Meren

1
Merení elektrického napetí

• Bc. David FURKA

• etalony napetí
• merení stejnosmerného napetí
• merení strídavého napetí
• merení pulsního napetí

2
Etalony napetí Westonuv clánek

• etalon - referencní zdroj (U, I, ) defin. podm.
  T,p,?
• - cejchování a kalibrace
• Westonuv napetový clánek
• elektrochemický etalon
• U20 1,0186 V
• vnitrní odpor 500 1000 O
• max. zatežovací proud 1 µA
• rozsah teplot 4 40 C
• malá tep. závislost -40 µV/C
• presnost 10-5 až 10-6
• stabilita menší než 1 µV/rok
• nesmí se naklápet a skratovat
• citlivý na otresy

roztok CdS
krystaly CdS
smes Hg a HgS
Hg
-
amalgam kadmia
3
Etalon napetí se Zenerovou diodou

• Normály s teplotne kompenzovanou Zenerovou diodou
• diody a ZD ? opacné teplotní charakteristiky (u
  ZD ?UF / ?? lt 0)
• stabilita až 100 µV/rok
• použ císlicová mericí ústrojí a kalibrátory
• chyba napetí

4
Etalon napetí Josephsonuv jev

• kontakt dvou supravodicu se slabou vazbou
• elektromagnetické pole o frekvenci f0 101 GHz
• VA charakteristika má schodovitý charakter
• pro n-tý stupen platí
• primární etalon
• stabilita 10-9
• velmi drahý

5
Souhrn metod merení DC napetí
Metoda Mericí rozsah Vnitrní odpor

• magel. MP 101 mV až 1000 V 1 až 50 kO/V
• mericí napet. zesil. 100 mV až 1000 V 10 MO/V
• modulacní Vmetry 102 nV až 101 mV 10 MO/V
• kompenzacní met. 100 µV až 101 V 8 O

6
Stejnosmerný voltmetr v obvodu

• voltmetr pripojujeme paralelne k záteži
• odpor voltmetru zatežuje obvod ? chyba metody
• RV co nejvetší!!!
• Zvetšení rozsahu - predradníkem

7
Mericí napetové zesilovace s OZ

• velký vstupní odpor, malý výstupní odpor
• zesílí napetí, které nelze bežne merit
• invertující nap. zesilovac - výstupní napetí má
  opacnou polaritu
• neinvertující nap. zesilovac výst. napetí má
  souhlasnou polaritu
• presnost omezena driftem ? 100 mV a nižší treba
  použít automaticky nulované operacní zesilovace

8
Invertující zapojení nap. zesilovace

• vstupní odpor roven R1
• výstupní odpor 0 O
• Pro ideální OZ
• pro skutecný OZ - IN?0
• ? zanedbáním vzniká chyba

9
Neinvertující zapojení napet. zesilovace

• predpokládáme-li ideální OZ
• vstupní odpor 8 O
• výstupní odpor 0 O
• Pro vstupní a výstupní napetí platí

10
MP s modulacním zesilovacem

• Princip
• malé DC napetí ? pulsní prubeh ? AC zesílení ?
  zesílené DC napetí

11
Kompenzacní metody merení napetí

• 1. Metoda s úplnou kompenzací (kompenzacní)
• sériové zapojení mereného zdroje a referencního
  zdroje (odecítají se)
• citlivý Vmetr ukazuje rozdíl Ud Ux - Ur ?
  zvyšováním Ur klesá Ud
• Ud 0 ? UxUr ? obvodem netece proud ? R 8 O
• 2. Metoda s cástecnou kompenzací (porovnávací)

12
Merení strídavého napetí

• Vmetry pro prumyslové kmitocty
• nf Vmetry
• vf Vmetry
• impulsní Vmetry
• STRÍDAVÝ VOLTMETR
• charakterizovány frekvencní charakteristikou
• parametry v dokumentaci MP

13
Strídavé voltmetry I.

• Voltmetry pro prumyslové kmitocty
• DC analog. nebo dig. Vmetry s usmernovacem merí
  Us,ukazuje Uef
• DC analog. nebo dig. Vmetry s termoclánkem merí
  Uef,ukazuje Uef
• u neharmonických prubehu nelze zmerit Uef
• neuvažuje se vnitrní kapacita
• Nízkofrekvencní voltmetry (širokopásmové)
• používají vetš. operacní usmernovac (merí US,
  ukazuje Uef)
• kmitoctove kompenzované delice, oddelovací
  kondenzátor
• kvalitní MP RMS (prevodník efekt. hodnoty
  merí Uef, ukazuje Uef)
• U od mV do 103 V, f od 20 Hz do 100 MHz

14
Strídavé voltmetry II.

• Vysokofrekvencní voltmetry
• DC elektronický voltmetr vf sonda (snímá max.
  hodnotu napetí)
• Selektivní vf mikrovoltmetr
• snímá napetí konkrétní frekvence naladí se
  pásmovou zádrží PZ
• spektrum signálu ? nastavíme kmitocet signálu,
  jehož amplitudu chceme merit
• superponuje-li se do mereného signálu o známé
  frekvenci rušení

15
Strídavé voltmetry III.

• Pulsní voltmetry
• nabití kondenzátoru ? sejmutí napetí Uc
  (amplituda)
• vybíjení kondenzátoru ? nutno zmírnit nebo
  potlacit ? zapojit sledovac napetí

16
Vektorvoltmetr

• Merí amplitudu a fázový rozdíl vuci referencnímu
  napetí
• uR rídicí napetí (Ur prevedeno na obdélník
  bez fáz. pos. nebo o 90)
• RU vynásobí Ux a uR,0 nebo uR,90
• Po vynásobení ? ss složka, stríd. složka, další
  str. složky (vyšších kmit.)
• F dolní propust zadrží složky vyšších
  frekvencí
• Výstup
• U2,0 - DC napetí úmerné cinné složce (pri ur,0)
• U2,90 - DC napetí úmerné jalové složce (pri uR,90)