Вольтметры селективные и прецензионные

Селективные вольтметры находят широкое применение для исследова­ния спектра периодических сигналов, определения спектральной плотности шумов, коэффициентов нелинейных искажений и т.п. Они представляют собой высокочувствительные приёмники гетеродинного типа с возможностью настройки на определённую частоту исследуемого сигнала. Способность из­мерительных приборов выделять, селектировать подлежащую измерению частотную составляющую исследуемого сигнала легла в основу их названия.

Структурная схема селективного вольтметра состоит из:

• измерительный прибор состоит из входного устройства, осуществляющего согласование исследуемых цепей с цепями устройства;
• генератора синусои­дальных колебаний с регулируемой частотой;
• гетеродина, смесителя, усилителя промежуточной частоты - УПЧ
• измерительного преобразователя – выходного вольтметра V
• калибровочного генератора

Прецизионные вольтметры используются для проведения измерительных процедур, связанных с определением значения переменного тока. Приборы разработаны для эксплуатации в метрологических компаниях, лабораториях центров научно-исследовательской направленности.

Большинство моделей прецизионных вольтметров позволяют проводить все необходимые измерения, которые нужны для проверки и анализа работы аппаратуры, проектирования новых приборов.

Модификации данных устройств имеют две значимые характеристики:

• разрядность;
• базовая точность.

Сфера применения вольтметров достаточно обширна и включает в себе научные исследования, использование во многих отраслях промышленности. В зависимости от задач, для решения которых предназначен вольтметр, выделяют несколько моделей: стационарные, универсальные и портативные. Они отличаются габаритами и диапазоном измерений.

Прецизионные вольтметры могут применяться в комплексе с другими приборами, если это предусмотрено техническими данными устройства. Так, некоторые модели вольтметра предназначены для работы вместе с компьютерным центром. Это существенно упрощает проведение измерительных работ и обработку их результатов. Кроме того, подключение к компьютеру позволяет инженеру дистанционно управлять вольтметром из операторской комнаты. Обмен данными между измерительным устройством и персональным компьютером производится с помощью специального программного обеспечения, входящего в стандартную комплектацию вольтметра.

В отличие от широкополосных се­лективные вольтметры В6 имеют в сво­ем составе узкополосные фильтры с регулируемой полосой пропуска­ния, что позволяет использовать эти приборы в качестве селективных измерителей уровня электрических сигналов. Благодаря фильтрам они обладают большей чувствительно­стью, а также большим диапазоном измеряемых уровней сигналов и их отношений. При измерении парамет­ров сигналов со сложным спектраль­ным составом возможна настройка на отдельные спектральные состав­ляющие. Благодаря узкой полосе пропускания селективного фильтра уменьшается погрешность измерения этих составляющих В широкополосных неселективных вольтметрах показания приборов есть результат взаимодействия сигнала, содержаще­го набор спектральных составляю­щих, с измерительным устройством вольтметра. И если измерительное устройство не является преобразова­телем мощности сигнала, то неиз­бежно возникают ошибки, приводя­щие к искажению результатов из­мерения.

В некоторых селективных вольт­метрах предусмотрены выходы сигна­ла с детектора, позволяющие про­слушать модуляцию сигнала с по­мощью головных телефонов, входя­щих в комплект ЗИП.

С помощью селективных вольт­метров можно выполнять следующие операции:

• измерять абсолютные значения и отношения уровней периодиче­ских сигналов;
• исследовать распределение спектра периодических сигналов по частоте;
• исследовать наводки в цепях и ослабление электромагнитных по­лей экранами;
• используя калиброванные ан­тенны, измерять напряженность по­ля;
• контролировать сигналы радио­станций;
• змерять искажения сигналов в трактах радиоаппаратуры.

Так как по своим функциям селек­тивные вольтметры близки к анали­заторам спектра, технические харак­теристики обоих классов приборов нормируют одинаково. Однако ана­лизаторы спектра имеют большее количество нормируемых характе­ристик и, кроме того, более слож­ную принципиальную схему и струк­турную. Селективные вольтметры бо­лее просты по своему схемному ре­шению, а, следовательно, имеют меньшую стоимость и поэтому нашли достаточно широкое применение в практике радиоизмерений.

Селективные вольтметры строят по схеме супергетеродинного при­емника с одно- и много­кратным преобразованием частоты. Входное устройство может состоять из усилителя и аттенюатора, нор­мирующих чувствительность при­бора, а также фильтра, защищаю­щего вход прибора от компонент сигнала, лежащих за пределами ра­бочего диапазона частот. 

Сигнал после прохождения вводного устрой­ства поступает на преобразователь частоты, где с помощью гетеродина осуществляется перенос частоты входного сигнала на частоту настрой­ки фильтра УПЧ. В селективном УПЧ осуществляется фильтрация компонент сигнала полосовым фильт­ром и его 

детектирование. С выхо­да УПЧ продетектйрованный сигнал поступает на усилитель и индикаторный прибор (ИП).

Для калибровки прибора ис­пользуют специальный калибро­вочный генератор, выходной уро­вень сигнала которого известен.

При измерении амплитуд в об­щем случае следует учитывать составляющие погрешности:

• δ1 — погрешность калибровки чувствительности на фиксирован­ной частоте;
• δ2  — неравномерность амплитудно-частотной  характеристики;
• δ3  — погрешность отсчетных аттенюаторов;
• δ4  — погрешность шкалы индикатора;
• δ5  — погрешность, обусловленная влиянием собственных шумов

а при измерении спектра шумов дополнительно:

• δ6  — погрешность калибровки эффективного значения полосы пропускания

Сумарная погрешность измерений вычисляется по формуле: 

δΣ=3σ=√δ2i