Некоторые сведения о детекторах

 

 

Umax = U_A

~U Uср Различные Д

U

 

Ua ПД –пиковый(амплитудный) детектор

Uср ДСЗ –детектор среднего значения

U ДДЗ -детектор действующего значения

 

Обычно электронный вольтметр переменного тока градуируется в действующих значениях синусоидального сигнала. Если на входе вольтметра сигнал не синусоидальный,то возникает погрешность под влиянием формы кривой(надо учитывать).

Пример1:

 

Umax = k_AU

а) К_А=

 

б) К_А=1 U =(Uα*1.41)/K_А

 

в) К_А=...

 

Пример2:

 

а) Кф=

 

б) Кф=1 U =(Uα/1.11)*Kф

 

в) Кф=...

 

Пример3:

=>форму учитывать не надо Uα=U

 

 

Схема амплитудного детектора с открытым входом

Надо: чтобы напряжение на нагрузке

было равно макс. => U_Rн=Umax

Ri – внутр сопр источника

 

 

τ_зар=с(Rпр_VD+Ri), Ri-внутреннее сопротивление источника

τ_разр=сRн

τ_разр >> τ_зар

Схема детектора среднего значения

 

 

 

двухполупериодный выпрямитель

 

 

 

 

 

 

Icр =

 

Детектор действующего значения

 

ДДТ:

1)квадратор

2)интегратор

3)извлекатель корня =>достигается градуировкой вых.прибора

 

5.Селективный вольтметр

Осуществляет функции:

1)измерение слабых сигналов на уровне сильных помех

2)анализ сложных сигналов

селективный вольтметр – сложный узкополосный прибор

 

 

АЧХ:

 

 

 

 

fо- частота настройки несколько смещенная от кратных частот

 

 

Идея1:

Основной узел – избирательный усилитель

 

ИУ – избирательный усилитель

 

 

Идея2:

хотим узнать 1)U_мА1,f₁ -?

2) U_мА2,f2 = 2f₁-?

3) U_мА3,f3 = 3f₁-?

 

 

1)

 

 

 

 

Co₁, f₁ A₁

Co₂,2f₁ A₂=0, т.к. кривая симметрична относительно оси t

Co₃,3f₁ A₃

2)

 

 

Uвх =0

 

 

3)

 

 

fп = fх - fг

 

 

Схема селективного вольтметра

 

 

 

ВУ- входное устройство: усилитель, ограничитель и.т.д.

СМ-смеситель

Г-гетеродин(высокочувствительный генератор): fг = var

ИУ-избирательный усилитель, настр. на const f

fп≈fо =>сигнал пойдет на Д

Д-детектор

 

Работа схемы:

Подается сигнал, меняем частоту Г => меняется fп; сигнал идет на ИУ, когда fп=fо сигнал пойдет на Д, по ИМ отсчитывается А первой гармоники; продолжаем менять fг; как только фикс отброс на чем,так и расчет следующей гармоники в зависимости от fп/fо

 

7.электронный омметр

(см.первые лекции)

 

Rx = (R2*R4)/R3 Rx – милиОм R*x = 2Rпров. + 2Rконст. + Rx

мОм мОм,кОм

 

Четырехзажимный способ измерения.

 

 

Схема электронного омметра:

Особенности

1)схема питается ~U => не влияют термоЭДС

2)четырехпроводная схема

3)Ro=>нет КЗ выхода Г

СД – синхронный детектор => высокая помехозащищенность ИОН =>

=> синхронизация Г и СД

6.Электронный микровебберметр

 

 

фотогальванометрический усилитель(измеряет нВ)

 

(Шкала мкВб)

 

 

прибор для измерения изменения магнитного потока ∆Фх

 

Фх-магнитный поток – измеряем,Wик – число витков измерительной катушки

м/эг – магнитоэлектрический гальванометр

Rф- фоторезисторы

E1,E2 – батарейки

(УН+УМ)-усилитель

УН-усилитель напряжения его нагрузка – катушка(первичная обмотка)взаимной

УМ-усилитель мощности индуктивности M

 

∆Фх е_х=-Wик*dФx/dt

∆Фх е_х I рамка повернется на угол α Фс₁=Фо - ∆Ф

Фс₂=Фо + ∆Ф

 

Rф₁=Rфо + ∆R ∆U≠0 k∆U ∆Iн е_ос = M*dIн/dt

Rф₂=Rфо - ∆R

 

Все это происходит пока е_x = е_ос.

Это схема компенсационного преобразования со статической характеристикой Wик*∆Фk = M*∆Iн

Iн=F(Фх)!!!

 

 

Электронные генераторы

Бывают синусоидальные разных частот, специальной формы, шума,(т.е. дающие величину определенной вероятности),импульсные генераторы

Синусоидальные генераторы

ЗГ-задающий генератор(маломощный); делает чистую синусоиду с f =var

Jn-усилитель In: minA, minf, min, характеристики

Выходное устройство =А(ам + СК(согласующий каскад, т.е. трансформатор)

Регистрирующие приборы

1.классификация

2.самопишущие приборы

3.Эл.оциллограф

а.сверхупрощенная структ. Схема

б.упрощенная

в.канал верт. отклонения

г. канал гориз отклонения

д.узлы

е.виды разверток: непрерывная, ждущая

 

1. I регистрируют

1. x = F(t)

2. y = F(x)

 

II регистрируют на -бумаге

-фотопленке

-на маг. Ленте

-электронно-лучевой трубке(ЭЛТ)

 

бумага – один или 3 сигнала(одновременно)=>точечно разными цветами => лентопротяжный механизм(для непрерывной записи) самопишущий прибор

Фотопленка- самопроявляющаяся, можно зафиксировать до 10 сигналов (светолучевой осциллограф)

Магнитная лента – магнитографы(до 50 сигналов одновременно).При записи на магнитную ленту нужно воспроизводящее устройство(магнитограф)

ЭЛТ-электро-лучевой осциллограф: однолучевой (1 сигнал) или многолучевой(двухлучевые); одноканальные или двухканальные

 

III по частоте регистрации сигнала

1)самопишущие до мГц и Гц (СП)

быстродействующие СП до 100 Гц

 

2)светолучевой осциллограф до20кГц

в основе: осциллографический гальванометр (10 шт.)->м/э гальванометр с min J

(wo-довольно большая)

 

3)электронный осциллограф до десятков МГц

 

2)Самопишущий прибор

УЗ - устройство записи

ИМ -измерительный механизм

ЛПМ - лентопротяжный механизм

 

1) - магнитоэлектрический измерительный механизм

2) ~ - Ферродинамический механизм Большой Мвр

 

 

 

На чем писать? – на бумаге

Чем писать? – фломастер

Измеряет низкочастотные сигналы, т.к. фломастер имеет большую массу => низкая скорость записи => СП можно рассматривать как фильтр.

 

 

 

 

Пример:

 

 

 

На СП будет видно изменение Uдрейфа, т.к.Uдрейфа меняется медленно

 

Пример2:

 

 

 

3) Электронный осциллограф

однолучевой осциллограф со статическим управлением лучом

a)

Измеряет:

1)сигнал во времени, который подается на вход Y => канал Х в режиме развертки

2)Uy = f(Ux) => временная развертка должна быть выключена

ЭЛТ – Электронно–лучевая трубка

ЭП- электронная пушка:

Н-накал

К-катод

М(с) – модулятор сетка

А – анод

Х,Y – управляющие пластины

Y-Y- вертикальное отклонение

X-X-горизонтальное отклонение

 

Каналы:

Y-сигнал идет на Y-Y
X- сигнал идет на X-X
Z- сигнал идет на M(c)

БП-блок питания

 

* - А – амплитуда,Д- длительность

*** - ЦИВ- цифровой вольтметр, ЦИЧ-цифровой частотомер

 

!- обработка: считает мат ожидание, дисперсию, устраняет помехи и.т.д

Для того чтобы управлять Электронным лучом, на пластинах должно быть ≈ 200В=>на входах X и Y => малое искажение

Б)

 

 

БР - блок развертки

ЛЗ - линия задержки

ОУ - одноконечный усилитель

СИП - схема изменения полярности

 

I канал вертикального отклонение состоит:

1.Ау –аттенюатор (ослабитель, делитель)

делит входной сигнал в отношении 1/1,1/10,1/100…

обычно реостатно-емкостной

2)ПУy-предварительный усилитель

минимизирует амплитудные,фазовые и частотные искажения

3.ЛЗ-линия задержки - задерживает сигнал, который идет на Y-Y

4.OУy-оконечный усилитель –отсимметрирует сигнал относительно земли

 

5.К_A-калибратор амплитуды дополнительное устройство

II Канал горизонт отклонения Х

Состоит:

1.БС-блок синхронизации – делает изображение на экране статичным

внутренняя синхронизация – синхронизируется самим сигналом Y

внешняя синхронизация – синхронизируется от постороннего сигнала

2.БР-блок развертки - разворачивает во времени сигнал, поданный на вход Y

непрерывная развертка - может работать без сигнала Y

ждущая развертка – если падал сигнал на входе Y

3.Ах-аттеньюатор Х

4.Пyx Ky_x << Ky_y

5.Oyx

 

III канал управления яркостью Z

Состоит

1. Az - аттенюатор Z

2. СИП - схема изменения полярности

3. Yz – усилитель z

 

IV ЭЛТ

1. ЭП- электронная пушка

1.1. Н - накал

1.2. К – катод:испускает ē

1.3. М(с) –модулятор(сетка): в зависимости от потенциала пропускает ē или возвращает их (меняет количество ē => меняется яркость)

1.4. 1А- фокусирующий анод

1.5. 2А- ускоряющий анод

1.6. Х-Х,Y-Y

 

В определенные моменты времени, связанные с необходимостью возврата электронного луча на начало экрана (обратный ход луча), на модулятор подается сильный (-) от БР, запирающий обратный ход луча

 

 

V калибраторы

1. Ка- калибратор амплитуды(см I) предназначен для калибровки I по усилению

2. Кд- калибровка длительности предназначен для калибровки по длительности входного сигнала

 

д.Узлы электронного осциллографа

 

1)ЭЛТ

- перемещение по вертикали и горизонтали

 

 

 

 

2)Yy и Yx

 

a)

 

минимизировать амплитудные, частотные и фазовые искажения сделать его больше и симметричней относительно земли

А - делитель 1/1;1/101;/100;1/1000 …

 

 

Пример1:

=ly = Sy*Uy

~ly = Sy*2A

Форма сигнала не видна.

Sy- чувствительность тракта вертикального отклонения

Sy >> Sту (за счет усилителя)

m_y = 1/Sy мВ/мм

m_y - коэффициент отклонения(масштаб)

m_y = 3 мВ/мм;реально: m*_y= 3 ± Δ мВ/мм

погрешность Δ (из-за наличия “ручки плавно” и из за Ky=var)

Для того чтобы получить m_y точно используется калибровка

 

Аналогично, Yx

 

 

=lx = Sx*Ux

~lx = Sx*2A

 

Масштаб: m_х = 1/Sy мВ/мм Кус_у >> Кус_x

Реально осциллограф по оси х градуируется в мкС/мм или мС/мм,

т.к. нужно получить y=f(t)

 

 

3)Блок развертки

если развертка выключена,то на экране точка или полоса. чтобы получить U=f(t) должен быть БР включен.

Экран

 

Идея:

 

Пример:

 

Для того чтобы изображение сигнала было бы неподвижным, нужно Тр = kTc, k- целое

 

4)блок синхронизации

заставляет принудительно генерировать БР соотношение Тр = kТс- целое

Идея:”Ас”

+ = var => изображение неподвижное

“fc”

 

 

 

 

 

 

е.развертка

Ждущая: включается тогда,когда есть сигнал на входе Y, ЖР используется при наблюдении одиночных сигналов или периодичных сигналов с большой скважностью

Пример:

 

 

5.канал Z

Мс

ГМ

 

Пример:

а)

 

 

б)

 

Цифровые приборы

1.общие сведения

2.время – импульса вольтметр

3.кодоимпульсный вольтметр

4. вольтметр на методе считывания

 

1)

ЦОУ- цифровое отсчетное устройство

ВУ - входное устройство кодовый выход к ЭВМ

Достоинства: высокоточность, высокочувствительность, универсальность, хорошо сопрягаются с ЭВМ

Недостатки:дорогие,сложные,надежность после ремонта падает

Погрешность: погрешность аналоговой части, погрешность дискретности нормирования двухчленной формулой

 

Динамическая погрешность

t = 0 Ux -? Тц = tпп + tп пред.из. + tацп + tотсч

Время преобразования должно быть увязано со скоростью изменения сигнала

 

4)см ”преобразователи”

вольтметр постоянного напряжения:

ΔU = const; Ux > U обрi

ИОН – источник образцового напряжения

ΔU – определяет погрешность дискретности(сложное устройство)

По числу выходов:СУ- сравнивающее устройство(парал.)

ПКК- преобразователь кода в код

на ОУ – десятичная система счисления

на ПКК формируется последовательность 0 и 1=> преобразовывается в десятичную

Достоинства: минимальное время измерения

 

3)I кодоимпульсный вольтметр на методе сравнение-вычитание

см.схему АЦП в преобр.(в коде 2-4-2-1)

ВД- входной делитель;

СУ- сравнивающее устройство

ЦАП-цифро-аналоговый преобразователь

УУ- устройство управления

ЦОУ- цифровое отсчетное устройство

Uх*=Uo, Uo-меняется в соответствии с кодом

 

2)II время импульсный вольтметр; метод последовательного счета

Идея

1.преобразование U->t (АП)

 

2.преобразование tn -> N число импульсов (ЦП)

N=fo*tх, тогда ktx =Ux Ux = kN/to

Ux = F(N,fo,k)

 

погрешности

а) f₀₁ б)f₀₂ f₀₁> f₀₂

 

III

 

УУК- устройство управления ключом

ГОУ- генератор образцовой частоты

К-ключ; состояние зависит от сигнала управления

ПС- пересчетная схема

УУ- устройство управления