Аналоговые импульсные вольтметры (стр. 1 из 3)
1. Назначение прибора
Импульсные вольтметры предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.
Вольтметры импульсного тока предназначены для измерения амплитуды видеоимпульсов любой полярности в широком диапазоне длительностей и частот следования, а также для измерения амплитуды радиоимпульсов и синусоидальных сигналов.
Высокоточные импульсные вольтметры используются для поверки и аттестации радиоизмерительной аппаратуры.
Основная трудность измерения амплитуды импульсных сигналов вызвана многообразием форм импульсов с широким диапазоном изменения временных характеристик – длительности импульса и скважности, влияющих на показания ИВ. При этом форма импульсов, временные параметры и их статистические характеристики не всегда известны оператору, поэтому невозможно внести соответствующую поправку в результат измерения.
Измерение амплитуды одиночных импульсов связано с дополнительными трудностями. Если при работе с периодическим сигналом имеется возможность накопить информацию об измеряемой величине многократным воздействием сигнала на измерительное устройств, то при работе с одиночными импульсами энергия, необходимая для измерения, поступает в измерительное устройство только в момент существования импульса.
Вольтметры импульсного тока по способу индикации измерения подразделяются на вольтметры импульсные стрелочные, у которых отсчет результатов измерения производится по стрелочному прибору, и вольтметры импульсные цифровые, у которых отсчет результатов измерения производится по цифровому табло с арабскими цифрами и указателю полярности измеряемого импульса.
Импульсные вольтметры градуируются в амплитудных значениях измеряемых импульсов.
2. Технические и метрологические характеристики
В нормативно-технической документации для импульсных вольтметров указывается диапазон допустимых значений длительности импульсов (или их частота) и скважность, при которых погрешности вольтметров находятся в пределах нормированных значений. Так, импульсный вольтметр В4-9А имеет верхние пределы измерений 2,5, 10, 20 В и основную погрешность ±(2,5–4,0) % при частоте следования импульсов 1 Гц – 300 МГц и скважности от 2 до 3∙108.
Характеристики некоторых электронных импульсных вольтметров, которые удалось найти, приведены в табл. 1.
Таблица 1
| Основные характеристики | В4-2 | В4-3 | В4-4 | В4-9А | ||
| Измерение видеоимпульсов | ||||||
| Диапазон измерений, В | 3—150 | 0,0003—1 | 3—150 | 1—20 | ||
| С делителем до, В | 500 | 100 | — | 200 | ||
| Пределы измерений, В | 15; 50; 150 | 0,003; 0,01;0,03; 0,1; 0,3; 1 | 15; 50; 150 | 2,5; 10; 20 | ||
| Основная погрешность измерения, % | ± (4—6) | ± (4-6) | ± (4-6) | ± (2,5-4) | ||
| Длительность импульсов, мкс | 0,1—300 | 1—200 | 0.01— 200 | Более 0,001 | ||
| Длительность фронта импульсов, нс | — | — | — | — | ||
| Частота следования импульсов, кГц | — | 0,05—10 | 0,02—10 | 0,001—  | ||
| Скважность | 50—2500 | 2—5000 | Более 2 | 2—  | ||
| Входное сопротивление, МОм, | 0,2-20 | 1 | 5 | 75 Ом; 0,5 | ||
| с шунтирующей емкостью, пФ | 14 | 11 | 2,5—8 | 3 | ||
| Время установления показаний, с | 10 | — | — | 10 | ||
| Измерение радиоимпульсов | ||||||
| Диапазон измерений, В | — | — | 10—150 | 1—20 | ||
| Пределы измерений, В | — | — | 50—150 | 2;5;10;20 | ||
| Частота заполнения, МГц | — | — | До 300 | До 300 | ||
| Основная погрешность измерения, % | — | — | ± (4-6) | ± (4—10) | ||
| Измерение синусоидального напряжения | ||||||
| Диапазон измерений, В | — | 0,0003—1 | — | 1—20 | ||
| Пределы измерений, В | — | 0,003; 0,01;0,03; 0,1; 0,3; 1 | — | 2; 5; 10; 20 | ||
| Диапазон частот | — | 30 Гц— 500 кГц | — | 20 Гц — 300 МГц | ||
| Основная погрешность измерения, % | — | ± (4—10) | — | ± (4—Ю) | ||
| пределы температур, °С |  |  | |  | ||
| относительная влажность воздуха, %, | 80 | 90 | 90 | 95 | ||
| при температуре, °С | 20 | 25 | 25 | 30 | ||
| Питание: напряжение, В, частотой, Гц: 50 | 220 | 220 | 220 | 220 | ||
| Потребляемая мощность, В•А | 30 | 100 | 140 | 25 | ||
| Габаритные размеры, мм | 310x320x200 | 328x250x211 | 285х280х390 | 320х290х220 | ||
| Масса, кг | 7 | 9 | 15 | 7.5 | ||
| Основные характеристики | В4-11 | B4-I2 | В4-14 | В4-16 | ||
| Измерение видеоимпульсов Диапазон измерений, В | 1—150 | 0,001—1 100 | 0,01—1 100 | 0,02—2 20 | ||
| с делителем до, В Пределы измерений, В | 1—15; 10—150 | 0,003; 0,01; 0,03; 0,1;0,3; 1 | 0,03; 0,1; 0,3; 1 | 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2 | ||
| Основная погрешность измерения, % | ± (0,2— 1,7) | ± (4—6) | ± (4—10) | ±2±-10 мВ | ||
| Длительность импульсов, мкс | 0,01—25 | 0,1—300 | 0,003—100 | - | ||
| Длительность фронта импульсов, нс | - | Более 15 | 0,5—100 | Более 1 | ||
| Частота следования импульсов, кГц | Более 0,02 | 0,05—100 | 0,025—  | Более 0,1 | ||
| Скважность |  | Более 2 | Более 5 | - | ||
| Входное сопротивление, МОм, | 33 кОм/В | 1 | 0,003 | 0,001 | ||
| С шунтирующей емкостью, пФ | 1,5 | 10 | 12 | - | ||
| Время установления показаний, с | 8 | 6 | 10 | 5 | ||
| Измерение радиоимпульсов Диапазон измерений, В | 1—150 | - | 0,01—100 | - | ||
| Пределы измерений, В | 15—150 | — | 0,03; 0,1; 0,3; 1; 3; 10; 30; 100 | — | ||
| Частота заполнения, МГц | До 1000 | - | До 100 | - | ||
| Основная погрешность измерения, % | ±(1-12) | — | ± (4-10) ±(1-2) мВ | — | ||
| Измерение синусоидального напряжения Диапазон измерений, В | 1,5—150 | 0,001—1 | 0,01—100 | — | ||
| Пределы измерений, В | 15—150 | 0,003; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 1 | 0,03; 0,1; 0,3; 1; 3; 10; 30; 100 | — | ||
| Диапазон частот | 20 Гц— 1000 Мгц | 0,5 Гц— 5 МГц | До 100 МГц | — | ||
| Основная погрешность измерения, % | ± (0,2—12) | ± (4-6) | ± (4-10)±2 мВ | — | ||
| Пределы температур, 0С | — 30  +50 | -30 - +50 | + 5 +40 | + 10 +35 | ||
| относительная влажность воздуха, %, | 80 | 98 | 95 | 80 | ||
| При температуре, 0С | 20 | 35 | 30 | 20 | ||
| Питание: напряжение, В, частотой, 50 Гц: | 220 | 220 | 220 | 220 | ||
| Потребляемая мощность, В- А | 100 | 20 | 15 | 25 | ||
| Габаритные размеры, мм | 630х350х340 | 242x162x253 | 360x160х260 | 366x160x260 | ||
| Масса, кг | 30 | 8 | 10 | 10 | ||
3-4. Структурная схема аналогового электронного импульсного вольтметра, принцип работы импульсного вольтметра
Электронный вольтметр переменного напряжения состоит из преобразователя переменного напряжения в постоянное, усилителя и магнитоэлектрического индикатора. Часто на входе вольтметра устанавливается калиброванный делитель напряжения, с помощью которого увеличивается верхний предел измеряемого напряжения. В зависимости от вида преобразования показание вольтметра может быть пропорционально амплитудному (пиковому), средневыпрямленному или среднеквадратическому значению измеряемого напряжения. Однако, шкалу импульсных вольтметров градуируют в амплитудных значениях, а шкалу любого другого электронного вольтметра градуируют в среднеквадратических (действующих) значениях напряжения синусоидальной формы.
Импульсные вольтметры. При измерении напряжения импульсной формы требуется определить высоту импульсов, т. е. значение
. Для этой цели применяют электронные вольтметры с амплитудным преобразователем с открытым входом (см. рис. 2).Результат измерения содержит погрешность, возникающую в связи с неполным зарядом конденсатора в течение длительности импульса
и значительным разрядом конденсатора в интервале между импульсами 
. Абсолютная погрешность 
, относительная — 
. Погрешность тем больше, чем больше скважность.