www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Измерения напряжения и тока

RL

Рисунок 1: Базовая цепь для измерения напряжения

RL

Рисунок 1: Базовая цепь для измерения напряжения

Измерения напряжения и тока

При измерении напряжения или тока измеряемая величина преобразуется в отношение к соответствующей единице измерения. Таким образом, напряжение отображается в виде нескольких (или даже долей) одного вольта. Ток измеряется в ампер.

Измерение напряжения

При измерении напряжения измерительное устройство подключается параллельно нагрузке (например, резистору) или источнику напряжения. Внутреннее сопротивление измерительного устройства должно быть как можно выше, чтобы измерительное устройство не фальсифицировало это измерение без необходимости. Это связано с тем, что измерительное устройство теперь параллельно резистору, а также потребляет некоторый ток. Для источника напряжения это означает, что он нагружен полным током (сопротивление и измерительное устройство) и, таким образом, значение напряжения меняется, пусть иногда и незначительно.

На практике, чем меньше измеряемое напряжение, тем больше деформирующее влияние измерительного прибора.

Однако для определенных значений напряжения, которые измеряются, точность измерения имеет второстепенное значение. Это, как правило, относится к рабочим напряжениям: например, электронике неважно, будет ли рабочее напряжение составлять только 4,95 или 5,05 вместо 5 вольт. Однако существуют также напряжения, которые должны быть отрегулированы как можно точнее. Это особенно актуально для эталонных напряжений, например, для аналого-цифровых преобразователей, точность которых должна составлять одну тысячную вольта.

На старых аналоговых измерительных приборах необходимо обеспечить правильный выбор диапазона измерения для ожидаемого результата. Если напряжение неизвестно, начните с самого большого измерительного диапазона и уменьшите его до тех пор, пока на аналоговом дисплее не отобразится около 2/3 полной шкалы. Только теперь результаты измерения точны!

Измерительные гнезда
для напряжения

Рисунок 2: R&S® Scope Rider — удобный осциллограф с возможностью прямого измерения тока, напряжения и сопротивления.
(любезно предоставлено Rohde & Schwarz)

Измерительные гнезда
для напряжения

Рисунок 2: R&S® Scope Rider — удобный осциллограф с возможностью прямого измерения тока, напряжения и сопротивления.
(любезно предоставлено Rohde & Schwarz)

Современные измерительные приборы обычно имеют цифровой дисплей результатов измерения. Они также автоматически переключают диапазон измерения, если этого требует измеряемое напряжение. Хотя это удобно, у него есть и недостаток: даже если в точке измерения нет напряжения, счетчик будет что-то показывать: обычно напряжение в нижнем милливольтовом диапазоне, вызванное наименьшими ползучими токами. К сожалению, часто символ, указывающий на диапазон измерения (мВ), также очень мал. Так что тебе стоит взглянуть поближе на то, что показывает счетчик.

Измерение напряжения с помощью осциллографа

Каждый осциллограф также подходит для измерения постоянного или переменного напряжения непосредственно на экране. Осциллограф должен быть переключен в режим, в котором также отображаются напряжения постоянного тока. Для этого выбирается подходящая шкала, в которой это напряжение постоянного тока проводит горизонтальную линию на экране. В этом случае шкала (например, 1 вольт на линию шкалы) является мерой измерения величины напряжения: 5 линий шкалы — это тогда ровно 5 вольт. Однако при измерении переменного напряжения так измеряется пиковое напряжение Uпик. В этом случае необходимо будет рассчитать эффективное напряжение Uэфф. Для синусоидального напряжения считается аппроксимацией:

Uэфф ≈ 0,707· Uпик (1)

Существуют также многофункциональные измерительные устройства, которые, например, могут также использовать аналого-цифровой преобразователь, который в любом случае требуется в приборе для измерения напряжения постоянного тока (см. Рисунок 2). Это очень практично, потому что если вы измеряете с помощью прибора, например, на поворотном столе радиолокационной антенны на высокой башне, вы можете избавить себя от необходимости спускаться вниз, чтобы получить другой прибор.

RL

Рисунок 3: Базовая цепь для измерения тока

RL

Рисунок 3: Базовая цепь для измерения тока

Измерения тока

При измерении тока измерительное устройство, как правило, последовательно подключается в токовой цепи. Это означает, что цепь разомкнута и измерительный прибор вставлен в эту точку. Здесь измерительное устройство должно иметь как можно меньшее внутреннее сопротивление, чтобы как можно меньше влиять на общее сопротивление, т.е. не фальсифицировать результат измерения.

По этой причине в измерительном приборе обычно используется очень маленький последовательный измерительный резистор. Затем измерительный прибор фактически измеряет только падение напряжения на этом маленьком резисторе и преобразует результат в ток в соответствии с законом Ома.

Для очень больших токов может использоваться и другой принцип измерения: так называемые токовые зажимы. Он также измеряет ток только косвенно, потому что фактически измеряет магнитное поле, создаваемое потоком тока в проводнике, и преобразует его в интенсивность тока. Однако его можно использовать только в том случае, если один проводник может быть покрыт зажимом. Многожильный кабель вызывает неправильное измерение.

Измерения сопротивления

Измерение омического сопротивления — это способность большинства мультиметров. Есть два способа измерить это:

  1. Сопротивление нагружено постоянным током известной величины от источника постоянного тока. Результат измерения пропорционален падению напряжения на резисторе (как показано на рисунке 1). Из этого можно рассчитать величину сопротивления.
  2. Резистор нагружен постоянным, регулируемым напряжением известной величины. Результат измерения пропорционален току, проходящему через резистор (как показано на рисунке 3). Из этого можно рассчитать величину резистора.
Измерения ёмкости

На самом деле, это измерение аналогично измерению сопротивления, за исключением того, что вместо постоянного тока используется переменный ток с известной частотой. Таким образом, измеряется так называемое реактивное сопротивление (Сопротивление переменного тока) конденсатора и вычисляется его мощность с известной частотой.

Однако делать это с помощью мультиметра — это скорее оценка, чем измерение.


Sponsors: