Измерительные приборы - вольтметры

Введение
При разработке, изготовлении и эксплуатации любой аппаратуры и различных устройств необходимо выполнять достаточно большое количество различных измерений. При этом полученная информация используется как для, собственно, измерения, так и для выработки различных управляющих сигналов, суждений о различных процессах и принятия решений при операциях контроля, управления, идентификации и диагностики. Выбор средств измерений должен соответствовать требуемым показателям качества. Перед специалистом встает задача выбора правильного метода измерений, организация правильного измерения, обработки и представления результатов в соответствии с принципами метрологии и действующими нормативными документами. Информация, которая получена в результате, измерений называется измерительной информацией[1].
Результаты измерений, какими бы они точными не были имеют некоторые погрешности, поскольку абсолютно точных измерений не существует. Результат любого измерения рассматривается только в том случае, если он содержит оценку погрешности измерений и дополняется сведениями, позволяющими потребителю определить точность измерений самостоятельно. При этом, повышая точность измерений в два раза, специалист повышает стоимость измерений в несколько раз, а уменьшение точности измерений может привести к браку. С развитием науки появляются все новые физические величины, расширяется диапазон измерений как в сторону измерения малых величин, так и в сторону больших значений физических величин. Повышается и требования к точности измерений. Для грамотного решения поставленных задач специалисту необходимо иметь прочный теоретический фундамент. В современном мире для измерений используются измерительные приборы. Измерительные приборы – это средства измерений которые предназначены для получения значений измеряемой физической величины в каком либо заранее установленном диапазоне. Обычно измерительные приборы формируют сигнал измерительной информации в форме, которая доступна для непосредственного восприятия человеком. В измерениях различают измерительные приборы прямого действия и измерительные приборы сравнения. В измерительных устройствах прямого действия результат получают непосредственно с его устройства индикации и выполняют измерения методом непосредственной оценки. В отличие от этих приборов в измерительных приборах сравнения измеряемая величина сравнивается с некоторой мерой, значение которой известно заранее. По способу представления информации измерительные приборы можно разделить на показывающие, компарирующие и регистрирующие. Показывающие измерительные приборы допускают только считывание измеряемой величины

. Компарирующие приборы сравнивают измеряемую величину с эталонной. Регистрирующие приборы предусматривают регистрацию показаний.Кроме того, измерительные приборы модно разделить на аналоговые и цифровые. В аналоговых измерительных приборах выходной сигнал или показания являются непрерывной функцией измеряемой величины, а в цифровых измерительных приборах информация представляется в цифровой форме[1],[2].
Основные параметры измерительных приборов следующие:
Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, на которую рассчитан прибор при его нормальном функционировании (с заданной точностью измерения).Чувствительность — связывает значение измеряемого параметра с соответствующим ему изменением показаний прибора.
Точность — способность прибора указывать истинное значение измеряемого показателя (предел допустимой погрешности или неопределённость измерения)
Стабильность — способность прибора поддерживать неизменность во времени его метрологических свойств.
Общие сведения о вольтметрах
В качестве описываемого измерительного прибора выберем вольтметр, а параметр измерения – напряжение. Электрическое напряжение между двумя точками в электрической цепи является скалярной физической величиной, значение которой ровняется работе электрического поля, совершаемой при переносе единичного пробного электрического заряда из точки А в точку B.
Вольтметр – это измерительный прибор, который предназначается для измерения электрического напряжения в электрических цепях и подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии. В идеальном случае вольтметр должен обладать бесконечным электрическим сопротивлением. Соответственно, чем выше внутреннее сопротивление реального вольтметра, тем меньше влияния он будет оказывать на измеряемый объект и точность измерений.[2]
Рассмотрим некоторые основные виды вольтметров.
Аналоговые электронные вольтметры
Аналоговый электронный вольтметр состоит из электронного преобразователя, который может быть выполнен на различных электронных компонентах и магнитоэлектрического преобразователя. Они по своему назначению делятся на вольтметры постоянного, переменного, импульсного тока. Функциональная схема вольтметра постоянного тока показана на рис.1.
Рис. 1. Функциональная схема вольтметра
Вольтметр состоит из входного устройства, электронного и электромеханического преобразователей. Электронный преобразователь представляет собой усилитель постоянного тока и служит для повышения чувствительности и усиливает мощность для работы магнитоэлектрического преобразователя. Линейность амплитудной характеристики обеспечивается правильным выбором режимов работы транзисторов и микросхем усилителя