Измерение напряжений и токов в цепях РЭА

Измерение напряжений и токов в цепях РЭА

Измерение напряжений и токов в цепях РЭА является одной из основных операций регулировки и настройки узлов и блоков в процессе производства и ремонта, а контроль работоспособности аппаратуры — в процессе эксплуатации.

В цепях РЭА могут измеряться постоянные, а также переменные напряжения, которые характеризуются пиковым, средним, средневыпрямленным и среднеквадратичным значениями.

Согласно ГОСТ 15094—69, приборы для измерения напряжения классифицируются на подгруппы: В1—установки или приборы для проверки вольтметров, В2 — вольтметры постоянного тока, ВЗ — вольтметры переменного тока, В4 — вольтметры импульсного тока, В6 — селективные вольтметры, В7 — универсальные вольтметры, В8 — измерители отношения напряжения, В9 — преобразователи напряжения.

Пределы измеряемых электронными вольтметрами напряжений переменного и постоянного тока показаны на рис. 30.

Вольтметры подгрупп В2, ВЗ, В4, В6 и В7 по способу индикации, принципу действия и точности делятся на аналоговые и цифровые.

Для аналоговых вольтметров характерна единая конструктивная база, обеспечивающая удобство эксплуатации. Отсчетным устройством обычно является стрелочный прибор.

Цифровые вольтметры являются наиболее точными приборами, обеспечивающими цифровую индикацию измерений величины ивыдачу результатов измерений в цифровой форме. Эти приборы обладают большой скоростью измерения, применяются в системах автоматического контроля радиоэлектронного оборудования и при автоматизации технологических процессов.

Благодаря широкому применению микросхем и полупроводниковых приборов уменьшены масса и габариты, потребляемая мощность, увеличена надежность аппаратуры, существенно расширены функциональные возможности и диапазон частот.

Рис. 30. Типы электронных вольтметров и пределы измеряемых ими напряжений

Малогабаритный многофункциональный вольтметр В7-22А предназначен для измерения постоянного (от 100 мкВ до 1000 В) и переменного (от 100 мкВ до 300 В) напряжений, постоянного и переменного токов (от 0,1 мкА до 2 А) и сопротивления постоянному току (от 1,0 Ом до 2000 кОм). Схема цифрового вольтметра выполнена на микросхемах и полупроводниковых приборах и позволяет производить измерения величин в диапазоне частот от 45 Гц до 10 кГц. Прибор для удобства имеет несколько поддиапазонов измерений, обладает высокой точностью измерений и надежностью. Малые габариты (215X65X177 мм) и масса (1,9 кг) позволяют использовать его в лабораторных и производственных условиях, а также в системе автоматического контроля параметров РЭА.

Для измерения постоянного и переменного напряжений и токов в цепях РЭА удобно пользоваться переносными универсальными приборами — тестерами, с помощью которых можно в широких пределах измерять постоянные и переменные напряжения, а также постоянный ток и активные сопротивления в различных электрических цепях.

К приборам такого типа относятся милливольтметр В7-26 и прибор — тестер Ц4312. Сервисный аналоговый милливольтметр В7-26 имеет стрелочную индикацию. Прибор позволяет измерять напряжение постоянного (от 30 мВ до 300 В) и переменного (от 200 мВ до 300 В) токов в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц с погрешностью измерений 2,5% и сопротивления от 10 Ом до
1000 МОм. Прибор применяют в лабораторных и производственных условиях при профилактике, ремонте и наладке различной радиоприемной и телевизионной аппаратуры.

Измерение напряжений высокой частоты связано с определенными трудностями, основными из которых являются влияние распределенных емкостей и индуктивностей, а также геометрических размеров прибора, потери в диэлектрике, обусловленные поверхностным эффектом и др.

На частотах выше 1 МГц необходимо устранять влияние соединительных проводов. Для этого измерительный прибор подключают к измеряемой цепи РЭА через выносной блок (головку, пробник), в который заключена детектирующая цепь прибора.

Для измерения напряжений на более высоких частотах (до сотен мегагерц) необходимо экранизировать детектор, соединительные провода (высокочастотный тракт) и остальные узлы вольтметров во избежание потерь на излучение и наводок. Измерение напряжений высокой частоты производят электронными вольтметрами (рис. 31), которые содержат выпрямитель 1, усилитель постоянного тока 2 и стрелочный индикатор 3. Выпрямитель выполняют на кристаллическом диоде в виде выносного устройства (детекторная головка). Выпрямленный ток усиливается усилителем и вызывает отклонение стрелки индикатора, шкалу которого градуируют в эффективных (действующих) величинах измеряемого переменного напряжения.

Измерения детекторными вольтметрами производят в широком диапазоне частот. В диапазоне СВЧ используют специальные кремниевые диоды. Например, милливольтметр B3-36 с диодным входом предназначен для измерения высокочастотных напряжений синусоидальной формы в лабораторных, производственных и жестких условиях эксплуатации. Шкала прибора проградуирована в эффективных значениях синусоидального напряжения и децибелах. Милливольтметр позволяет измерять напряжения от 3 мВ до 300 В в диапазоне частот от 10 кГц до 1 ГГц.

В настоящее время нашли применение цифровые вольтметры, характеризующиеся высокой точностью измерений с отображением результатов с помощью печатающих и индикаторных устройств. Цифровые вольтметры обладают большими достоинствами по сравнению со стрелочными (высокая точность измерения, быстродействие, работа в автоматизированных измерительных установках и др.).

Рис. 31. Функциональная схема электронного вольтметра

Например, образцовый цифровой вольтметр ВЗ-49 обеспечивает точное измерение среднеквадратичного значения напряжения переменного тока синусоидальной формы. Его используют в качесгве широкополосного образцового вольтметра для калибровки и градуировки электронных вольтметров переменного тока и др. Вольтметр позволяет измерять напряжения от 10 мВ до 100 В в диапазоне частот от 20 Гц до 1 ГГц с цифровым отсчетом.

При измерении тока высокой частоты следует учитывать степень согласования волнового сопротивления передающей линии с сопротивлением нагрузки, возможность утечки тока

через паразитные емкости и явление резонанса. Существенное влияние имеет неравномерность распределения тока в отдельных элементах цепи, вызванная возникновением стоячих волн при неполном согласовании этой цепи. Вследствие этого показания прибора будут зависеть от места его включения в цепи.

Для измерения тока в метровом и дециметровом диапазонах волн в основном используют термо- и магнитоэлектрические амперметры с преобразователями. На более коротких волнах (сантиметровых и миллиметровых) измерение тока в цепи становится практически невозможным, поэтому приходится пользоваться косвенными методами измерения — сравнением мощностей, напряженности поля и др.

Рис. 32. Принцип действия термоэлектрического амперметра

Рассмотрим термоэлектрический способ измерения тока высокой частоты.

Принцип действия термоэлектрического амперметра (рис. 32) основан на превращении тока высокой частоты в постоянный ток, возникающий при нагревании контакта между двумя разнородными проводниками. Известно, что в точке 3 соприкосновения двух разнородных металлов 1 и 2 возникает контактная разность потенциалов, т. е. электродвижущая сила (эдс). Если точку 3 подогревать проходящим по проводу 4 током высокой частоты, эдс будет увеличиваться и стрелка прибора А отклонится тем больше, чем больше измеряемый ток. На этом принципе основано действие термоэлектрических амперметров.

Термоэлектрические амперметры пригодны для измерения больших и малых токов в широком диапазоне частот (от звуковых до 3000 МГц). Такие приборы получили широкое распространенней являются основным типом измерителей токов высокой частоты, используемых в настоящее время. Достоинствами приборов являются высокая чувствительность, простота конструкции, широкий диапазон измерений тока (от миллиампер до десятков ампер), надежность в работе и компактность конструкции, допускающей включение в высокочастотную цепь.

содержание .. 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ..