Измеряется напряжение в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов с параметрами

При измерении напряжения и тока используют вольтметры и амперметры различных типов. В зависимости от конструкции, схемы и принципа действия различные приборы реагируют на одно из следующих значений напряжения: среднее, среднее квадратическое (действующее), среднее выпрямленное, максимальное (пиковое).
По условию необходимо измерить указанными вольтметрами напряжение импульсного сигнала, представляющего последовательность однополярных прямоугольных импульсов со скважностью
D=Tτ=50∙10-65∙10-6=10.
Величина, обратная скважности называется коэффициентом заполнения и равна
Кз=1D=τT=110=0,1.
Понятие коэффициента заполнения применимо только к исходному сигналу в форме однополярных прямоугольных импульсов.
Вольтметр постоянного напряжения при измерении такого импульсного сигнала покажет его среднее значение
Uшк=U=1T0TUtdt=UmτиT=Um∙Кз=20∙0,1=2 В. (1)
Подавляющее большинство электронных вольтметров имеет закрытые входы – непосредственно на входе прибора стоит разделительная цепь, не пропускающая постоянную составляющую U измеряемого напряжения на преобразователь вольтметра. Это сделано для защиты приборов от перегрузок и возможности измерения малых переменных напряжений в цепях с большой постоянной составляющей. Поэтому при подаче на вход электронного вольтметра с закрытым входом сигнала, приведенного на рис . 2.1, а, прибор фактически будет отсчитывать значения параметров сигнала, приведенного на рис. 2.1, б. При этом измеряемый сигнал будет представлять знакопеременную последовательность импульсов, у которых в соответствии с рисунком 2.1:
пиковое отклонение вверх равно
Um+=Кз∙Um=0,1∙20=2 В;
пиковое отклонение вниз равно
Um-=1-Кз∙Um=1-0,1∙20=18 В.
Рисунок 2.1
Уравнение преобразования для вольтметра среднего квадратического значения (использующего преобразователь – квадратор) с закрытым входом имеет вид
UСКЗ=1T0TUt-U2dt. (2)
Именно такие приборы используют для градуировки всех других типов вольтметров. Зарубежные фирмы в описании таких вольтметров, как правило, указывают, что прибор измеряет «true rms value» – «настоящее (истинное) среднее квадратическое значение».
Уравнение преобразования для вольтметра с выпрямительным преобразователем определяется в виде
UСВЗ=1,11T0TUt-Udt. (3)
Наличие коэффициента градуировки 1,11 позволяет использовать такие вольтметры только для измерения действующего значения синусоидальных сигналов. Для измерения сигналов другой формы эти приборы применять нельзя.
Выпрямительные преобразователи используют для создания относительно простых и недорогих электронных вольтметров синусоидальных сигналов