В) ЦВ переменного тока.

ЦВ переменного тока строятся по принципу преобразования переменного напряжения в постоянное, которое затем измеряется вольтметром постоянного тока. Преобразователи должны обеспечивать высокую степень линейности характеристики U _» = f (U ₌) в широком динамическом диапазоне, малые пульсации преобразованного напряжения, высокую точность и т.д.

В универсальных ЦВ в режиме измерения переменного напряжения используют преобразователи средневыпрямленного напряжения с фильтром и усилителем, охваченным глубокой отрицательной обратной связью. Частотный диапазон таких ЦВ составляет 20 Гц – 20 кГц. В измерителях амплитудного значения переменного напряжения полоса часто составляет

20 кГц – 100 МГц. Погрешность ЦВ переменного тока значительно выше погрешности ЦВ постоянного тока и зависит от частотного диапазона.

7.3. ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ЕМКОСТИ.

Цифровые измерители R и C (электронно-счетные омметры – фарадометры) работают на принципе измерения интервала времени цепи разряда конденсатора через резистор (рис. 7.3).

При измерении R _x известным элементом является конденсатор емкостью C_о ; при измерении С _х – резистор сопротивлением R_o . Перед началом измерения конденсатор С_х с помощью ключа В подключается к источнику стабилизированного напряжения Е (положение 1) и полностью заряжается по истечении некоторого времени. Момент начала измерения t ₁ задается устройством управления, которое посылает импульс (рис.7.3-б), сбрасывающий электронный счетчик и переводящий ключ В в положение 2, соответствующее разряду конденсатора С _х .

Разряд конденсатора через резистор R_o происходит по экспоненциальному закону :

U _c (t) = E exp [- (t – t ₁) / t ] ,

где t = R_oC_x – постоянная времени цепи разряда.

Рис. 7.3. Схема цифрового измерителя R и С (а) и временные диаграммы (б), поясняющие принцип его работы.

С момента t₁ совпадает начало работы формирователя строб-импульса, отпирающего временной селектор, и на вход счетчика начинают поступать счетные импульсы. На один вход устройства сравнения подается напряжение U_c (t) ; на другой вход – постоянное напряжение U _R = E R₂ / (R₁ + R₂) , снимаемое с делителя.

Сопротивление прецизионного делителя выбираются такими, чтобы

R₂ / (R₁ + R₂) = 1 / e , тогда U _R = E / e .

В момент времени t₂ равенства напряжений U _R = U _C устройство сравнения выдает импульс, который прекращает работу формирователя строб-импульсов. Временной селектор закроется. Счет импульсов за интервал времени t прекратится. Счетчик подсчитает m импульсов , следовавших с периодом Т_о за время t : m = t / T_o = t f _o .

Так как t = R_o C _X , то при фиксированных значениях частоты счетных импульсов f _o = 1 / T_o и R _o

С _x = m / ( R _o f _o ) = K _C m

Например, при R _o= 1 Мом и f _o = 1 МГц коэффициент К _С = 10 ^–12 Ф/имп, емкость С _Х = m и выражается в пикофарадах.

При измерении сопротивленияR _X = m / (C _o f _o ) = K _R m .

Для уменьшения погрешности дискретности, равной

D R = T₀ C _o или D С = T_o / R ₀

нужно увеличивать частоту следования счетных импульсов f _o и постоянную времени цепи разряда конденсатора, т.е. соответственно С _о или R _o .

Достоинство описанного метода – высокая точность измерений и цифровой отсчет. Недостаток – отсутствие возможности измерения R и C на рабочей частоте.