Параметры тока и напряжения

Измерения напряжения и силы тока – наиболее распространенный вид измерений. Эти измерения осуществляются в широком диапазоне частот – от постоянного тока и инфранизких частот (сотые доли герца) до сверхвысоких частот (ГГц). Диапазон измеряемых значений напряжения и тока – соответственно от нановольт и наноампер до сотен киловольт и килоампер при большом разнообразии форм измеряемого напряжения и тока.

Наиболее часто приходится сталкиваться с измерением параметров синусоидального тока:

u(t) = U_msin(ωt+φ), i(t) = I_msin(ωt+φ).

Периодические сигналы (ток и напряжение) характеризуются следующими параметрами.

Амплитудное значение U_m; для негармонических сигналов используется пиковое значение (максимальное значение из всех мгновенных значений) в положительных или отрицательных полуволнах.

Среднее значение

Для переменного тока, форма которого симметрична относительно оси времени (например, синусоидальный сигнал) среднее значение тока равно нулю.

Средневыпрямленное значение

Среднее квадратическое (эффективное, действующее) значение

Для характеристики формы периодических сигналов введены два параметра: коэффициент амплитуды K_а=U_m/U и коэффициент формы K_ф=U/U_ср.в (табл. ).

Для периодических колебаний любой формы связь между амплитудным и средним квадратическим значением определяется формулой

U_m = U К_а,

где К_а – коэффициент амплитуды.

Средневыпрямленное и среднее квадратическое значения связаны между собой коэффициентом формы K_ф

U = U_ср.в K_ф.

Коэффициенты формы и амплитуды однополярных импульсов определяются их скважностью

Q = T/τ; К_а = К_ф =

Таблица. 3.1.

Для измерения напряжения и тока применяются как методы непосредственной оценки, так и методы сравнения. Выбор методов и средств измерения напряжения и силы тока обусловливается требуемой точностью измерений, амплитудным и частотным диапазонами измеряемого сигнала, мощностью, потребляемой прибором от измерительной цепи и т. д.

Приборы электромагнитной, электродинамической и тепловой систем реагируют на действующее значение, магнитоэлектрические приборы с выпрямителем – на средневыпрямленное значение, магнитоэлектрические без выпрямителя – на постоянную составляющую, амплитудные электронные вольтметры – на максимальное (пиковое) значение функции.