Что такое микровольтметр постоянного тока. Как работают милливольтметры переменного тока. Какие основные характеристики имеют эти приборы. Где применяются микро- и милливольтметры в электронике и электротехнике.
Принцип работы и устройство микровольтметра постоянного тока
Микровольтметр постоянного тока — это высокочувствительный измерительный прибор, предназначенный для измерения очень малых напряжений постоянного тока, вплоть до микровольт и даже нановольт. Основными компонентами микровольтметра являются:
- Входной фильтр для подавления помех
- Модулятор для преобразования постоянного напряжения в переменное
- Усилитель переменного тока
- Демодулятор для обратного преобразования в постоянное напряжение
- Фильтр низких частот
- Измерительная схема
Такая структура позволяет достичь очень высокой чувствительности и точности измерений. Входное сопротивление современных микровольтметров может достигать десятков и сотен мегаом.
Основные характеристики микровольтметров постоянного тока
При выборе микровольтметра постоянного тока важно учитывать следующие ключевые характеристики:
- Диапазон измеряемых напряжений (обычно от единиц микровольт до сотен милливольт)
- Входное сопротивление (чем выше, тем лучше, типично 1-10 МОм и выше)
- Погрешность измерений (обычно 0.1-2%)
- Входная емкость (желательно минимальная)
- Полоса пропускания
- Уровень собственных шумов
Для достижения высокой точности измерений микровольтметры часто оснащаются системами термостабилизации и экранирования от внешних помех.
Применение микровольтметров постоянного тока
Микровольтметры постоянного тока находят широкое применение в различных областях науки и техники:
- Измерение термо-ЭДС в термопарах
- Исследование полупроводниковых приборов
- Контроль качества в микроэлектронике
- Калибровка прецизионных источников опорного напряжения
- Измерение малых токов через высокоомные резисторы
- Медицинская диагностика (измерение биопотенциалов)
Высокая чувствительность микровольтметров позволяет обнаруживать и измерять очень слабые электрические сигналы в самых разных приложениях.
Принцип работы милливольтметра переменного тока
Милливольтметр переменного тока предназначен для измерения малых напряжений переменного тока. Его основными функциональными блоками являются:
- Входной преобразователь импеданса
- Широкополосный усилитель переменного тока
- Преобразователь переменного напряжения в постоянное (детектор)
- Измерительная схема постоянного тока
Входной преобразователь обеспечивает высокое входное сопротивление прибора. Усилитель повышает уровень сигнала до значений, удобных для дальнейшего преобразования. Детектор преобразует переменное напряжение в постоянное, пропорциональное измеряемой величине.
Ключевые параметры милливольтметров переменного тока
При выборе милливольтметра переменного тока следует обращать внимание на следующие характеристики:
- Диапазон измеряемых напряжений (обычно от единиц милливольт до десятков вольт)
- Диапазон рабочих частот (может быть от единиц герц до сотен мегагерц)
- Входное сопротивление и входная емкость
- Погрешность измерений на разных частотах
- Вид измеряемого значения (среднеквадратическое, амплитудное, средневыпрямленное)
Современные цифровые милливольтметры часто обладают дополнительными функциями, такими как измерение частоты, нелинейных искажений, отображение формы сигнала.
Области применения милливольтметров переменного тока
Милливольтметры переменного тока широко используются в следующих областях:
- Настройка и ремонт радиоэлектронной аппаратуры
- Измерение уровня сигналов в телекоммуникационных системах
- Контроль качества электроэнергии
- Акустические измерения
- Исследование амплитудно-частотных характеристик усилителей
- Измерение коэффициента модуляции в радиопередатчиках
Высокая чувствительность позволяет использовать милливольтметры для обнаружения и измерения слабых сигналов в широком диапазоне частот.
Сравнение микровольтметров постоянного тока и милливольтметров переменного тока
Хотя микровольтметры постоянного тока и милливольтметры переменного тока предназначены для измерения малых напряжений, между ними есть существенные различия:
- Микровольтметры постоянного тока обычно имеют более высокую чувствительность
- Милливольтметры переменного тока работают в более широком частотном диапазоне
- Микровольтметры постоянного тока часто имеют более высокое входное сопротивление
- В милливольтметрах переменного тока важна форма измеряемого сигнала
- Микровольтметры постоянного тока более чувствительны к термоэлектрическим эффектам
Выбор между этими типами приборов зависит от конкретной измерительной задачи и характеристик измеряемого сигнала.
Современные тенденции в развитии микро- и милливольтметров
В последние годы наблюдаются следующие тенденции в развитии высокочувствительных вольтметров:
- Увеличение разрешения и точности измерений
- Расширение функциональности (многофункциональные приборы)
- Улучшение защиты от помех и наводок
- Интеграция с компьютерными системами сбора данных
- Миниатюризация приборов
- Использование цифровой обработки сигналов
Эти тенденции позволяют создавать все более совершенные измерительные приборы, отвечающие растущим требованиям современной электроники и измерительной техники.
2.1.3. Микровольтметры постоянного тока. Милливольтметры переменного тока
Наиболее чувствительные вольтметры постоянного тока с использованием УНС, выпускаемые промышленностью, имеют наименьший предел измерения 1–10 мВ и входное сопротивление порядка 1–10 МОм. При необходимости получить большую чувствительность или большее входное сопротивление применяют усилители с преобразованием спектра. Рассмотрим примеры реализации микровольтметров на основе таких усилителей.
На
рис. 2.3 дана структурная схема
микровольтметра такого типа. Измеряемое
напряжение через трехзвенный Г-образный
RC-фильтр Ф подается на вход модулятора М.
Назначение фильтра –уменьшение
составляющей промышленной частоты во
входном сигнале. Наличие фильтра
позволяет сохранять работоспособность
прибора при напряжении
наводки частоты 50Гц, в десятки раз
превышающей измеряемое
постоянное напряжение, В качестве
модулятора использован
вибропреобразователь. Фильтр и модулятор
собраны в общем экране.
Рис. 2.3. Структурная схема микровольтметра с преобразованием спектра
Модулированный сигнал усиливается транзисторным усилителем с RC-связью, первый каскад которого построен на малошумящем вакуумном триоде-нувисторе. Усиленное напряжение преобразуется в постоянное транзисторным демодулятором. Усилитель УЗ выполняет роль активного фильтра для сглаживания пульсаций немодулированного напряжения.
Цепь
общей отрицательной обратной связи ОС1 обеспечивает стабилизацию коэффициента
усиления усилителя и его изменение при
переключении пределов измерения
вольтметра. Кроме звена ОС1 в переключатель пределов измерения ППИ входит делитель напряжения ДН,
размещенный между вторым и третьим
каскадом усилителя. Коэффициент усиления
схемы с обратной связью составляет
106/UПР,
где Uпр
– конечное значение шкалы на выбранном
пределе, мкВ. Цепь гибкой обратной связи ОС2,
работающая только в момент изменения
сигнала, предназначена для улучшения
динамических характеристик схемы.
Генератор несущей частоты ГНЧ обеспечивает подачу напряжений на модулятор и демодулятор, частота генератора 82 Гц. Источники питания вольтметра стабилизированы. Коррекция дрейфа нуля осуществляется подачей на вход вольтметра постоянного напряжения с резистора Уст. 0.
Милливольтметр
переменного тока в зависимости от
устройств измеряют амплитудное, среднее
и действующее значения переменного
напряжения. Шкала милливольтметра
градуируется, как правело, в действующих
значениях для синусоидального напряжения,
или, что тоже самое, в 1,11Uср – для
приборов, показания которых пропорциональны
среднему значению напряжения, и в 0,7Um– для
приборов, показания которых пропорциональных
амплитудному значению. Если шкала
прибора градуируется в амплитудных
или средних значениях, то на ней имеется
соответствующее обозначение.
Милливольтметры переменного тока
строятся по схеме усилитель–выпрямитель.
При разработке этого класса приборов основное внимание уделяется обеспечению высокого входного импеданса в широком диапазоне частот. Структура прибора, в которой усиления предшествует выпрямлению, позволяет, сравнительно просто повысит входное сопротивление и уменьшить входную емкость за счет введения схем с глубокими местными обратными связями.
Рис. 2.4 Функциональная схема милливольтметра переменного тока:
ПИ – преобразователь импеданса, ППИ – переключатель приделов измерения,
У – широкополосный усилитель, ВУ – выпрямительное устройство (ПАЗ, ПСЗ, ПДЗ): ИП – источник питания в этом числе катодных и эмиттерных повторителей.
Применяются
также и другие методы повышения импеданса
и выравнивания частотных характеристик,
такие, как размещение входного устройства
в пробнике. Применения элементов с малой
собственной емкостью, коррекции
усилителей с помощью частотно-зависимых
цепей.
В приведенных примерах реализации схема милливольтметров переменного тока приемы и методы улучшения метрологических характеристик рассматриваются более конкретно.
На рис. 2.5 приведена схема милливольтметра переменного тока.
Рис. 2.5. Схема милливольтметра переменного тока.
Диапазон
измеряемых напряжений прибора от 100 мкВ
до 300 В перекрывается приделами 1, 3, 10,
30, 100, 300 мВ; 1, 3, 10, 30, 100, 300 В. Рабочий диапазон
частот 20Гц – 5МГц. Основная погрешность
2,5% на пределах 1 – 300 мВ и 4% на пределах
1 – 300В в диапазоне частот 45 Гц – 1 МГц;
в остальной части рабочего диапазона
частот погрешность 4 –6%. Входное
сопротивление на частоте 55 Гц не менее
5 МОм на пределах до 300 мВ и не менее 4 МОм
на остальных пределах, входная емкость
30 и 15 пФ.
Вольтметры постоянного тока — CoderLessons.com
Вольтметр постоянного тока – это измерительный прибор, который используется для измерения напряжения постоянного тока в любых двух точках электрической цепи. Если мы поместим резистор последовательно с гальванометром с подвижной катушкой с постоянными магнитами (PMMC), то вся комбинация вместе будет действовать как вольтметр постоянного тока .
Последовательное сопротивление, которое используется в вольтметре постоянного тока, также называется последовательным множителем или просто множителем. Это в основном ограничивает количество тока, протекающего через гальванометр, чтобы предотвратить превышение током измерителя значения полной шкалы отклонения. Принципиальная схема вольтметра постоянного тока показана на рисунке ниже.
Мы должны поместить этот вольтметр постоянного тока через две точки электрической цепи, где должно измеряться напряжение постоянного тока.
Примените KVL вокруг петли вышеупомянутой цепи.
V−ImRse−ImRm=0 (уравнение 1)
RightarrowV−ImRm=ImRse
RightarrowRse= fracV−ImRmIm
RightarrowRse= fracVIm−Rm (уравнение 2)
Куда,
Rse – сопротивление множителя серии
V – измеряемое постоянное напряжение полного диапазона
Im – ток отклонения полной шкалы
Rm – внутреннее сопротивление гальванометра
Отношение измеряемого постоянного напряжения полного диапазона, V и падения напряжения постоянного тока на гальванометре, Vm, известно как множитель , м. Математически это можно представить как
m= fracVVm (уравнение 3)
Из уравнения 1 мы получим следующее уравнение для измеряемого постоянного напряжения полного диапазона , V.
V=ImRse+ImRm (уравнение 4)
Падение постоянного напряжения на гальванометре, Vm, является произведением тока отклонения полной шкалы, Im и внутреннего сопротивления гальванометра, Rm. Математически это можно записать как
Vm=ImRm (уравнение 5)
Заменить , уравнение 4 и уравнение 5 в уравнении 3.
т= гидроразрываIтRсе+IтRтIтRм
Rightarrowm= fracRseRm+1
Rightarrowm−1= fracRseRm
Rse=Rm left(m−1 right) (Уравнение 6)
Мы можем найти значение сопротивления последовательного множителя , используя либо Уравнение 2, либо Уравнение 6 на основе доступных данных.
В предыдущем разделе мы обсуждали вольтметр постоянного тока, который получается путем последовательного размещения умножительного резистора с гальванометром PMMC. Этот вольтметр постоянного тока можно использовать для измерения определенного диапазона напряжений постоянного тока.
Если мы хотим использовать вольтметр постоянного тока для измерения напряжений постоянного тока в нескольких диапазонах , то вместо резистора с одним множителем мы должны использовать несколько параллельных умножительных резисторов, и вся эта комбинация резисторов включена последовательно с гальванометром PMMC. Принципиальная схема многодиапазонного вольтметра постоянного тока показана на рисунке ниже.
Мы должны поместить этот многодиапазонный вольтметр постоянного тока через две точки электрической цепи, где должно измеряться напряжение постоянного тока требуемого диапазона. Мы можем выбрать желаемый диапазон напряжений, подключив переключатель s к соответствующему резистору умножителя.
Пусть m1,m2,m2 и m4 являются множителями множителя вольтметра постоянного тока, когда мы рассматриваем измеряемые напряжения постоянного тока полного диапазона как, V1,V2,V3 и V4 соответственно. Ниже приведены формулы, соответствующие каждому множителю.
м1= гидроразрываV1Vм
м2= гидроразрываV2Vм
м3= гидроразрываV3Vм
м4= гидроразрываV4Vм
В вышеприведенной схеме есть четыре последовательных умножающих резистора , Rse1,Rse2,Rse3 и Rse4. Ниже приведены формулы, соответствующие этим четырем резисторам.
Rse1=Rm left(m1−1 right)
Rse2=Rm left(m2−1 right)
Rse3=Rm left(m3−1 right)
Rse4=Rm left(m4−1 right)
Таким образом, мы можем найти значения сопротивления каждого последовательного множительного резистора, используя приведенные выше формулы.
Микровольтметр постоянного тока
50 640 долларов США
- Артикул:
- ЭММ-ДКВ-8-16БС
Часто покупают вместе
Общая стоимость:
Добавить в корзину
Пожалуйста, выберите параметры для всех выбранных продуктов
- Описание
- Отзывы
Описание продукта
// ]]>
Микровольтметр постоянного тока компании Pacer разработан и протестирован с учетом самых суровых морских условий. Благодаря легко читаемым символам, а также подсветке для условий низкой освещенности этот микровольтметр постоянного тока является идеальным выбором для ваших приложений. Этот продукт был разработан для установки на поверхности или на панели. Способ монтажа будет зависеть от конкретных потребностей вашего проекта. Для упрощения процесса установки каждый микровольтметр постоянного тока имеет очень простое проводное соединение. Простое соединение используется для измерения мощности, что еще больше упрощает процесс установки. Выбор правильного расходомера для вашего приложения – непростая задача. Свяжитесь со специалистом Pacer с любыми вопросами, которые могут у вас возникнуть.
Характеристики:
- Измерители микро- и стандартного размера с подсветкой для условий низкой освещенности
- Легко читаемые символы
- Аналоговые амперметры или вольтметры Blue Seas могут быть установлены на панель или на поверхность
- Имеют простое проводное соединение
- Чувствовать питание от того же соединения
Функция:
- от 8 до 16 В
Измерительный ток:
- 1 мА при полной шкале
Размер лицевой стороны:
- 2 дюйма
Обзоры продуктов
Написать отзыв
Микровольтметр постоянного тока
Как Вы оцениваете этот продукт? * Выберите рейтинг1 звезда (худший)2 звезды3 звезды (средний)4 звезды5 звезд (лучший)
* Напишите заголовок для вашего отзыва здесь:
* Напишите свой отзыв здесь
* Ваш адрес электронной почты:
Введите ваше имя: (необязательно)
Этот товар еще не получил ни одного отзыва. Оцените этот продукт первым!
Мультиметр — Микровольтметр постоянного тока
\$\начало группы\$
В основном я буду калибровать схемы с высокой степенью точности. Придерживаясь минимализма, я полагаю, что все, что мне нужно для этого, — это цепи резисторов, вольтметры и несколько высокоточных эталонов напряжения. Как я уже сказал, это должна быть очень высокая точность, поэтому я полагаю, что разница в напряжении будет в диапазоне микровольт.
Я рассматривал разные варианты от дорогих высокоточных лабораторных вольтметров до предусилителей для осциллографов (думаю, его можно было бы приспособить как предусилитель к вольтметру?). Они все такие дорогие.
Поскольку мои схемы должны работать как с сигналами переменного, так и постоянного тока, мы могли бы упростить все, откалибровав только сигналы постоянного тока. Таким образом, шум становится намного меньшей проблемой, поскольку это постоянный ток.
Итак, теперь я думаю, что просто возьмите инструментальный усилитель с низким уровнем шума (или предусилитель), который будет усиливать с фиксированным коэффициентом 1000, чтобы довести диапазон микровольт до милливольта, который затем может измерить мой мультиметр.
Есть ли проблемы со всем этим подходом? Если у вас есть действительно хорошие схемы для инструментального МШУ, не могли бы вы, ребята, поделиться ими со мной?
- DC
- Мультиметр
- Измеритель напряжения
- Инструментальный усилитель
\$\конечная группа\$
7
\$\начало группы\$
Вот подводные камни, как я их вижу: —
- Соединение между двумя разнородными металлами называется термопарой и может создавать напряжение в несколько микровольт на градус Цельсия. Вот почему в усилителях термопар используется компенсация холодного спая, и они строги в этом отношении. Получить точность ниже 0,1 градуса по Цельсию практически невозможно. Обратите внимание, что я сказал точность, а не разрешение.
- Лучший операционный усилитель постоянного тока, который я использую (и я использую несколько довольно хороших), имеет напряжение смещения, как правило, 5 мкВ.
Это представляет собой ошибку в вашей измерительной системе, и вы мало что можете с этим поделать, кроме довольно частого выполнения очень точных калибровок. - При этом смещении также существует дрейф, связанный с температурой, поэтому важна стабильная среда
- Токи смещения усилителя могут исказить измерения постоянного напряжения, если источник (объект измерения) имеет значительное выходное сопротивление. Например, тензометрический мост с сопротивлением обычно 350 Ом во многих приложениях, и если вы выберете усилитель (или операционный усилитель) с током смещения или смещения 10 нА, вы получите напряжение ошибки смещения 3,5. УФ. Ясно, что для измерения источников с гораздо более высоким сопротивлением необходимо выбирать усилители с гораздо меньшими токами смещения.
Итак, мой совет: обратите внимание на то, что доступно, и установите свои требования так, чтобы они были достижимыми. Я не собираюсь давать вам диаграммы, потому что они имеют значение IP, а это сайт бесплатных советов.
