошибке измерения, но и к возможному повреждению компонентов устройства.

 

Коэффициент подавления синфазных сигналов описывает способность измерительной системы подавлять синфазные напряжения. Усилители с более высокими коэффициентами подавления синфазных сигналов более эффективны при подавлении синфазных напряжений.

 

В неизолированной дифференциальной измерительной системе в цепи между входом и выходом все еще существует электрический путь. Поэтому электрические характеристики усилителя ограничивают уровень синфазного сигнала, который можно подать на вход. При использовании изолирующих усилителей устраняется токопроводящий электрический путь, а коэффициент подавления синфазных сигналов резко увеличивается.

 

 

Топологии изоляции

Важно понимать топологию изоляции устройства при настройке измерительной системы. Различные топологии имеют несколько связанных с ними соображений стоимости и скорости. Двумя распространенными топологиями являются канал-канал и банк.

 

 

Межканальная

Наиболее надежной топологией изоляции является межканальная изоляция . В этой топологии каждый канал индивидуально изолирован друг от друга и от других неизолированных компонентов системы. Кроме того, каждый канал имеет свой изолированный источник питания.

Что касается скорости, то есть несколько архитектур на выбор. Использование разделительного усилителя с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) на канал обычно быстрее, поскольку вы можете получить доступ ко всем каналам параллельно. Более экономичная, но более медленная архитектура включает мультиплексирование каждого изолированного входного канала в один АЦП.

Другой метод обеспечения межканальной изоляции заключается в использовании общего изолированного источника питания для всех каналов. В этом случае синфазный диапазон усилителей ограничен шинами питания этого источника питания, если только вы не используете входные аттенюаторы.

 

Банк

Другая топология изоляции включает объединение или группировку нескольких каналов вместе для совместного использования одного изолирующего усилителя. В этой топологии разность синфазных напряжений между каналами ограничена, но синфазное напряжение между банком каналов и неизолированной частью измерительной системы может быть большим. Отдельные каналы не изолированы, но банки каналов изолированы от других берегов и от земли. Эта топология является более дешевым решением по изоляции, поскольку в этой конструкции используется один изолирующий усилитель и источник питания.