Измерение мощности в цепи однофазного синусоидального тока (стр. 4 из 6)
Некоторые приборы содержат различные диагностические устройства, что уменьшает время устранения отказов. Кроме того, большинство современных стендовых приборов имеет внутренние приспособления для калибровка. Калибровка осуществляется с пульта прибора, а значения параметров хранятся в долговременной памяти. В последующие отсчеты вносятся поправки с учетом этих параметров. Многие цифровые приборы снабжены также шиной интерфейса, например типа IEE 488, и могут благодаря этому работать как части больших измерительных систем.
Параметры типичного универсального цифрового измерительного прибора таковы:
- диапазон входных величин; 20 мВ—1 кВ, 0,2 мА — 2 А, 200 мОм — 10 МОм;
- абсолютная погрешность 0,001—0,5% от верхнего предела измерений;
- стабильность 0,002% (за сутки) и 0,008% (за 6 месяцев) от верхнего предела измерений;
- разрешение 10 г>;
- входные характеристики: сопротивление 10 МОм, емкость 40 ПФ;
- время выполнения операции 2 мс — 1 с; частота (для переменного напряжения) 100 кГц—1 МГц,
Обычно крупные приборы могут выбирать необходимый диапазон входной величины автоматически. Небольшие приборы, как правило имеют индикатор перегрузки, который напоминает оператору о необходимости переключения диапазона. Приборы высокой точности должны иметь входное сопротивление порядка 10 ГОм, чтобы не нагружать измеряемую схему. Время выполнения операции обычно определяется используемым АЦП и включает время восстановления после перегрузки. Разрешение определяет минимальное напряжение, которое может быть зарегистрировано. Например, разрешение 10 -6 означает, что в диапазоне входных напряжений до 1 В можно зарегистрировать 1 мкВ. Во всех цифровых приборах используются основные схемы преобразователей ЦАП и АЦП. Например, на рис. 13 представлена блок-схема типичного цифрового вольтметра.
Рисунок 13 Блок-схема типичного цифрового вольтметра.
Входное напряжение ослабляется, а затем подается на усилитель с фиксированным коэффициентом усиления. Ослабление меняется вручную или автоматически, как показано на рис. 13, так что на выходе усилителя сигнал всегда находится в заданном диапазоне. Выходной сигнал сравнивается со ступенчатым сигналом от ЦАП, и когда оба сигнала равны, генератор синхроимпульсов блокируется и передает цифровое значение аналогового напряжения сигнала в декадные счетчики. Частота синхроимпульсов составляет около5 кГц. Генератор тактовых импульсов работает значительно медленнее, с частотой около 2Гц, и передает информацию от счетчиков на дисплей, а затем производит сброс в исходное состояние. Эта схема применяется в приборах общего назначения
Примеры цифровых измерителей мощности:
Цифровой измеритель мощности и КСВ DPM-5000
Цифровой измеритель мощности DPM-5000 представляет собой современный комплексный измерительный прибор, обеспечивающий измерения передаваемой и отраженной мощности, измерения КСВ и эффективности приемо-передающего тракта. Прибор выполнен в соответствии с последними достижениями инженерной мысли и дизайна и всех современных требований, предъявляемых к этому классу приборов.
Основные возможности:
· Измерения передаваемой и отраженной мощности;
· Анализ КСВ, возвратных потерь и эффективности тракта;
· Отображение на одном экране передаваемой и отраженной мощности в цифровом виде;
· Гибкое переключение режимов;
· Выносная измерительная головка 5010
· Широкий выбор специализированных измерительных элементов.
Удобное отображение данных:
Прибор обеспечивает отображение данных в «прямом» и «обратном» направлениях. При этом выбор типа представляемых данных осуществляется независимо. Так, например, можно одновременно отображать уровень передаваемой мощности и КСВ в обратном направлении.
Удобным также является установки масштаба отображаемых величин, которые также устанавливаются независимо для каждого направления.
Выносная измерительная головка:
Вторым несомненным удобством прибора является наличие выносной измерительной головки, которая соединяется с прибором кабелем передачи данных.
В качестве измерительной головки используется описанная нижг головка 5010 с устанавливаемыми двумя измерительными элементами, соответствующими «прямому» и «обратному» направлениям.
Меняя измерительные элементы, можно настроить измерительную головку на необходимый диапазон мощностей и частот.
Выносная измерительная головка 5010B и сенсорные элементы серии DPM
Назначение:
Измерительная головка 5010B предназначена для использования совместно с семейством Site Analyzer или прибором DPM-5000EX. С одной стороны она включается в разрыв фидерного тракта (типы разъёмов выбираются при заказе), с другой стороны 5010B подключается к измерительному прибору (соединительный кабель входит в стандартный комплект поставки). Для измерения мощности сигнала стандарта TETRA, компанией BIRD разработана специальная выносная измерительная головка 5010T.
В измерительную головку вставляются сенсорные элементы, один из которых измеряет прямую мощность, а другой отраженную. Компания Bird выпускает целый ряд сенсорных элементов семейства DPM для различных мощностей и частот исследуемого сигнала.
С помощью анализатора, подключенного к фидерному тракту, строится частотный отклик линии в виде зависимости КСВ от частоты.
Терминальный датчик мощности 5011
Работает в частотном диапазоне от 40МГц до 4ГГц (40МГц - 12ГГц для модели 5011EF). Предназначен для совместной работы с измерителями серии SiteAnalyzer и прибором DPM-5000EX в качестве терминального устройства. Он позволяет точно измерять мощность различных сигналов, как с цифровой, так и с аналоговой модуляцией в диапазоне от 10 мкВт до 10 мВт (-20...+10 дБм). Опциональные фиксированные аттенюаторы (30 дБ, 40 дБ) позволяют увеличить верхний порог измеряемой мощности до 50 Вт.
Входной импеданс 50 Ом. Рабочие температуры от -10° до +50°С. Коннектор N-типа. Типовое значение КСВ 1.33 (36.6 дБ возвратные потери).
Широкополосный измерительный датчик 5012
Широкополосный измерительный датчик 5012 применяется для измерения мощности в разрыве антенно-фидерного тракта. Он может использоваться как совместно с анализаторами семейства SiteAnalyzer или DPM-5000EX, так и подключаться напрямую к персональному компьютеру (ноутбуку). В последнем случае для работы датчика необходимо опциональное программное обеспечение Virtual Power Meter Software.
Датчик 5012 работает в диапазоне частот от 350 МГц до 4ГГц и идеально подходит для измерения мощности цифровых сигналов.
Технические характеристики датчика 5012:
· Диапазон рабочих частот, МГц: 350...4000
· Диапазон измеряемых мощностей: 0,15Вт-15Вт (средняя), 400Вт (пиковая)
· Тип входных разъемов: N (розетка) Импеданс: 50 Ом (номинально)
· Вносимые потери: <0.05 дБ до 1 ГГц, <0.1 дБ от 1 ГГц до 4.0 ГГц
· Вносимый КСВ: 1.05 до 2.5 ГГц, 1.10 от 2.5 до 4.0 ГГц
· Сопротивление к механической вибрации: MIL-PRF-28800 F class 3
· Диапазон рабочих температур: -10 ... +50°C
· Масса: 0,5 кг
5. Индукционные счетчики электрической энергии переменного тока
В настоящее время для измерений широко применяются индукционные счетчики электрической энергии переменного тока.
Индукционные счетчики электрической энергии переменного тока. На рис. 14 в упрощенном виде показано устройство индукционного счетчика. Он состоит из двух электромагнитов 1 и 5, сердечники которых набраны из тонких листов электротехнической стали, алюминиевого диска 3, закрепленного на оси подвижной части, постоянного магнита 4, счетного механизма 2 и других узлов.
 |
Рисунок 14 Устройство индукционного счетчика и схема его включения в цепь
Рассмотрим более подробно распределение магнитных потоков в индукционном счетчике (рис. 15, а).
а б
Рисунок 15. Индукционный счетчик: а — схема; б — векторная диаграмма
Трехстержневой электромагнит f имеет обмотку из тонкого медного провода с числом витков порядка 8-12 тысяч, включенную параллельно нагрузке. При прохождении по обмотке тока Iv создается магнитный поток Фи, который в ниж ней части среднего сердечника разветвляется на рабочий поток Фр и нерабочий, или вспомогательный, поток Фв. Рабочий поток Фр пронизывает диск 2, индуцируя в нем вихревые токи, и замыкается через стальной противополюс 3. Нерабочий поток Фв не пересекает диск, а замыкается через боковые стержни сердечника 1. Он не принимает непосредственного участия в создании вращающего момента и служит для получения необходимого сдвига фаз между потоком Фр и напряжением сети U. Обмотка сердечника 1 из-за большого числа витков обладает значительной индуктивностью, и ток в ней Iy отстает от напряжения U на угол, близкий к 90°. Нерабочий поток Фв вызывает в сердечнике I незначительные потери, поэтому он отстает от тока Iy на небольшой угол (1-2°), Рабочий поток Фр отстает от этого же тока на существенно больший угол (20-25°), поскольку, кроме потерь в стали, имеются активные потери в алюминиевом дискет Поток Фи является геометрической суммой потоков Фр и Фв.