книги / Специальные методы электрических измерений

числа усилительных каскадов и применением избира­ тельных усилителей.

Для объективной индикации и удобства работы с указателем стремятся применить выходные устрой­ ства, позволяющие вести визуальное наблюдение. В ка­ честве таких устройств при ручной регулировке измери­ тельной установки чаще всего применяют стрелочный прибор, электронно-лучевую трубку или электронный индикатор настройки.

В выходных устройствах простых и дешевых нуле­ вых указателей достаточно широкое распространение

получил электронно-лучевой индикатор настройки—«ма­ гический глаз», например, лампа типа 6Е5С. Указатели с подобным выходным устройством не могут конкури­ ровать по чувствительности и точности со многими бо­ лее сложными схемами; однако они надежны, дешевы, просты и удобны >в эксплуатации.

Переменное напряжение, прежде чем быть поданным на управляющую сетку лампы 6Е5С, должно быть вы­ прямлено. Включение выпрямителя на выходе усилите­ ля нулевого указателя обычно не вызывает никаких за­ труднений, так как входное сопротивление электронного индикатора, являющегося нагрузкой выпрямителя, ве­ лико. Типовая схема включения электронного индика­ тора приведена на рис. 3-4.

Емкость С\ и сопротивление Н\ в этой схеме являют­ ся элементами детектора, включенного по параллельной схеме. Сопротивления Дь и емкость С2 выполняют роль фильтра выпрямленного напряжения. Сопротивле­ нием |/?з изменяется отрицательное напряжение на сетке

способность электронно-лучевой трубки достаточно ве­ лика.

К сожалению, такой, достаточно удобный прием обладает заметным недостатком. Довольно быстро экран в месте фокусирования электронного пучка в точ­ ку выгорает и перестает светиться. Поэтому более целе­ сообразны такие способы включения, при которых фи­ гура на экране определенным образом меняет свою фор­ му, ио не превращается в точку.

Так, например, в нулевых указателях, применяемых в мостах переменного тока, электрон1но-лучезую трубку часто включают так, что на пластины вертикального отклонения подается напряжение сигнала, минимум ко­ торого определяется, а на пластины горизонтального отклонения — напряжение питания моста. При регули­ ровке на минимум ось наблюдаемого в этом -случае эллипса постепенно поворачивается и сам он стя­ гивается в прямую, стремящуюся по мере уменьшения величины входного сигнала к горизонтали. Такое вклю­ чение электронно-лучевой трубки делает указатель чув­ ствительным не только к амплитуде входного сигнала, но и к его фазе и обеспечивает более долгий срок служ­ бы экрана.

Электронно-лучевая трубка не требует «выпрямления входного напряжения, не боится перегрузок и может работать в очень широком диапазоне частот.

Наиболее часто на выходе амплитудных указателей

ческими выпрямителями. Из всех видов лампового де­ тектирования чаще всего применяется диодное. При измерителе высокой чувствительности детектор вклю­ чают обычно по параллельной схеме и присоединяют к аноду выходной лампы усилителя через конденсатор. Для -получения требуемого входного сопротивления вы­ прямителя последовательно с магнитоэлектрическим измерителем вводят большое добавочное сопротивление. При необходимости измеритель шунтируют, кроме того,

нуля от начального тока применяют компенсацию, чаще всего с помощью второго диода.

Успешное применение в выходных устройствах по­ лучили схемы с меднозакисными и особенно германие­ выми вентилями. Вследствие низкого допустимого обратного напряжения меднозакисные вентили вклю­ чают по двухполупериодной мостовой или однополупериоднон схеме со встречным вентилем (рис. 3-7 и 3-8).

Германиевые и кремниевые диоды обладают высо­ ким обратным напряжением и могут включаться по тем

токов дает им значительные преимущества перед схема­ ми ламповых детекторов.

Рассмотренные схемы не обладают чувствитель­ ностью к инверсии фазы, т. е. изменению ее на 180°, что в ряде случаев ограничивает их применение и не позво­ ляет вести уравновешивание схемы переменного тока подобно тому, как это делается на постоянном токе, где переход через положение равновесия меняет направле­ ние отклонения стрелки указателя. Для придания вы­ прямительным схемам чувствительности к инверсии фазы переходят от неуправляемых к управляемым вы­ прямительным схемам.

Одним из простейших управляемых выпрямителей является механический, контакты в котором замыкают­ ся периодически под действием вспомогательного напря­ жения, называемого опорным или управляющим. Вследствие изменения проводимости управляемого вы­ прямителя синхронно с 'сигналом изменение фазы сиг­ нала на 180° меняет направление выпрямленного тока. Ток в измерителе механического выпрямителя опреде­ ляется выражением

= ± - ^ ~ . Чтобы знать, что нуль соответствует С1Х = 0, а не

ния постоянства чувствительности требовалось бы ме­ нять й фазу опорного сигнала. Понятно, что такой не­ прерывной регулировки не может быть; для контроля чувствительности приходится периодически проверять фазовый сдвиг между измеряемым и опорным напряже­ ниями в процессе регулировки измерительнойсхемы, что, естественно, несколько усложняет процесс измере­ ний. Фазосдвигающая цепь должна быть поэтому про­ стейшей, выполненной, например, по схеме рис. 3-9. При включении Я управляющий ток примерно совпадает по фазе с напряжением питания моста. При включении С

этот ток сдвинут на угол, близкий к у . Взамен пооче­

редного переключения Д и С может быть применена схема с двумя управляемыми выпрямителями, в кото­ рых опорные напряжения находятся в квадратуре, и двумя измерителями. Токи выпрямителей при этом про­ порциональны активной и реактивной составляющим измеряемого сигнала. Если оба прибора одновременно

линией условно показано время, в течение которого открыты диоды), то средние значения токов, обуслов­ ленных напряжением 11х, проходящих по сопротивле­

ниям /?1 и /?2* соответственно равны:

к

Здесь 2 Я — полное сопротивление контура току, прохо­ дящему через тот или другой диод.

Измеритель показывает ток, пропорциональный раз­ ности падений напряже­ ний на сопротивлениях /?ь /?2- Поскольку падения

напряжений на этих сопротивлениях от опорного сигна­

ла ВЗаИМНО КОМПеИСИруЮТСЯ, ТО При /? |= ) ? 2 = '# можно

записать:

ответственно сумма и разность напряжений Оо и Ох. Ток в измерителе по-прежнему пропорционален разно­ сти падений напряжений на сопротивлениях #1 и Лг-

вызванный действием опорного напряжения. Эта

ную схему и может вызвать этим шежелательиые по­ следствия. В известной степени эти недостатки можно ослабить, поменяв местами включения 110 и Цх (хотя это и вызывает асимметрию в работе трансформатора).

Известно много других управляемых схем с полу­ проводниковыми выпрямителями. Остановимся лишь на одной из них — кольце­ вой, свободной от недо­ статков, присущих схеме рис. 3-10, и получившей широкое распространение

впрактике. На рис. 3-13

и344 приведены два ва­

рианта кольцевой схе­ мы — трансформаторный

ибестрансформаторный.

Всхеме рис. 3-13 дио­ ды Д\ и Д4 можно рас­ сматривать как элементы ключевой схемы. Действи­ тельно, если полярность

напряжения на концах вторичной обмотки транс-

При этом их проводимость практически равна нулю. Если полярность напряжения на вторичной обмот­ ке трансформатора изменится на обратную, то сопро­ тивление этих диодов резко упадет. Нетрудно видеть, что диоды Д 2 и Дг являются элементами такой же ключе­ вой схемы, но включены они в обратном направлении; таким образом, если левая ключевая схема способна проводить ток, то правая окажется запертой, и наобо­ рот. Если проводят диоды Д х и Д а, а диоды Д2 и Д3 заперты, то нетрудно убедиться, что измеритель оказы­ вается присоединенным к левой половине вторичной •обмотки трансформатора Тр2 через диоды Дх и Д4 и через обе половины вторичной обмотки Трх. Если по­ лярность управляющего напряжения изменится на обратную, то измеритель будет присоединен к правой